一种铜钨负荷开关的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于真空开关触头材料领域，具体涉及一种铜钨负荷开关的制造方法。
【背景技术】
[0002]整体式电触头广泛应用于各种中高压断路器中，是各种电力开关的核心部件，目前，一般采用整体液相烧结工艺制造整体式电触头。整体式触头是由两种不同材质组成的一种特殊零件，它的头部是铜钨合金，用于灭弧，尾部一般是铜合金QCr0.5它的主要作用是具备一定弹性和良好的导电性能，就整体式电触头而言，两种材质结合面的结合强度、电导率是影响整体式电触头综合性能的最关键的因素。
[0003]常用的银合金或铜合金钎焊的方法，其界面电导率和结合强度均小于母材，焊后铜尾端退火软化，界面性能成为电触头的薄弱环节，在使用中易发热，开焊脱落;另一种方法为经液相烧结的电触头，其界面强度可接近母材强度(铜尾)，电性能达到铜钨合金水平，但是加工周期长，费料。
[0004]原有的铜钨负荷开关主要是采用熔渗工艺制造铜钨触头再与加工成型的铜杆通过真空钎焊制备成导电杆。其焊接抗拉强度一般在180-250MPa，与操作人员的熟练度有直接关系，其直接影响最后铜钨合金的质量，且采用银焊片，焊料成本大概为4元/件，成本较尚O
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种铜钨负荷开关的制造方法，采用摩擦焊的工艺取代真空钎焊工艺，将构成开关的两种金属焊接在一起，然后经适当的热处理，消除焊接内应力，及整体加工，可获得比其它方法在结合面的抗拉强度和硬度都更优良的整体式负荷开关。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种铜钨负荷开关的制造方法，其包括以下步骤:
[0007]I)制作铜钨触头:按重量百分比取30 %?40 %的铜粉和60 %?70 %的钨粉，铜粉的粒径为210?230目，钨粉的粒径为6.5?7.5μπι;在钨粉中加入成型剂和润湿剂，三者的重量比为2000: 10:14,混合搅拌均匀，装入压制模具中，以3.5?4.5kg/cm2的预压力压实，静置30?50min，然后以6.5?7.5kg3/cm2的压力压制成钨坯，从模具中脱出；根据所要制作的铜钨触头的大小，选取石墨棒材并将其加工制得内腔为触头形状的石墨坩祸，将石墨坩祸放入烘箱内烘干，烘箱温度为4200C?480 0C，烘干时间3.5?4.5h;在石墨坩祸的内壁上涂刷石墨水剂或粘贴石墨纸，然后将石墨坩祸再次放入烘箱内保温，此时烘箱温度为230°C?260°C，保温时间为1.5?2.5h;将所制得的钨坯放入石墨坩祸底部，然后将所述重量比的铜粉放入石墨坩祸中，并将其置于钨坯的上表面;将装料后的石墨坩祸通过升降系统放入加热器内，加入氢气进行保护并开启加热器对石墨坩祸进行加热，加热温度为1380°C?1390°C，加热时间为9?10h，使铜粉熔渗入钨坯中得到铜钨触头；加热完成后，在1250°C?1280°c的恒温状态下将石墨坩祸缓慢退出加热器，然后关闭加热器;取出石墨坩祸，从石墨坩祸中取出铜钨触头；
[0008]2)对所述铜钨触头和铜尾进行相应的切削加工，两者的接头部分设计成平面接触，焊件外圆为圆柱形，其平面度、垂直度不大于0.2_，焊前接头部分的表面用锉刀或砂纸打磨，去除氧化物，然后经酒精或乙醚清洗0.5min?1.5min，以防掺入其它离子或杂质；采用车刀在铜尾要进行焊接的接头部分的圆周上加工一圈螺旋形焊接花纹；
[0009]3)准备好摩擦焊机的工装设备，调试到相应的工艺参数，进行焊接;将所述铜钨触头和铜尾分别夹持于摩擦焊机的旋转夹具和移动夹具上，对准夹紧;所述旋转夹具由电机通过动力传动机构带动旋转轴旋转而被带动，所述移动夹具由液压系统驱动液压油缸的活塞杆收缩而被带动;之后调整摩擦焊机的相应转速、摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量、刹车时间和顶锻变形量进行摩擦焊接，以转速1300rpm?1400rpm，起始摩擦压力40MPa?50MPa摩擦焊接0.3s?0.58;再以转速2800印!11?3000印111，摩擦压力100]\0:)&?110]\0:)&进行稳定摩擦焊接4s?5s后刹车，刹车0.32s?0.35s时施加180MPa?190MPa的顶锻压力，并保持顶锻压力3s;
