PL116226B1 - Method for fabrication of electric high current connectors - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 03.01.1983 116226 Int. Cl.3 H01R 43/00 CZYTELNIA l-.*du Patentowego P * »¦ • • ¦¦¦ ¦¦ Twórca wynalazku: Jerzy Grzeskowiak Uprawniony z patentu: Instytut Obróbki Plastycznej, Poznan (Polska) y Sposób wytwarzania elektrycznych zlaczy wielkopradowych Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania elektrycznych zlaczy wielkopradowych stanowiacych polaczenie insta¬ lacji wykonanej z miedzi lub jej stopów z instalacja wy¬ konana z aluminium lub jego stopów, w którym czesc prefabrykowanego z miedzi lub jej stopu elementu zlacza umieszcza sie w formie odlewniczej i zalewa ja aluminium lub jego stopem, a na krzepnacy metal wywiera sie nacisk i utrzymuje go az do skrzepniecia metalu.Zlacza i inne czesci urzadzen wysokiego napiecia skladaja sie zazwyczaj z dwu elementów, a mianowicie z elementu wykonanego ze stopu aluminiowego i elementu z miedzi lub jej stopu. Elementy te sa ze soba trwale polaczone , tworzac jeden wyrób. Bezposrednie laczenie ze soba dwu metali o róznych wartosciach potencjalu normalnego stwa¬ rza niebezpieczenstwo powstania ogniw, a wiec korozji elektrochemicznej.W przypadku urzadzen pracujacych pod wysokim napie¬ ciem prawdopodobienstwo powstania takich ogniw jest bardzo duze ze wzgledu na przeplyw pradu elektrycznego, a korozja przez nie wywolana przebiega szybko. Ponadto aparatura wysokiego napiecia pracuje w zmiennych wa¬ runkach atmosferycznych i jest czesto narazona na dzialanie wilgoci agresywnych par i gazów oraz innych czynników ulatwiajacych powstanie korozji elektrochemicznej.W znanych rozwiazaniach polaczenie metali o róznym potencjale normalnym ma przewaznie charakter polaczenia mechanicznego, na przyklad gwintowanego, skurczowego, wytloczonego, nitowanego itp. Polaczenia takie nie zabez¬ pieczaja jednak przed powstaniem ogniw korozji elektro¬ chemicznej, gdyz nie sa szczelne, a zatem wilgoc moze - przenikac pomiedzy laczone metale. Dla zwiekszenia szczel-. nosci stosuje sie wiec zazwyczaj jednoczesnie dwa systemy laczenia, na przyklad skurczowe i gwintowane lub wytla¬ czane i nitowane itp. Ponadto stosuje sie róznego rodzaju 5 podkladki kompensacyjne, powloki lakiernicze itp.Ogólnie wiademo, ze do wykonywania polaczen ele¬ mentów z róznych metali próbowano zastosowac metody odlewnicze. I tak na przyklad znany jest proces Alfer sluzacy do wytwarzania odlewów ze stopów aluminiowych zbro- 10 jonych stala lub zeliwem. Proces ten jest stosowany w przy¬ padkach, gdy sa wymagane odpowiednie wlasnosci mecha¬ niczne przy malym ciezarze konstrukcji. Elementy stalowe lub zeliwne poddaje sie w nim oczyszczaniu wstepnemu z tluszczów, brudu, rdzy i zendry przez piaskowanie, 15 odtluszczenie w kapielach zmydlajacych i emulgujacych oraz trawienie wodnym roztworem kwasu siarkowego, a nastepnie plukanie w wodzie, oczyszczenie szczotkami stalowymi i plukanie ostateczne w goracej wodzie i susze¬ nie. Nastepnie na tak przygotowanym elemencie wykonuje 20 sie posredniczaca warstwe dyfuzyjna przez znaurzenie w cieklym stopie aluminium o temperaturze okolo 700°C na okres kilku minut. Wykonanie odlewu zbrojonego ze stopu aluminiowego nastepuje bezposrednio po wyjeciu elementu stalowego z tej kapieli, zanim naniesiona warstwa 25 zdazy zakrzepnac. Wylewanie przeprowadza sie w kokilach lub przez zalewanie cisnieniowe.Cisnienie wywiera sie na stygnacy metal az do jego za¬ krzepniecia, a w przypadku, gdy zlacze ma przejmowac duze naprezenia mechaniczne, warstwy posredniczace wy- so konuje sie przez ich nalozenie na drodze galwanicznej, 116 226116 226 na przyklad zeliwo powleka sie kolejno warstwa kobaltu oraz srebra, a tak galwaniczne powleczona powierzchnie zalewa sie stopem aluminiowym.