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1、螺旋彈簧觸指簡介,一、有關(guān)金屬所 二、螺旋彈簧觸 三、螺旋彈簧觸指發(fā)展 四、螺旋彈簧觸指特點 五、螺旋彈簧觸指應用 六、彈簧觸指所用材料 七、產(chǎn)品設計因素 八、螺旋彈簧觸指生產(chǎn),,1、所情介紹 中國科學院金屬研究所成立于1953年。 金屬研究所已經(jīng)發(fā)展成為我國享譽海內(nèi)外的材料科學與工程研究重要的研究基地。 改革開放以來，金屬研究所集全所整體優(yōu)勢，完成了大量高難度的科研任務。 中科院金屬所作為科學院的技術(shù)科學類研究所，目前橫向開發(fā)生產(chǎn)年產(chǎn)值近一億元。,一、有關(guān)金屬所,金屬所俯視圖,,質(zhì)量體系：,2000年11月通過了中國新時代質(zhì)量體系認證中心的現(xiàn)場審核，獲得了GB/T19001-1994、GB/
2、T19002-1994質(zhì)量體系認證證書。 2002年開始宣貫GB/T19001-2000 idt ISO9001：2000質(zhì)量管理體系 要求標準， 于2003年3月1日起按新版標準運行。 2003年9月5日順利通過中國新時代質(zhì)量體系認證中心的現(xiàn)場審核，獲得了GB/T19001-2000標準質(zhì)量管理體系認證證書。,質(zhì)量體系認證書,、組織機構(gòu),研究系統(tǒng)分為四部分,沈陽先進材料研究發(fā)展中心 材料環(huán)境腐蝕研究中心 沈陽材料科學國家實驗室 金屬腐蝕與防護國家重點實驗室,沈陽先進材料研究發(fā)展中心,支撐系統(tǒng),分析測試部 學報信息部 研究生部,分析測試部,分析測試部是材料研究的保障。下設： 化學分析 力學性能
3、 結(jié)構(gòu)分析 金相檢驗 氣體分析 無損檢測等部門 主要從事金屬材料、無機成分分析和和測試。 所分析的數(shù)據(jù)具有法律效力和仲裁分析能力。,化學分析報告,力學硬度測試報告,二、彈簧觸指結(jié)構(gòu),彈簧經(jīng)壓扁形成斜圈彈簧， 截面為橢圓，彈簧的末端焊接 后形成彈簧圈環(huán)，我們將其稱 之為彈簧觸指或螺旋觸指 。,,,由于彈簧線圈是傾斜的，所以當受到壓力時， 可產(chǎn)生彈性變形。。 斜圈自由態(tài) 加載變形態(tài),,通過實際裝配圖可以看出，由于彈簧觸指的壓縮變形將觸頭柱和觸頭套緊密連接在一起。 實際裝配圖,三、螺旋彈簧觸指發(fā)展,螺旋彈簧觸指結(jié)構(gòu)形式是由ABB公司最先應用于開關(guān)行業(yè)。 上世紀90年代末中國科學院金屬研究
4、所與高壓開關(guān)廠合作開始研究螺旋彈簧觸指結(jié)構(gòu)。 2000年沈高開始試用，2003年獲ABB公司認可，取代進口產(chǎn)品，應用于三峽輸變電工程。 中國科學院金屬研究所是國內(nèi)最早研制生產(chǎn)彈簧觸指的廠家，2005年已獲國家發(fā)明專利。 2006年5月向西安西開高壓有限公司提供12件138P11樣品供進行實驗，同年形成供貨。 2007年已有多家開始使用這一結(jié)構(gòu)。 由于螺旋彈簧觸指結(jié)構(gòu)形式使組裝和拆裝工作更加簡單，同時占用空間小，壽命長，免維護。因此在未來的幾年里該結(jié)構(gòu)形式將得到迅速發(fā)展。,發(fā)明專利,四、螺旋彈簧觸指特點,螺旋彈簧觸指具有以下特點： 1、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、用料少、成本低；滿足器件設計上空間 小尺寸
5、的要求，適用于緊湊形設計；最少的部件數(shù)量，簡化了連接器件的設計。 2、多點接觸、高集中力可實現(xiàn)幾乎無損耗接觸。保證了較大的載流量；導電電性好、電動及熱穩(wěn)定性高。 3、每個接觸點的接觸壓力不高，其鍍銀層在分合閘操作時具有良好的耐磨性。 4、獨特的結(jié)構(gòu)使其具備寬余的工作范圍；允許在接合面出現(xiàn)較大的公差；對加工誤差和裝配誤差有較大的適應性，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。,五、螺旋彈簧觸指應用,1、高中壓開關(guān) 2、母線連接件 3、高電流連接件 4、固封極柱 5、高壓電纜尾端件 6、熔斷器連接件 7、機械電子應用,,中國科學院金屬研究所的彈簧觸指已用于ZF15-550/4000-63型GIS，斷路器采用螺旋
6、彈簧觸指和自力型觸頭。溫升試驗在1.2倍額定電流下通過考核，實現(xiàn)額定電流4000A，完成實驗測試電流4800A。耐受電流63000A，時間3s。,六、彈簧觸指所用材料,彈簧觸指主要用于高壓開關(guān)電接觸方面，目前國內(nèi)市場提供的產(chǎn) 品從材料講可分為三種：高導鈹青銅CuCo2Be （C17500），高強鈹青銅CuBe2（C17200），鉻鋯銅CrZrCu （C18150）。 國外以ABB公司為代表，國內(nèi)以中科院金屬研究所為代表選用高導鈹青銅CuCo2B（C17500）。 國內(nèi)有些廠家選用高強鈹青銅CuBe2（C17200）生產(chǎn)彈簧觸指。 美國一廠家選用鉻鋯銅CrZrCu （C18150）。,下面就三種
