CN110783126A - 一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，包括以下步骤：对隔离开关的操作连杆建立三维模型，通过有限元模拟分析，找出隔离开关操作连杆容易发生断裂的部位，并在连杆模型增加加记忆合金套筒三维模型，对操作连杆在记忆合金套筒加强后进行分析，以确定记忆合金套筒的尺寸；根据有限元分析结果，将钛镍基记忆合金加工制作为所述尺寸的套筒；将记忆合金套筒在低温马氏体相变温度以下扩径变形，将记忆合金套筒套在隔离开关操作连杆应力集中部位，再加热至奥氏体结束温度以上，使其完全恢复与连杆完好接触。本发明解决隔离开关操作连杆在瞬时冲击下容易出现断裂和在开合过程中容易发生磨损导致应力集中产生断裂的问题。
Description
技术领域
本发明属于废弃物处理技术领域，具体涉及一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法。
背景技术
户外高压交流隔离开关是电力系统中使用量最大、应用范围最广且必不可少的电气设备之一。长期以来，由于隔离开关其结构相对简单，将其选材、设计、加工工艺、组装调试和质量控制等均置于次要地位，致使隔离开关故障问题日益突出。这些问题主要包括发热、瓷瓶断裂和操作障碍等。其中操作连杆断裂作为操作障碍的重要问题严重影响了电网的安全运行。
隔离开关操作连杆断裂的原因主要为连杆与支架的磨损和开合时瞬时冲击导致的裂纹缺陷发展，进而导致操作连杆断裂时效。现有的方法为更换操作连杆，无法从根源防止裂纹的产生和扩展。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，解决隔离开关操作连杆在瞬时冲击下容易出现断裂和在开合过程中容易发生磨损导致应力集中产生断裂的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，包括以下步骤：
S1：对隔离开关的操作连杆建立三维模型，通过有限元模拟分析，找出隔离开关操作连杆容易发生断裂的部位，并在连杆模型增加加记忆合金套筒三维模型，对操作连杆在记忆合金套筒加强后进行分析，以确定记忆合金套筒的尺寸；
S2：根据有限元分析结果，将钛镍基记忆合金加工制作为所述尺寸的套筒；
S3：将记忆合金套筒在低温马氏体相变温度以下扩径变形，将记忆合金套筒套在隔离开关操作连杆应力集中部位，再加热至奥氏体结束温度以上，使其完全恢复与连杆完好接触。
优选的，所述步骤S1中记忆合金套筒三维模型导入至操作连杆，模拟收缩后产生径向应力，确定出可对操作连杆产生最佳应力保护的套筒尺寸。
优选的，所述步骤S2中制作套筒包括以下步骤：采用TiNiNb合金棒材，进行车削加工后真空热处理调整相变参数，最后进行低温扩径的技术工艺制备形状记忆合金套筒。
优选的，所述记忆合金套筒截面面为圆形。
优选的，所述制作套筒的内径应用内圆磨床充分磨光。
优选的，所述低温扩径采用石油醚，并用液氮冷却。
优选的，低温扩径采用多道次扩径变形。
优选的，所述记忆合金完全覆盖操作连杆表面开放缺陷范围，必要时增加串联多个套筒。
本发明的有益效果是：本发明采用的钛镍基合金，基于其独特的记忆效应，将其加工制作为套筒结果，在固定后收缩时可与操作连杆接触紧密，对操作连杆易断裂部位提供均匀的径向收缩应力，可防止操作连杆断裂和失效；本发明所用的钛镍基记忆合金还具有优良的耐磨损性能，尽管其硬度较低，但因其超弹性良好和加工硬化敏感，可保护操作连杆开合时与底座不易发生磨损，防止操作连杆磨损后出现应力集中产生断裂；本发明采用的方法结构简单，安装快捷，可靠性高，通过对隔离开关操作连杆易断裂部位进行加强，经试验验证可提高隔离开管操作机构的使用寿命，提升运行稳定性及可靠性，降低因操作连杆断裂失效而造成的更换成本和停电损失；本发明尺寸设计适当，经过试验验证对操作机构运行无影响。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明操作连杆结构模型图；
图2是本发明操作连杆螺纹端安装记忆合金套筒结构示意图；
图3是本发明操作连杆铰链端安装记忆合金套筒结构示意图；
图4是本发明操作连杆在隔离开关底座定位孔内结构示意图；
图中标记为：1.操作连杆；2.记忆合金套筒；3.隔离开关底座。
具体实施方式
如图1-图4所示，一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，具体操作步骤如下：
