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1、螺旋彈簧觸指簡(jiǎn)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(diǎn) 五、螺旋彈簧觸指應(yīng)用 六、彈簧觸指所用材料 七、產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素 八、螺旋彈簧觸指生產(chǎn),1、所情介紹 中國(guó)科學(xué)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(guó)享譽(yù)海內(nèi)外的材料科學(xué)與工程研究重要的研究基地。 改革開放以來(lái)，金屬研究所集全所整體優(yōu)勢(shì)，完成了大量高難度的科研任務(wù)。 中科院金屬所作為科學(xué)院的技術(shù)科學(xué)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(guò)了中國(guó)新時(shí)代質(zhì)量體系認(rèn)證中心的現(xiàn)場(chǎng)審核，獲得了GB/T19001-1994、GB/T1
2、9002-1994質(zhì)量體系認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)， 于2003年3月1日起按新版標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。 2003年9月5日順利通過(guò)中國(guó)新時(shí)代質(zhì)量體系認(rèn)證中心的現(xiàn)場(chǎng)審核，獲得了GB/T19001-2000標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書。,質(zhì)量體系認(rèn)證書,、組織機(jī)構(gòu),研究系統(tǒng)分為四部分,沈陽(yáng)先進(jìn)材料研究發(fā)展中心 材料環(huán)境腐蝕研究中心 沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 金屬腐蝕與防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,沈陽(yáng)先進(jìn)材料研究發(fā)展中心,支撐系統(tǒng),分析測(cè)試部 學(xué)報(bào)信息部 研究生部,分析測(cè)試部,分析測(cè)試部是材料研究的保障。下設(shè)： 化學(xué)分析 力學(xué)性能 結(jié)
3、構(gòu)分析 金相檢驗(yàn) 氣體分析 無(wú)損檢測(cè)等部門 主要從事金屬材料、無(wú)機(jī)成分分析和和測(cè)試。 所分析的數(shù)據(jù)具有法律效力和仲裁分析能力。,化學(xué)分析報(bào)告,力學(xué)硬度測(cè)試報(bào)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(dāng)受到壓力時(shí)， 可產(chǎn)生彈性變形。 斜圈自由態(tài) 加載變形態(tài),通過(guò)實(shí)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(shí)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(yīng)用于開關(guān)行業(yè)。 上世紀(jì)90年代末中國(guó)科學(xué)院金屬研究所與高壓開關(guān)廠合作開始研
4、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(rèn)可，取代進(jìn)口產(chǎn)品，應(yīng)用于三峽輸變電工程。 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所是國(guó)內(nèi)最早研制生產(chǎn)彈簧觸指的廠家，2005年已獲國(guó)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(jiǎn)單，同時(shí)占用空間小，壽命長(zhǎng)，免維護(hù)。因此在未來(lái)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(diǎn),螺旋彈簧觸指具有以下特點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、用料少、成本低；滿足器件設(shè)計(jì)上空間 小尺寸的要求，適用于緊湊形設(shè)計(jì)
5、；最少的部件數(shù)量，簡(jiǎn)化了連接器件的設(shè)計(jì)。 2、多點(diǎn)接觸、高集中力可實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)損耗接觸。保證了較大的載流量；導(dǎo)電電性好、電動(dòng)及熱穩(wěn)定性高。 3、每個(gè)接觸點(diǎn)的接觸壓力不高，其鍍銀層在分合閘操作時(shí)具有良好的耐磨性。 4、獨(dú)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(duì)加工誤差和裝配誤差有較大的適應(yīng)性，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。,五、螺旋彈簧觸指應(yīng)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(jī)械電子應(yīng)用,中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的彈簧觸指已用于ZF15-550/4000-63型GIS，斷路器采用螺旋彈簧觸指和自力型觸頭。溫升試驗(yàn)在1
6、.2倍額定電流下通過(guò)考核，實(shí)現(xiàn)額定電流4000A，完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試電流4800A。耐受電流63000A，時(shí)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)提供的產(chǎn) 品從材料講可分為三種：高導(dǎo)鈹青銅CuCo2Be （C17500），高強(qiáng)鈹青銅CuBe2（C17200），鉻鋯銅CrZrCu （C18150）。 國(guó)外以ABB公司為代表，國(guó)內(nèi)以中科院金屬研究所為代表選用高導(dǎo)鈹青銅CuCo2B（C17500）。 國(guó)內(nèi)有些廠家選用高強(qiáng)鈹青銅CuBe2（C17200）生產(chǎn)彈簧觸指。 美國(guó)一廠家選用鉻鋯銅CrZrCu （C18150）。,下面就三種材料的特點(diǎn)進(jìn)行闡述（見表）：,從表
