一種高壓輸變電觸頭及其焊接方法
【專利摘要】一種高壓輸變電觸頭及其焊接方法，所述的高壓輸變電觸頭包括觸頭本體與觸頭桿兩部分，所述觸頭本體與觸頭桿通過(guò)焊接方式結(jié)合在一起，為了滿足觸點(diǎn)材料導(dǎo)電性好，良好的抗熔焊性，耐電磨損性好，接觸電阻低，長(zhǎng)期通電時(shí)溫升不高的條件以及提高電觸頭的使用壽命，觸頭本體部分采用高強(qiáng)石墨制成；觸頭桿部分采用T2Y硬態(tài)紫銅加工成型。
【專利說(shuō)明】一種高壓輸變電觸頭及其焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高抗電弧燒蝕的高壓輸變電觸頭及其焊接方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電接觸是指兩個(gè)導(dǎo)體之間相互接觸并通過(guò)接觸界面實(shí)現(xiàn)電流傳遞或信號(hào)傳輸?shù)?一種物理、化學(xué)現(xiàn)象。電觸頭是開(kāi)關(guān)電器的核心元件，是影響開(kāi)關(guān)電器如各類空氣開(kāi)關(guān)、繼 電器、交流接觸器等通斷轉(zhuǎn)換能力和可靠性的關(guān)鍵因素，電觸頭在使用過(guò)程中處于頻繁的 開(kāi)、閉狀態(tài)，因此對(duì)觸點(diǎn)材料電性能和機(jī)械性能要求非常高，其主要性能要求有：導(dǎo)電性好， 良好的抗熔焊性，耐電磨損性好，接觸電阻低，長(zhǎng)期通電時(shí)溫升不高。高壓輸變電網(wǎng)中的電 觸頭需要在550kV、330kV、220kV、110kV的高壓下服役，因此對(duì)其要求更為嚴(yán)格。
[0003] 目前，我國(guó)電力系統(tǒng)輸變電過(guò)程存在電量損失較大、電能利用率低、檢修周期短、 事故頻繁發(fā)生等問(wèn)題，這些問(wèn)題在很大程度上是由于電觸頭質(zhì)量不合格造成的。隨著現(xiàn)代 化建設(shè)的高速發(fā)展，高壓輸變電網(wǎng)負(fù)荷日益增加，開(kāi)關(guān)電器向著更高電壓、更大容量方向發(fā) 展。而傳統(tǒng)的W/Cu電觸頭材料由于在高壓、大電流作用下易產(chǎn)生電弧燒蝕觸頭表面而引起 觸頭過(guò)早失效，已經(jīng)無(wú)法滿足高壓輸變電網(wǎng)的要求。因此，尋找一種可明顯提高抗電弧燒蝕 性能的電觸頭材料，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)于提高觸頭材料抗電弧燒蝕性能的研究較多，比如西北工業(yè)大學(xué) 研究了 B、Nb、Ce元素對(duì)W/Cu觸頭材料電弧特性的影響；西安理工大學(xué)研究了稀土元素對(duì) W/Cu觸頭材料電弧特性的影響；鋼鐵研究總院研究了 W-Cu-MgO材料的電弧特性；暨南大學(xué) 研究了 DJB-823固體薄膜保護(hù)劑的抗電弧特性；西安建筑科技大學(xué)研究了纖維結(jié)構(gòu)的W/Cu 觸頭材料的電弧燒蝕性能；西安交通大學(xué)研究了納米晶W/Cu觸頭材料的電弧燒蝕性能等， 但W/Cu合金價(jià)格特別昂貴，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，且W/Cu合金的改性研究對(duì)抗電弧燒蝕的影響仍處 于實(shí)驗(yàn)研究階段，短期內(nèi)無(wú)法推廣應(yīng)用。為了提高產(chǎn)品性價(jià)比，研究人員提出將觸頭部分用 昂貴的W/Cu合金加工成型，觸頭桿用相對(duì)廉價(jià)的T 2Y硬態(tài)紫銅加工成型，然后采用釬焊方 法連接觸頭及觸頭桿，但釬焊接頭釬著率很難達(dá)到95%以上，直接影響接頭電阻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種高壓輸變 電觸頭及其焊接方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明的高壓輸變電觸頭包括觸頭本體與觸頭桿兩部分，所述觸頭本體與觸頭桿通過(guò) 焊接方式結(jié)合在一起，為了滿足觸點(diǎn)材料導(dǎo)電性好，良好的抗熔焊性，耐電磨損性好，接觸 電阻低，長(zhǎng)期通電時(shí)溫升不高的條件以及提高電觸頭的使用壽命，觸頭本體部分采用高強(qiáng) 石墨制成；觸頭桿部分采用Τ 2Υ硬態(tài)紫銅加工成型。
