用於製造接觸件的方法以及用於低、中、高壓開關裝置和發電機開關裝置的接觸件的製作方法

2023-10-26 15:51:22

專利名稱：用於製造接觸件的方法以及用於低、中、高壓開關裝置和發電機開關裝置的接觸件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求的前序部分的用於製造接觸件的方法以 及一種按權利要求ll的前序部分的用於低、中、高壓開關裝置和發電機 開關裝置的接觸件。
背景技術：
低、中、高壓開關裝置和發電機開關裝置多配備真空開關箱。在此
已知一些真空開關箱，它們配備有徑向磁場接觸系統(RMF)。徑向磁 場通過線圏弧形元件生成。所述弧形元件通過在接觸件板內設置的槽產 生。
此外，也可以採用開槽的接觸罐，該接觸罐在圓環形表面上產生徑 向磁場。但是在接觸件板中同樣可以要求並設置槽。另夕卜，在釆用AMF 接觸系統(AMF-軸向磁場)時通常槽在接觸板上也變得必要。
RMF接觸系統的主要優點在於，在使用足夠大的接觸壓力時整個結 構的電流路徑電阻較小。這是一個簡單的系統。
通常RMF接觸件具有圓柱盤形狀，其外稜邊為改善介電特性而倒圓。
採用切削工藝來影響外輪廓以及用於設置所述槽。外幾何形狀通過 車削形成，且所述槽通過鋸切和銑削4皮設計在接觸件中。
加工所述槽的當前方法是切削工藝方法，每個接觸件都要產生槽。 這也適用於外部接觸幾何形狀的形成。經由切削工藝的接觸件幾何形狀 的產生自然需要相應的成本。
由DE3840192A1已知一種用於電真空開關的開關接觸裝置，其開槽 的接觸件由若干相互疊置的圓盤組成。其中各圓盤通過衝裁而開槽。其間為了正常的衝壓，圓盤的材料厚度應選擇得不大於槽的寬度。 但是這樣的方法成本十分高昂。

發明內容
因此，本發明的目的在於，更為經濟地實現同類接觸件的製造方法。
在採用同類的方法的情況下，按本發明通過;K利要求1的特徵部分 的特徵實現所述目的。
按本發明的方法的其它有利的實施形式在從屬權利要求中闡述。
按本發明的製造用於真空開關箱的接觸件或接觸板的方法如下，通 過首先將原料在坩鍋中熔化，然後澆鑄到金屬結晶器中，在該結晶器中 事先置入肋片，所述肋片會留下槽，接觸件按結晶器鑄造-生產工藝接 近接觸件最終輪廓地澆鑄。
在這個優化的方法中，最後不僅外輪廓、而且槽幾何形狀也直接在 接觸件的生產步驟中共同加工到坯料中。
其中可以設置垂直指向表面的槽以及以一定角度指向表面的槽。此 外，也可以使槽達到圓片坯料的外圓周並在該圓片坯料內部結束。
以上考慮的目的是接觸材料的製造同樣以CuCr作為主複合材料， 但卻是按照熔融冶金方法。通過這種措施也能避免出現CuCr粉末，這 些"元素，，以期望的混合比例在非常高的溫度下(l卯0-2200。C)下熔化 在陶瓷坩鍋中。這些元素(基為CuCr)完全相互熔合。然後將該熔體在 真空環境中或在保護氣體中澆鑄到結晶器中，4吏得可以達到非常高的冷 卻速度。如果選擇型模，該型模接近所述接觸件的最終輪廓(液態—固 態—室溫)並具有一個或多個肋片，那麼在澆鑄過程中能夠在接觸件中
製造出槽。按照這個方法，部分地或者也完全地省去用於機械產生接觸 件幾何形狀的費用。通過相對於實心板減少必要的材料投入達到節省另 一筆成本的目的，不存在槽的材料用量以及在可能的情況下對於坯料通 常必要的過量。
設定，在澆鑄的過程中保持結晶器水平，也就是平放。 備選方案是結晶器在澆鑄的過程中保持垂直，也就是豎直放置。這取決於接觸件接下來應如何從鑄模中取出。
有利的是，澆鑄在保護氣體氬氣或氫氣中或者在真空環境下在爐子 內進行，並且產生的複合材料由銅和鉻的原料組合體組成。
在另外的有利的設計中設定，通過將至少一個耐燒蝕的CuCr層作 為第 一層和至少 一個另外的至少由純銅製成的層澆鑄到同 一個結晶器 中，這樣得到的接觸件由至少兩個層依次澆鑄而成。
有利的是，結晶器是剖分的，並為了取出製成的接觸件而被打開。
另一有利的設計是，至少在一層上設置與其它原料的組合體，所述 原料包含鴒、碳化鎢、鉬、柏、鋯、釔或鈀，除了例如銅和/或銀。
