基于金属电极的电工触头电阻钎焊工艺的分析

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景及研究意义本课题来源于上海诺雅克电气有限公司“自主自动化生产接触器电工触头”的研究项目。上海诺雅克电有限公司气隶属于正泰集团，目前正开发、生产各种类型的高端低压电气产品，但目前公司生产的低压电气设备中的电工触头部件多数由供应商代为生产，这一方面增加了低压电气设备的生产成本，同时产品质量也无法保证。为此，上海诺雅克电气有限公司要对低压电气设备中的电工触头部件的生产工艺进行研究，以达到自主生产、降低成本、提高产品质量的目的。电工触头是低压电气设备

2、中控制电路导通和断开的直接部件，它能够对电能进行转换、控制与调节，所以其质量的优劣直接关系到低压电气设备的电寿命和可靠性。随着当代各项产业的迅速发展，对电工触头的电寿命和可靠性有了更高的要求，而在电工触头的制造过程中，触点和触桥的钎焊是最重要的环节，产品的失效往往是因为触点和触桥的钎焊质量不合格，在多次使用后触点从触桥脱落造成的。因此本论文对电工触头制造过程中触点和触桥的钎焊过程和焊后质量做了分析研究，这对提高电工触头的电寿命和可靠性有重要意义。1.2低压电气的发展现状和研究趋势1.2.1低压电

3、气的发展现状目前在我国低压电气的生产商有很多，其中包括A公司、B公司、ABB和诺雅克等，由于生产厂家众多，导致低压电气市场竞争非常激烈，这对诺雅克电气公司提出了更大的挑战，使它必须不断降低生产成本，提高产品质量，来确保其产品占有市场的一定份额。同时，由于重型工业和能源行业的快速发展，[1]也给低压电气设备创造了更大的市场，带来了发展机遇。在中国，有六至七成的低压电气产品来自民营企业，也就是说低压电气行业的主力军仍是中国制造商。经过半个世纪的发展，这些民营企业的设计和制造水平有了一些提高，自行设计

4、和制造的产品基本能满足我国市场对低端产品的需求。但我国低压电气行业的制造工艺水平和使用的设备仍相对较为落后，产品的可靠性水平不高。我国民营企业的竞争对手主要是合资企业和外资企业，--1哈尔滨工业大学工学硕士学位论文合资企业和外资企业往往采用的是国外较为先进的技术和设备，我方则负责建设厂房和提供劳动力，这就实现了技术和经济的强强联合，所以合资企业和外资企业在设备、工装、开发和技术等方面都有绝对的优势。但由于合资和外资企业在中国成立的时间不长，其规模相对较小，并且由于合资厂商和外资企业生产的多为高端

5、产品，其产品价位一般较高，这正好给我国民营企业留出了空白的市场，使我国在近半个世纪的时间里，有机会加速发展我国低压电气行业，但由于低端产品利润较低，并且一些合资企业和外资企业也开始制造低端产品，使低端产品市场的竞争也越发激烈，这就驱使我国民营企业进行产业结构升级，[2、3]加大设备的投入，增强自主研发能力，来提高我国产品的竞争力。1.2.2低压电气的研究趋势随着低压装置和电控系统的不断大型化和复杂化，在单一装置和系统中往往会应用多个低压电气元件，因此一旦其中一个元件发生失效，就会导致整个系统发生

6、故障，使其它部件也发生损坏，由此将带来一系列远大于失效元件的损失，所以低压电气元件可靠性的研究已成为国内外厂商的研究重点。元件的可靠性是指在一定条件和时间内，元件实现其特定功能的能力，但可靠性只是判断低压电气产品质量的部分依据，产品的质量应包括性能和可靠性两个方面。目前，国内外企业的研究重点主要包括以下几个方面：(1)失效机理。主要对低压电气设备失效的种类和原因进行研究，弄清电工触头失效前经过那些具体的物理和化学过程，找出其失效的本质，从而给出避免触头失效的方法和增强触头可靠性的措施。(2)提高

7、可靠性。根据分析得到的低压电气产品失效机理，找出在低压电气设备的制造和使用中存在的问题，提出改进生产工艺的措施，提高低压电气设备的可靠性。(3)可靠性的判断标准。低压电气的可靠性受很多外界因素影响，同时产品的服役场所也有所不同，所以对可靠性的要求也并不一致，该如何合理有效的判断产品的可靠性也是重点研究问题之一。(4)可靠性测试设备。参考可靠性的判断标准，研制相应的测试设备也是提高低压电气可靠性的重要条件之一。--2哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1.3电阻钎焊介绍1.3.1电工触头电阻钎焊原理电阻

8、钎焊是利用钎焊电极使焊接电流通过焊件，利用钎焊区电阻产生的电[4]阻热使钎料熔化与母材形成接头的一种钎焊方法，其原理图如图1-1所示。上电极触点触桥钎料和钎剂触桥触点下电极[4]图1-1电工触头电阻钎焊原理电工触头的电阻钎焊与电阻焊的原理类似，首先通过电极施加一定压力将触点、钎料和触桥三者压紧，然后通以焊接电流，靠钎料与触点和触桥组成的钎焊区的电阻产生的电阻热使钎料熔化，在压力的作用下形成钎焊接头。电阻钎焊有两种加热方式，二者的原理图如图1-2和图1-3所示：1-电极2-焊件3-焊料4-变压器1