[0007] 本發(fā)明中所述高壓輸變電觸頭的焊接方法包括下述步驟： a、焊接前首先將所述觸頭本體置于燒結(jié)爐中在300°C的條件下進(jìn)行脫氣處理；并對(duì)所 述觸頭桿的待焊面進(jìn)行打磨平整，用丙酮清洗干凈后晾干備用； b、 在所述觸頭本體與所述觸頭桿的結(jié)合面涂覆鎳基釬料，之后將組裝好的觸頭本體與 觸頭桿放置在焊接夾具中，置于真空爐中，在真空度不低于l〇-2Pa、升溫速率Tr=10 K/min、 釬焊溫度T=1190?1300K、釬焊保溫時(shí)間t=10?15min、降溫速率Td=4?10 K/min的條 件下進(jìn)行真空釬焊； c、 所述鎳基釬料粒度為-200目的粉狀鎳基釬料，化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：Cr :6. 0? 15. 0%，B :0 ?3. 5%，Si :0 ?9. 0%，F(xiàn)e :0 ?3. 5%，C :0· 06%，P :0· 02 ?10. 2%，余量為 Ni ;將 所述粉狀鎳基釬料與聚苯乙烯的二甲苯溶液按95:5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均勻混合成膏狀。
[0008] 本發(fā)明的有益效果如下： 由于石墨具有優(yōu)越的抗震性、高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率和自潤(rùn)滑性的特性，高強(qiáng)石墨的觸頭能 夠很好的滿足電觸頭開(kāi)關(guān)所需的"導(dǎo)電性好，良好的抗熔焊性，耐電磨損性好，接觸電阻低， 長(zhǎng)期通電時(shí)溫升不高"的要求，最主要的是石墨觸頭優(yōu)異的抗電弧燒蝕性能，且易于加工， 極大的降低了原材料成本，提高了電觸頭的使用壽命；采用鎳基釬料真空釬焊高強(qiáng)石墨與 紫銅，接頭美觀，釬著率達(dá)到97%以上，滿足電觸頭開(kāi)關(guān)的使用要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖中序號(hào)：1是觸頭本體，2是觸頭桿，3是焊縫。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明合以下將結(jié)合實(shí)施例（附圖）作進(jìn)一步描述： 如圖圖1所示，本發(fā)明的高壓輸變電觸頭包括觸頭本體1與觸頭桿2兩部分，所述觸 頭本體1與觸頭桿2通過(guò)焊接方式結(jié)合在一起，為了滿足觸點(diǎn)材料導(dǎo)電性好，良好的抗熔焊 性，耐電磨損性好，接觸電阻低，長(zhǎng)期通電時(shí)溫升不高的條件以及提高電觸頭的使用壽命， 觸頭本體部分采用ATJ-82高強(qiáng)石墨制成；觸頭桿部分采用T 2Y硬態(tài)紫銅加工成型。
[0012] 本發(fā)明中所述高壓輸變電觸頭的焊接方法包括下述步驟： a、 焊接前首先將所述觸頭本體置于燒結(jié)爐中在300°C的條件下進(jìn)行脫氣處理；并對(duì)所 述觸頭桿的待焊面進(jìn)行打磨平整，用丙酮清洗干凈后晾干備用； b、 在所述觸頭本體與所述觸頭桿的結(jié)合面涂覆鎳基釬料，之后將組裝好的觸頭本體與 觸頭桿放置在焊接夾具中，置于真空爐中，在真空度不低于l〇-2Pa、升溫速率Tr=10 K/min、 釬焊溫度T=1190?1300K、釬焊保溫時(shí)間t=10?15min、降溫速率Td=4?10 K/min的條 件下進(jìn)行真空釬焊； c、 所述鎳基釬料粒度為-200目的粉狀鎳基釬料，化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：Cr :6. 0? 15. 0%，B :0 ?3. 5%，Si :0 ?9. 0%，F(xiàn)e :0 ?3. 5%，C :0· 06%，P :0· 02 ?10. 2%，余量為 Ni ;將 所述粉狀鎳基釬料與聚苯乙烯的二甲苯溶液按95:5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均勻混合成膏狀。