在液相預混合各組分時有利的是，複合材料層中的鉻濃度在大於0 %至100% (重量百分比)之間，其中在OiCr材料的熔化過程中，除了 銅材料，鉻也部分地或完全地熔合在銅中，這樣在澆鑄到結晶器中時非 常細粒的鉻從銅基體中析出。
這特別是在可達到的高冷卻速度的情況下同時也形成非常精細的、 樹枝狀的、也就是分枝的鉻析出物或細粒的鉻顆粒析出物。
另外設定，澆鑄後所述接觸件受到有關最終尺寸的精整壓制。這樣 成本高昂的切削加工變得多餘。
通過將所述接觸件在氫氣中還原或通過在高真空環境下退火再次被 除氣，形成勻質的冶金結構，此外在高負荷的短路開關過程中防止重新 從接觸件中除氣，這可能導致汙染真空室，也就是說，其中的真空會受 到破壞，這可能導致真空室無法使用。
此外說明一種開關裝置，其接觸件按照前述方法;K利要求之一項或 多項製造，並且可以無另外的必需的實現最終尺寸的精加工地安裝到真 空開關箱中。
耐燒蝕的接觸件的基礎通常是由粉末組分銅和鉻按粉末冶金地製造 的複合材料，它們按照燒結法或燒結浸漬法製成。此外，所述接觸件通 常由CuCr25材料構成並且設計成兩層的。優選選擇純銅作為第二層以 提高在該層中的導電性能。
組裝好的接觸件的生產可以在一個實施例中通過如下方式來實現，即選擇如下方式的熔融冶金的製造過程 在第一步中熔融
將原料(或"元素")以選擇的比例投入熔融坩鍋中。所述原料可以 是粉末狀或出於成本的考慮作為球粒;改入坩鍋中(例如氧化鎂/氧^f匕鋯)。 然後，熔融所述原料，而且如果採用CuCr原料，要將其熔化直到各元 素相互熔合，在l卯0 - 2200。C的溫度下可完全熔合。
澆入到結晶器中
將液態金屬從坩鍋中澆鑄到結晶器中。該方法在很多應用中得到採 用，也是為了達到較高的冷卻速度。較高的冷卻速度的優點在於，特別 是在CuCr的情況下在銅基體中鉻由於存在的混合縫隙 (Mischungslticke)(相圖)而非常精細地析出。該方法的優點在於，所 述熔體被澆鑄到一個同樣被冷卻的結晶器中，所述結晶器具有構件的外 輪廓和以在結晶器中的肋片形式的槽幾何形狀。通過置入的肋片可繼續 提高冷卻速度(超出圓盤的橫截面)。採用該措施除了形成預期的形狀， 還能夠在銅基體中產生具有同樣非常精細的鉻顆粒(枝狀晶體)的精細 結晶的材料。
將澆鑄構件取出後得到坯料，該坯料的尺寸接近於結構圖的尺寸， 但是工具必須配設必要的收縮添加量。工具的設計和試驗的次數能夠通 過用於結晶器鑄造的相應計算軟體得到減少，所述計算軟體預告大部分 的可能的並在必要時出現的翹曲，例如在熔體隨後凝固的情況下(例如 澆鑄時保留的密度差、析出、形成縮孔、氣孔等等)。
製造工藝可以像通常一樣在真空中或氫氣中進行。但是在製造安裝 好的接觸件時可以/應該至少在此期間具有還原的氣氛(退火)。在這個 還原的工藝步驟之後，必要時為了減少材料中的氫氣的氣體含量而隨後 進行真空退火是有利的。
精整壓制
如果按照結晶器澆鑄製造方法出現安裝好的接觸件的變形或者未達 到給定的最終尺寸，那麼接觸件在另一個壓制工藝中得到精整並且達到 最終尺寸。
7在製造工藝方面，這樣的方法較之通過切削加工實現最終尺寸結果 更容易實現。


在附圖中通過實施例示出本發明並進一步描述。其中 圖1:示出具有置入的接觸件輪廓的結晶器， 圖2:示出具有置入的肋片的結晶器， 圖3:示出被豎直使用的結晶器， 圖4:示出兩體式的結晶器。
具體實施例方式
所描述的方法通過如下示出和描述的結晶器實現。
圖1示出具有置入的輪廓2的結晶器1，所述結晶器作為外輪廓在澆 鑄過程之後應具有接觸件。另外，設置突起3並在結晶器中設置肋片4， 它們在鑄造過程之後在澆鑄成的接觸件中形成一個孔以及形成預期的 槽。為達到高的冷卻速度，結晶器l可以從外部冷卻。通過置入的突起 3以及肋片4進一步提高熔劑的冷卻速度。
圖2以截面圖示出具有置入的肋片2的結晶器1。在澆鑄過程之後該 接觸件不僅具有外輪廓也具有肋片。可以這樣構成所述肋片，使得這些 肋片穿過接觸件。