7、材料的特點進行闡述（見表）：,從表中不難看出CuCo2Be,高導鈹青銅CuCo2Be （C17500）具有較高的強度，良好的導電性，較高的工作溫度。 因此將這種材料用于工作時要求熱穩(wěn)定性高、導電性好、回彈性高的部件。所以它是螺旋彈簧觸指最佳選用材料。 ABB公司最終選擇這種材料是必然的。 通過彈簧絲徑及彈簧圈匝數(shù)的設定，這種材料的彈簧觸指已應用于3.5kv-100kv高壓開關(guān)產(chǎn)品線。,CuBe2,高強鈹青銅CuBe2（C17200）具有高強度、高耐熱性，但電導率偏低，在高電壓等級大電流開關(guān)上很難使用。在550高壓產(chǎn)品試驗中溫升過高，有燒蝕發(fā)生，試驗不過。,CrZrCu,鉻鋯銅CrZrCu （C
8、18150）具有優(yōu)良的導電性、但強度偏低，耐熱性不如上述兩種材料。作為彈性回復性要求好、熱穩(wěn)定性要求高的材料有些欠缺。它更適用于觸頭等電極材料和連接塊導體（不需要彈性）。由于材料偏軟，對于彈簧單匝直徑及彈簧觸指直徑而言，在設計上受到限制，尺寸大了，使用中很容易變形。,小結(jié):,.彈簧觸指首先它是彈簧，其次它又是導體。高導鈹青銅CuCo2Be （C17500）制作的彈簧觸指滿足了這兩點要求。 2.高強鈹青銅CuBe2（C17200）彈性滿足要求，導電性不滿足要求。 3.鉻鋯銅CrZrCu （C18150）導電性滿足要求，強度和彈性不滿足要求。,七、產(chǎn)品設計因素,產(chǎn)品設計應考慮如下幾個因素： 、開槽
9、設計 V型槽,,矩型槽,2、彈簧觸指匝數(shù)、絲徑等參數(shù)設計,不同的開關(guān)產(chǎn)品有不同的額定電流如： 4000A、3150 A、2500 A、2000 A、1250 A、630 A等等。 根據(jù)這些來選擇彈簧觸指參數(shù)。,高導鈹青銅CuCo2Be （C17500）導流參數(shù)：,彈簧觸指絲直徑 1.5，通電流量34.7A/匝，設計額定電流29 A/匝。 1.3，通電流量25.7A/匝，設計額定電流21.5A/匝。 1.2，通電流量22.1A/匝，設計額定電流18.5A/匝。 1.0，通電流量15.3A/匝，設計額定電流12.8A/匝。 0.8，通電流量9.8A/匝， 設計額定電流8.2A/匝。,3、彈簧觸指數(shù)
10、量,實際經(jīng)驗看，選用兩組（含兩組）以上更為合理。兩組以上由于接觸點的增多，更有利于充分接觸，降低接觸電阻，減小溫升；同時對于動連接有利于導向。彈簧觸指參數(shù)設計更為靈活。,,4、彈簧觸指應力的選擇,彈簧觸指應力的大小除與彈簧絲直徑有關(guān)外，和彈簧的傾斜角度及彈簧觸指變形量有關(guān)，角越大變形抗力越大，反之減小角可有效降低變形力。 壓扁后角度圖,,高導鈹青銅CuCo2Be （C17500）三個實施例:, 絲徑=1.5mm，=56，應力-應變曲線如下圖所示。三個典型的應變-應力值：,, 絲徑=1.2mm，=57，應力-應變曲線如下圖所示。三個典型的應變-應力值： X應力（N),, 絲徑=1.0 m
11、m，=63，應力-應變曲線如下圖所示。三個典型的應變-應力值：,,對于動連接而言，在保證彈簧觸指與導體、導套充分接觸的情況下，彈簧觸指的應力越小越好。 而對于靜連接，可適當增加應力，以進一步降低接觸電阻。,5、設計應用,產(chǎn)品：ZF550/Y4000-63GIS 選用1.5彈簧絲，匝數(shù)138，實現(xiàn)額定電流4000A，完成實驗測試電流4800A。耐受電流63000A，時間3s。導柱、導套設計如圖：,,產(chǎn)品：ZF-126/Y3150-50GIS 選用1.2彈簧絲，匝數(shù)97，雙結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)額定電流3500A，可完成實驗 測試電流4200A，耐受電流56000A，時間3s。導柱、導套設計如圖：,,產(chǎn)品
12、： C-GIS(1250-31.5) 選用1.0彈簧絲，匝數(shù)65，3結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)額定電流2490A，可完成實驗測試電流2995A，耐受電流39500A，時間3s。導柱、導套設計如圖：,八、螺旋彈簧觸指生產(chǎn),彈簧觸指生產(chǎn)流程：,,彈簧觸指生產(chǎn)關(guān)鍵工序是：合金冶煉鑄錠、焊接和定型處理。 我們利用液態(tài)模鍛工藝鑄錠，鑄錠致密無疏松，晶粒細化，為制備出好的線材奠定了基礎。 焊接點好是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，我們利用特殊工藝實施焊接，焊接處為棗核狀，焊縫堅固。 定型處理控制好是彈簧彈性及強度的保證。,生產(chǎn)設備及能力,設備： 中頻冶煉爐：三臺 液壓機（315噸）：三臺 真空處理爐：三臺 車床：四臺 氬弧焊機：三臺 生產(chǎn)能力： 現(xiàn)有設備生產(chǎn)能力為：40萬件/年。 目前人員配備生產(chǎn)能力為：10萬件/年,,謝謝！,
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