[0013] 實(shí)施例1 φ 25mm的高強(qiáng)石墨與T2Y紫銅桿的釬焊 用于真空釬焊高強(qiáng)石墨與Τ2Υ紫銅的鎳基釬料，其組分及質(zhì)量份數(shù)為： Cr|6. 0 B~3. 5 Si|4· 2 Fe|2. 5 ~ 0. 06 P~ 0. 02 Ni|余量 釬焊溫度T=1300K，釬焊保溫時(shí)間t=15min。經(jīng)檢測(cè)，Φ25πιιη的高強(qiáng)石墨與T2Y紫銅真 空釬焊接頭釬著率為98%。
[0014] 實(shí)施例2 Φ 20mm的高強(qiáng)石墨與T2Y紫銅桿的釬焊 用于真空釬焊高強(qiáng)石墨與Τ2Υ紫銅的鎳基釬料，其組分及質(zhì)量份數(shù)為: Cr|8. 0 ~2. 8 Sl4. 5 F^Q. 5 ~ 0. 06 P~ 0. 02 Ni余量 釬焊溫度T=1300K，釬焊保溫時(shí)間t=15min。經(jīng)檢測(cè)，Φ20πιιη的高強(qiáng)石墨與T2Y紫銅真 空釬焊接頭釬著率為97%。
[0015] 實(shí)施例3 Φ8πιιη的高強(qiáng)石墨與T2Y紫銅桿的釬焊 用于真空釬焊高強(qiáng)石墨與Τ2Υ紫銅的鎳基釬料，其組分及質(zhì)量份數(shù)為： Cr|l4. 2 ~ - si- F^ - ~ 0. 06 ~ 10.0 Ni余量 釬焊溫度T=1250K，釬焊保溫時(shí)間t=10min。經(jīng)檢測(cè)，Φ8πιιη的高強(qiáng)石墨與T2Y紫銅真空 釬焊接頭釬著率為98%。
【權(quán)利要求】
1. 一種高壓輸變電觸頭，它包括觸頭本體與觸頭桿兩部分，其特征在于：所述觸頭本 體與觸頭桿通過(guò)焊接方式結(jié)合在一起，且所述觸頭本體由高強(qiáng)石墨加工成型，所述觸頭桿 由T 2Y硬態(tài)紫銅加工成型。
2. -種適用于權(quán)利要求1所述高壓輸變電觸頭的焊接方法，其特征在于：所述方法包 括下述步驟： a、 焊接前首先將所述觸頭本體置于燒結(jié)爐中在300°C的條件下進(jìn)行脫氣處理；并對(duì)所 述觸頭桿的待焊面進(jìn)行打磨平整，用丙酮清洗干凈后晾干備用； b、 在所述觸頭本體與所述觸頭桿的結(jié)合面涂覆鎳基釬料，之后將組裝好的觸頭本體與 觸頭桿放置在焊接夾具中，置于真空爐中，在真空度不低于l〇_ 2Pa、升溫速率Tr=10 K/min、 釬焊溫度T=1190?1300K、釬焊保溫時(shí)間t=10?15min、降溫速率Td=4?10 K/min的條 件下進(jìn)行真空釬焊； c、 所述鎳基釬料粒度為-200目的粉狀鎳基釬料，化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：Cr :6. 0? 15. 0%，B :0 ?3. 5%，Si :0 ?9. 0%，F(xiàn)e :0 ?3. 5%，C :0· 06%，P :0· 02 ?10. 2%，余量為 Ni ;將 所述粉狀鎳基釬料與聚苯乙烯的二甲苯溶液按95:5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均勻混合成膏狀。
【文檔編號(hào)】B23K1/20GK104117748SQ201410408281
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】李秀朋, 龍偉民, 鐘素娟, 朱坤, 沈元?jiǎng)? 張雷, 周許升, 齊劍釗, 孫華為 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所