圖3示出一結晶器2，其垂直地(或以一定角度)設置。所述接觸件 藉助置入的輪廓1在澆鑄過程後(通過孔5將熔體洗入)得到其外輪廓。 另外，突起4可設置在肋片3旁邊。在澆鑄過程後在接觸件中得到一個 孔以及預期的槽。
如果結晶器2按圖3分為兩部分，那麼冷卻速度可以進一步升高。 示出一個從中間分開的結晶器，其同樣可以從外部冷卻。熔體的冷卻速 度通過良好的導熱性(直到結晶器內壁的較短的肋片長度)和置入的突 起4以及肋片3得到進一步提高。
圖4以橫截面圖示出呈兩體式的結晶器2。通過一個兩體式或多體式 的結晶器可以優化從置入的熔體到結晶器2的內輪廓3、 4的導熱。
權利要求
1. 用於製造真空開關箱的接觸件或接觸板的方法，所述接觸件或接觸板按結晶器鑄造-製造工藝接近接觸件最終輪廓地澆鑄，其中首先將原料在坩鍋中熔化，並且接著澆鑄到金屬結晶器中，必要時澆鑄到從外部冷卻的結晶器中，在所述結晶器中事先置入肋片，所述肋片在接觸件中留下槽。
2. 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述結晶器在澆鑄過 程中保持水平，即平放。
3. 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述結晶器在澆鑄過 程中保持垂直即保持豎直，或以小於90。的角度^f呆持。
4. 按照權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，在保護氣體氬氣 或氫氣下或者在真空環境下在爐子中進行澆鑄，並且產生的複合材料由 銅和鉻的材料組合體構成。
5. 按照權利要求4所述的方法，其特徵在於，通過將至少一個耐燒 蝕的CuCr層作為第一層和至少一個另外的、至少由純銅材料製成的層 澆鑄在同一結晶器中，澆鑄由至少兩個先後接連的層構成的接觸件。
6. 按照前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述結晶器是 剖分的，並且為了取出製成的接觸件而打開所述結晶器。
7. 按照前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，至少在一層上 設置與其它材料如鵠、碳化鎢、鉬、鉑、鋯、釔或鈀的組合體，除了例 如銅和/或4艮。
8. 按照前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，複合材料層中 的鉻濃度在大於0%至100%的重量百分比之間，在CuCr材料熔化時， 除了銅材料，鉻也被全部或部分地熔合在銅中，這樣在澆鑄到結晶器中 時在銅基體中實現非常細粒的鉻析出物。
9. 按照前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述接觸件在 澆鑄後受到有關最終尺寸的精整壓制。
10. 按照前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述接觸件在氫氣中還原或通過在高真空環境下退火再次# 除氣。
11.用於真空開關箱的接觸件，其特徵在於，所述接觸件按照前述 方法權利要求之一項或多項製造，並且能夠在沒有其它的、必需的、實 現最終尺寸的精加工的情況下安裝到真空開關箱內。
全文摘要
本發明涉及按權利要求1和11的前序部分的一種用於製造接觸件的方法以及一種用於低、中、高壓開關裝置及發電機開關裝置的接觸件。為更為經濟地實現同類接觸件的製造方法，按本發明的建議，在結晶器鑄造-製造過程中接近接觸件最終輪廓地澆鑄接觸件，其中首先將原料在坩堝中熔化，並且接著澆鑄到金屬結晶器中，在所述結晶器中事先置入肋片，所述肋片留下槽。
文檔編號H01H33/66GK101427334SQ200780014140
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月20日 優先權日2006年4月20日
發明者D·根奇 申請人:Abb技術股份公司