1、采用Pro/E软件对操作连杆1建立三维模型，并进行有限元分析，确定在操作连杆1连接部位与杆体连接部位容易产生应力集中现象，若材料本身有微裂纹或夹杂等缺陷，在瞬时冲击载荷下容易导致裂纹扩展发生断裂现象；
2、将记忆合金套筒2三维模型导入至操作连杆1，模拟收缩后产生径向应力，确定出可对操作连杆1产生最佳应力保护的套筒尺寸；
3、选择TiNiNb宽滞后记忆合金，测试其在室温下抗拉强度＞700Mpa，断后伸长率＞50％，屈服强度＞480Mpa；
4、采用TiNiNb棒材→车削加工→真空热处理调整相变参数→低温扩径的技术工艺制备形状记忆合金套筒2；
5、测试记忆合金套筒2Ms为-70℃；
6、记忆合金套筒2恢复性能如下：
a)空载下，在低于60℃环境下不能有内径尺寸收缩变化；
b)在100℃环境下内径尺寸应收缩完全，满足收缩率的要求；
c)空载下：加热完全收缩后，内径尺寸收缩率应≥7％；
7、将经过如上测试的记忆合金套筒2套设在操作连杆1外侧，使用热吹风、开水或火焰枪等加热方式加热，使其完全恢复，因操作连杆1外径大于空载时完全恢复的内径，所以使操作连杆1螺纹与杆体易断裂部位进行了加强。
具体的，所述步骤4中形状记忆合金记忆合金套筒2截面为圆形，以在360°范围内提供均匀的径向收缩力。记忆合金套筒2的内径应用内圆磨床充分磨光，以消除车刀产生的车削缺陷。低温扩径采用石油醚，并用液氮冷却。所述步骤4中低温扩径采用多道次扩径变形。
具体的，所述步骤7中形状记忆合金环应完全覆盖操作连杆1表面开放缺陷范围，必要时增加串联多个套筒。
实施例一：
结合图1、图2及图3，本实施例公开了一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，主要包括以下步骤：
1、采用Pro/E软件对操作连杆1建立三维模型，并进行有限元分析，确定在操作连杆1连接部位与杆体连接部位容易产生应力集中现象，若材料本身有微裂纹或夹杂等缺陷，在瞬时冲击载荷下容易导致裂纹扩展发生断裂现象；
2、将记忆合金套筒2三维模型导入至操作连杆1，模拟收缩后产生径向应力，确定出可对操作连杆1产生最佳应力保护的套筒尺寸，在本实施例中，钛镍基记忆合金套筒2内径13.8mm，壁厚2.3mm，长度34mm；
3、选择TiNiNb宽滞后记忆合金，测试其在室温下抗拉强度为837Mpa，断后伸长率59％，屈服强度528Mpa；
4、采用TiNiNb棒材→车削加工→真空热处理调整相变参数→低温扩径的技术工艺制备形状记忆合金套筒2；
5、测试记忆合金套筒2相变参数如下：
| 相变点 | Mf | Ms | As | Af |
| 温度 | -94.3℃ | -72.6℃ | -23.5℃ | -8.9℃ |
6、测试了记忆合金套筒2恢复性能如下：
a)空载下，在低于60℃环境下不能有内径尺寸收缩变化，本实施例为72℃。
b)在100℃环境下内径尺寸应收缩完全，满足收缩率的要求，本实施例为90℃。
c)空载下：加热完全收缩后，内径尺寸收缩率应≥7％，本实施例为7.3％。
7、将经过如上测试的记忆合金套筒2套设在操作连杆1外侧，使用热吹风、开水或火焰枪等加热方式加热，使其完全恢复，因操作连杆1外径大于空载时完全恢复的内径，记忆合金套筒2不能完全恢复，而对操作连杆1螺纹与杆体处产生环保式应力，对易断裂部位进行了加强，可有效防止该部位发生断裂，提高了隔离开关的使用寿命和经济价值。
实施例二：
结合图4，本实施例公开了一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，主要包括以下步骤：
1、采用Pro/E软件对操作连杆1建立三维模型，并进行有限元分析，确定了操作连杆1与限位部位容易由摩擦产生应力集中现象，容易出现微裂纹缺陷，操作连杆1在扭转时容易导致裂纹扩展发生断裂现象；
2、将记忆合金套筒2三维模型导入至操作连杆1，模拟收缩后产生径向应力，确定出可对操作连杆1产生最佳应力保护的套筒尺寸，在本实施例中，钛镍基记忆合金套筒2内径8.9mm，壁厚1.5mm，长度25mm；
3、选择TiNiNb宽滞后记忆合金，测试其在室温下抗拉强度为837Mpa，断后伸长率59％，屈服强度528Mpa,
4、采用TiNiNb棒材→车削加工→真空热处理调整相变参数→低温扩径的技术工艺制备形状记忆合金套筒2；
5、测试记忆合金套筒2相变参数如下：
| 相变点 | Mf | Ms | As | Af |
| 温度 | -92.7℃ | -77.5℃ | -28.9℃ | -11.7℃ |
6测试了记忆合金套筒2恢复性能如下：
a)空载下，在低于60℃环境下不能有内径尺寸收缩变化，本实施例为72℃。
b)在100℃环境下内径尺寸应收缩完全，满足收缩率的要求，本实施例为90℃。