7、中不難看出CuCo2Be,高導(dǎo)鈹青銅CuCo2Be （C17500）具有較高的強(qiáng)度，良好的導(dǎo)電性，較高的工作溫度。 因此將這種材料用于工作時(shí)要求熱穩(wěn)定性高、導(dǎo)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(guò)彈簧絲徑及彈簧圈匝數(shù)的設(shè)定，這種材料的彈簧觸指已應(yīng)用于3.5kv-100kv高壓開關(guān)產(chǎn)品線。,CuBe2,高強(qiáng)鈹青銅CuBe2（C17200）具有高強(qiáng)度、高耐熱性，但電導(dǎo)率偏低，在高電壓等級(jí)大電流開關(guān)上很難使用。在550高壓產(chǎn)品試驗(yàn)中溫升過(guò)高，有燒蝕發(fā)生，試驗(yàn)不過(guò)。,CrZrCu,鉻鋯銅CrZrCu （C18150）具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、但強(qiáng)
8、度偏低，耐熱性不如上述兩種材料。作為彈性回復(fù)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(dǎo)體（不需要彈性）。由于材料偏軟，對(duì)于彈簧單匝直徑及彈簧觸指直徑而言，在設(shè)計(jì)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(dǎo)體。高導(dǎo)鈹青銅CuCo2Be （C17500）制作的彈簧觸指滿足了這兩點(diǎn)要求。 2.高強(qiáng)鈹青銅CuBe2（C17200）彈性滿足要求，導(dǎo)電性不滿足要求。 3.鉻鋯銅CrZrCu （C18150）導(dǎo)電性滿足要求，強(qiáng)度和彈性不滿足要求。,七、產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素,產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素： 、開槽設(shè)計(jì) V型槽,矩型槽,2、彈簧觸指
9、匝數(shù)、絲徑等參數(shù)設(shè)計(jì),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(lái)選擇彈簧觸指參數(shù)。,高導(dǎo)鈹青銅CuCo2Be （C17500）導(dǎo)流參數(shù)：,彈簧觸指絲直徑 1.5，通電流量34.7A/匝，設(shè)計(jì)額定電流29 A/匝。 1.3，通電流量25.7A/匝，設(shè)計(jì)額定電流21.5A/匝。 1.2，通電流量22.1A/匝，設(shè)計(jì)額定電流18.5A/匝。 1.0，通電流量15.3A/匝，設(shè)計(jì)額定電流12.8A/匝。 0.8，通電流量9.8A/匝， 設(shè)計(jì)額定電流8.2A/匝。,3、彈簧觸指數(shù)量,實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，選用兩組（含兩組）以
10、上更為合理。兩組以上由于接觸點(diǎn)的增多，更有利于充分接觸，降低接觸電阻，減小溫升；同時(shí)對(duì)于動(dòng)連接有利于導(dǎo)向。彈簧觸指參數(shù)設(shè)計(jì)更為靈活。,4、彈簧觸指應(yīng)力的選擇,彈簧觸指應(yīng)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(dǎo)鈹青銅CuCo2Be （C17500）三個(gè)實(shí)施例:, 絲徑=1.5mm，=56，應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下圖所示。三個(gè)典型的應(yīng)變-應(yīng)力值：, 絲徑=1.2mm，=57，應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下圖所示。三個(gè)典型的應(yīng)變-應(yīng)力值： X應(yīng)力（N), 絲徑=1.0 mm，=63，應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下圖所示。三個(gè)典型的應(yīng)變
11、-應(yīng)力值：,對(duì)于動(dòng)連接而言，在保證彈簧觸指與導(dǎo)體、導(dǎo)套充分接觸的情況下，彈簧觸指的應(yīng)力越小越好。 而對(duì)于靜連接，可適當(dāng)增加應(yīng)力，以進(jìn)一步降低接觸電阻。,5、設(shè)計(jì)應(yīng)用,產(chǎn)品：ZF550/Y4000-63GIS 選用1.5彈簧絲，匝數(shù)138，實(shí)現(xiàn)額定電流4000A，完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試電流4800A。耐受電流63000A，時(shí)間3s。導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)額定電流3500A，可完成實(shí)驗(yàn) 測(cè)試電流4200A，耐受電流56000A，時(shí)間3s。導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計(jì)如圖：,產(chǎn)品： C-GIS(1250-31.5) 選用1.0彈簧絲，匝數(shù)
12、65，3結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)額定電流2490A，可完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試電流2995A，耐受電流39500A，時(shí)間3s。導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計(jì)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(wú)疏松，晶粒細(xì)化，為制備出好的線材奠定了基礎(chǔ)。 焊接點(diǎn)好是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，我們利用特殊工藝實(shí)施焊接，焊接處為棗核狀，焊縫堅(jiān)固。 定型處理控制好是彈簧彈性及強(qiáng)度的保證。,生產(chǎn)設(shè)備及能力,設(shè)備： 中頻冶煉爐：三臺(tái) 液壓機(jī)（315噸）：三臺(tái) 真空處理爐：三臺(tái) 車床：四臺(tái) 氬弧焊機(jī)：三臺(tái) 生產(chǎn)能力： 現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)能力為：40萬(wàn)件/年。 目前人員配備生產(chǎn)能力為：10萬(wàn)件/年,謝謝！,
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