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu takiego wy¬ konywania polaczen miedzi i aluminium w zlaczach elek¬ trycznych,, które gwarantowalyby szczelnosc polaczenia oraz eliminowaloby szkodliwe naprezenia pomiedzy laczo¬ nymi metalami jak równiez w laczonych metalach jako takich. Cel ten zostal osiagniety dzieki temu ze proces laczenia aluminium lub jego stopu z pólfabrykatem z mie¬ dzi lub jej stopu prowadzi sie równoczesnie z plastycznym ksztaltowaniem zlacza w matrycy, przy czym pólfabrykat z miedzi lub jej stopu przed wprowadzeniem do gniazda matrycy pokrywa sie warstwa srebra a do gniazda matrycy wprowadza sie ten pólfabrykat w stanie ogrzanym do temperatury 0,35—0,7 temperatury likwidus aluminium lub jego stopu natomiast wielkosc wywieranego nacisku jest tak duza, ze wystarcza do plastycznego ksztaltowania metalu zlacza po skrzepnieciu, a korzystnie wynosi 150— 500 MPa, przy czym nacisk ten utrzymuje sie korzystnie do osiagniecia temperatury ponizej 0,3—0,6 temperatury li¬ kwidus uzytego aluminium lub jego stopu.Okazalo sie, ze dzieki zastosowaniu wedlug wynalazku temperatury uksztaltowanego i posrebrzonego pólfabrykatu wynoszacej 0,35—0,7 temperatury likwidus zalewanego metalu oraz dzieki wywieraniu na zalewany metal cisnie¬ nia wielokrotnie przekraczajacego wartosci stosowane dotad przy odlewaniu cisnieniowym, uzyskuje sie doskonale nie korodujace polaczenie dwu róznych metali z jednoczes¬ nym uformowaniem czesci aluminiowej zlacza. Polaczenia te maja bardzo duza wytrzymalosc mechaniczna, znacznie wyzsza od polaczen wykonywanych znanymi metodami, gdyz plastyczne plyniecie metalu pod wplywem nacisku w czasie jego kurczenia zmniejsza naprezenia wewnetrzne i zapobiega pekaniu polaczenia. Dokladna wartosc opty¬ malnej temperatury, do której nalezy podgrzac pólfabrykat wykonany z pierwszego z laczonych metali przed zetknie¬ ciem go z drugim stopionym metalem zalezy od róznicy temperatur topnienia obydwu metali wzajemnego stosun¬ ku ciezarów obydwu laczonych elementów oraz ich skladu chemicznego.Przyklad. W celu wykonania polaczenia miedziano- aluminiowego przeznaczonego do instalacji wysokiego io 15 30 35 40 napiecia wykonano wypraski miedziane które po oczysz¬ czeniu powierzchni posrebrzono galwanicznie. Posreb¬ rzone wypraski umieszczono w piecu elektrycznym i ogrzano je do temperatury 350°C. Równoczesnie w piecu tyglo¬ wym stopiono aluminium gatunku A w temperaturze 720°C oraz podgrzano do temperatury 350 °C gniazdo przyrzadu, w którym wykonywane jest polaczenie miedzi z aluminium.Przyrzad ten jest umieszczony na prasie. Wewnetrzny ksztalt gniazda odpowiadal ksztaltowi negatywu laczonych elementów. Nagrzany srebrzony element miedziany umiesz¬ czono w gniezdzie, a nastepnie czerpakiem pojemnosciowym zalano cieklym aluminium pozostale czesci gnazda. Stem¬ plem przymocowanym do suwaka wywarto nacisk na plynny metal. Nacisk ten mial wartosc 400 MPa i trwal 20 sek., to jest do calkowitego zakrzepniecia metalu. Po wycofaniu suwaka wyjeto gotowy wyrób z gniazda. Stwierdzono, ze wytrzymalosc uzyskanego zlacza na rozrywanie wynosila 100—120 MPa. Po dwuletnim uzytkowaniu w instalacji wysokiego napiecia pracujacej pod golym niebem zlacze nie wykazalo sladów korozji na styku aluminium i miedzi. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania elektrycznych zlaczy wielkopra- dowych ' stanowiacych polaczenie instalacji wykonanej z miedzi lub jej stopów z instalacja wykonana z aluminium lub jego stopów, w którym czesc prefabrykowanego z miedzi lub jej stopu elementu zlacza umieszcza sie w formie odle¬ wniczej i zalewa ja aluminium lub jego stopem, a na krze¬ pnacy metal wywiera sie nacisk i utrzymuje go az do skrze¬ pniecia metalu, znamienny tym, ze proces laczenia alu¬ minium lub jego stopu z pólfabrykatem z miedzi lub jej stopu prowadzi sie równoczesnie z plastycznym ksztalto¬ waniem zlacza w matrycy, przy czym pólfabrykat z miedzi lub jej stopu przed wprowadzeniem do gniazda matrycy pokrywa sie warstwa srebra, a do gniazda matrycy wprowa¬ dza sie ten pólfabrykat w stanie ogrzanym do temperatury 0,35—0,7 temperatury likwidus aluminium lub jego stopu, natomiast wielkosc wywieranego nacisku jest tak duza, ze wystarcza do plastycznego ksztaltowania metalu zlacza po skrzepnieciu, a korzystnie wynosi 150—500 MPa, przy czym nacisk ten utrzymuje sie korzystnie do osiagniecia temperatury ponizej 0,3—0,6 temperatury likwidus uzytego. aluminium lub jego atopu. Ef5D Z-d 2, z. 468/1400/82, n. 100+20 egz. Cena 100 zl PL