c)空载下：加热完全收缩后，内径尺寸收缩率应≥7％，本实施例为7.3％。
7、将经过如上测试的记忆合金套筒2套设在操作连杆1外侧，使用火焰枪等加热方式加热，使其完全恢复，操作连杆1与限位摩擦部位加固了一层耐磨性极好的钛镍合金，在隔离开关开合过程中，限位机构不会对操作连杆1产生摩擦，操作连杆1无裂纹缺陷产生，所以对操作连杆1进行了性能加强，防止其发生断裂，有效改善了隔离开关综合性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对隔离开关的操作连杆建立三维模型，通过有限元模拟分析，找出隔离开关操作连杆容易发生断裂的部位，并在连杆模型增加加记忆合金套筒三维模型，对操作连杆在记忆合金套筒加强后进行分析，以确定记忆合金套筒的尺寸；
S2：根据有限元分析结果，将钛镍基记忆合金加工制作为所述尺寸的套筒；
S3：将记忆合金套筒在低温马氏体相变温度以下扩径变形，将记忆合金套筒套在隔离开关操作连杆应力集中部位，再加热至奥氏体结束温度以上，使其完全恢复与连杆完好接触。
2.根据权利要求1所述的一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，所述步骤S1中记忆合金套筒三维模型导入至操作连杆，模拟收缩后产生径向应力，确定出可对操作连杆产生最佳应力保护的套筒尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，所述步骤S2中制作套筒包括以下步骤：采用TiNiNb合金棒材，进行车削加工后真空热处理调整相变参数，最后进行低温扩径的技术工艺制备形状记忆合金套筒。
4.根据权利要求1所述的一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，所述记忆合金套筒截面面为圆形。
5.根据权利要求3所述的一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，所述制作套筒的内径应用内圆磨床充分磨光。
6.根据权利要求3所述的一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，低温扩径采用多道次扩径变形。
7.根据权利要求1所述的一种基于钛镍基合金记忆效应的隔离开关连杆加强方法，其特征在于，所述记忆合金完全覆盖操作连杆表面开放缺陷范围，必要时增加串联多个套筒。
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| JPH09291973A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Nippon Steel Corp | 疲労特性に優れた駆動軸 |
| CN105039885A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-11-11 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于形状记忆合金环的断路器操作机构防断裂的方法 |
| CN109346268A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-15 | 山东泰开变压器有限公司 | 一种安装于水电站尾水平台的高电压大容量抗振型变压器及设计方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH09291973A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Nippon Steel Corp | 疲労特性に優れた駆動軸 |
| CN105039885A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-11-11 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于形状记忆合金环的断路器操作机构防断裂的方法 |
| CN109346268A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-15 | 山东泰开变压器有限公司 | 一种安装于水电站尾水平台的高电压大容量抗振型变压器及设计方法 |
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