[0010]4)去除焊瘤，并进行焊缝质量检测，采用超声波或X射线探伤，对焊接结合面纵深处检测有无焊接裂纹或未焊透的缺陷;进行超声波检测时，采用超声波检测装置，包括超声波检测器、探头和波形显示器，所述的探头检测信号端与超声波检测器的检测信号端连接，波形显示器的显示波形信号输入端与超声波检测器的显示波形信号输出端连接，将超声波检测装置的探头置于所述焊缝的的一侧，超声波检测装置控制探头发送水平偏振横波，使得所述水平偏振横波覆盖整个焊缝，同时探头接收反射信号，并将信号通过波形显示器显示输出，该波形显示器显示用于显示根据发射信号和该反射信号处理获得的具有焊缝缺陷信息，移动探头沿垂直于焊缝的方向匀速平移，实现对焊缝的检测；
[0011 ] 5)时效处理:温度为485?495°C，保温4.5?5.5小时，然后冷却至常温；
[0012]6)机械加工:按设计要求加工成为产品待用。
[0013]优选的，步骤I)中加热时通过智能数显温控仪加热石墨坩祸。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述步骤2)中铜尾为铜杆；该铜杆的直径为28mm?32mm，长度为38mm ?40mm ；
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述步骤3)中欲使用的机器上，摩擦焊接的摩擦进给速度为1.5Mm/s，顶锻变形量5mm。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述步骤4)中焊瘤用车或铣的机械方法去除。
[0017]在上述任一方案中优选的是，所述步骤4)中所述平移的范围是在距离焊缝中心15mm?20mm之内；
[0018]在上述任一方案中优选的是，所述步骤4)中在进行焊缝检测开始的时候，首先通过横通孔试块对超声波检测装置的反射波声程和灵敏度进行校准，所述的横通孔试块为ΦI X 20mm的横通孔试块。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]1.摩擦焊接工艺焊接效率高，焊接强度高，抗拉强度可达270_300MPa，更适合连续生产，降低制造成本，缩短制造周期，提高成品率;且与焊接人员经验接经验无关，无需添加焊料。[0021 ] 2.该制造方法工艺可控性强，零件质量稳定。
[0022]3.本发明使产品的力学物理性能和电性能得到更有效的保证，在提高整体连接强度的同时，也提高了整体电触头的导电性。
[0023]4.该制造方法焊接精度高，能够极大地焊接过程中的焊蚀问题，该方法实用性强，使用效果好，便于推广使用。
【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]—种铜钨负荷开关的制造方法，其包括以下步骤:
[0027]I)制作铜钨触头:按重量百分比取3O %的铜粉和7O %的钨粉，铜粉的粒径为210目，钨粉的粒径为7.5μπι;在钨粉中加入成型剂和润湿剂，三者的重量比为2000:10:14，混合搅拌均匀，装入压制模具中，以3.5kg/cm2的预压力压实，静置50min，然后以6.5kg3/cm2的压力压制成钨坯，从模具中脱出；根据所要制作的铜钨触头的大小，选取石墨棒材并将其加工制得内腔为触头形状的石墨坩祸，将石墨坩祸放入烘箱内烘干，烘箱温度为4800C，烘干时间3.5h;在石墨坩祸的内壁上涂刷石墨水剂或粘贴石墨纸，然后将石墨坩祸再次放入烘箱内保温，此时烘箱温度为260°C，保温时间为1.5h;将所制得的钨坯放入石墨坩祸底部，然后将所述重量比的铜粉放入石墨坩祸中，并将其置于钨坯的上表面;将装料后的石墨坩祸通过升降系统放入加热器内，加入氢气进行保护并开启加热器对石墨坩祸进行加热，加热温度为1390°C，加热时间为9h，使铜粉熔渗入钨坯中得到铜钨触头;加热完成后，在1280°C的恒温状态下将石墨坩祸缓慢退出加热器，然后关闭加热器;取出石墨坩祸，从石墨坩祸中取出铜妈触头；
[0028]2)对所述铜钨触头和铜尾进行相应的切削加工，两者的接头部分设计成平面接触，焊件外圆为圆柱形，其平面度、垂直度不大于0.2_，焊前接头部分的表面用锉刀或砂纸打磨，去除氧化物，然