RU2805999C1 - Method of manufacturing reed switches - Google Patents
Method of manufacturing reed switches Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805999C1 RU2805999C1 RU2022133828A RU2022133828A RU2805999C1 RU 2805999 C1 RU2805999 C1 RU 2805999C1 RU 2022133828 A RU2022133828 A RU 2022133828A RU 2022133828 A RU2022133828 A RU 2022133828A RU 2805999 C1 RU2805999 C1 RU 2805999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reed switch
- reed
- reed switches
- voltage
- current
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронной промышленности при изготовлении герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов). Геркон содержит железоникелевые контакт-детали, запаянные в стеклянный баллон. Контакт-детали на конце имеют плоские контактные площадки, которые контактируют между собой контактными поверхностями.The invention relates to electrical engineering and can be used in the electronics industry in the manufacture of sealed magnetically controlled contacts (reed switches). The reed switch contains iron-nickel contact parts sealed in a glass container. The contact parts at the end have flat contact pads that contact each other with contact surfaces.
Известен способ, используемый при изготовлении серийного геркона МКА-14103 с длиной стеклянного баллона 14 мм, изложенный в [1], который включает следующие операции.There is a known method used in the manufacture of a serial reed switch MKA-14103 with a glass cylinder length of 14 mm, described in [1], which includes the following operations.
Пермаллоевую проволоку подвергают очистке от консервирующей смазки в результате обезжиривания в ванне с горячим трихлорэтиленом и последующей ультразвуковой (УЗВ) очистке, после чего она поступает на автомат штамповки контакт-деталей геркона. После обезжиривания в ванне с перхлорэтиленом, сортировки и укладки в технологическую тару контакт-детали подвергают ультразвуковой (УЗВ) промывке в ванне с деионизованной водой и после осушки отжигают в печи в атмосфере водорода с формированием заданных магнитных параметров.The permalloy wire is cleaned of preservative lubricant as a result of degreasing in a bath of hot trichlorethylene and subsequent ultrasonic (USV) cleaning, after which it is supplied to the automatic stamping machine for the contact parts of the reed switch. After degreasing in a bath of perchlorethylene, sorting and placing in technological containers, the contact parts are subjected to ultrasonic (US) washing in a bath of deionized water and, after drying, annealed in an oven in a hydrogen atmosphere to form specified magnetic parameters.
Технологический процесс нанесения на контакт-детали гальванического покрытия включает 17 переходов между различными операциями, в том числе экологически опасные: обезжиривание, декапирование в кислотном растворе, предзолочение, золочение, рутенирование. После УЗВ-промывки и осушки в центрифуге контакт-детали поступают на заварку в стеклянный баллон, заполненный азотом.The technological process of applying galvanic coating to contact parts includes 17 transitions between various operations, including environmentally hazardous ones: degreasing, pickling in an acid solution, pre-gilding, gilding, ruthenating. After ultrasonic washing and drying in a centrifuge, the contact parts are sent for welding into a glass cylinder filled with nitrogen.
Заваренные герконы после отжига стеклянного баллона и магнитострикционной тренировки поступают на химическое полирование выводов с последующим лужением и контролем электрических параметров.Welded reed switches, after annealing the glass cylinder and magnetostrictive training, are sent for chemical polishing of the leads, followed by tinning and monitoring of electrical parameters.
Существенными недостатками данного способа являются: большой расход и потери драгоценных материалов, большая длительность изготовления, сложность и дороговизна оборудования, большие энергетические затраты, сложность осаждения сплава, заданного химического и фазового состава и заданной структуры, сложность получения тонких беспористых или толстых пленок с низкими внутренними напряжениями и с высокой адгезией к материалу контакт-детали.Significant disadvantages of this method are: high consumption and loss of precious materials, long manufacturing time, complexity and high cost of equipment, high energy costs, difficulty in deposition of the alloy, a given chemical and phase composition and a given structure, difficulty in obtaining thin, non-porous or thick films with low internal stresses and with high adhesion to the contact-part material.
Известен способ изготовления герконов с азотированными контакт-деталями, описанный в патенте [2].There is a known method for manufacturing reed switches with nitrided contact parts, described in the patent [2].
Способ включает: очистку пермаллоевой проволоки, штамповку контакт-деталей, обезжиривание и промывку, магнитный отжиг, заварку геркона, ионно-плазменную обработку контакт-деталей искровыми разрядами, геркон подвергают ионно-плазменной обработке в режиме многократного воздействия высоковольтных искровых разрядов напряжением 1000-2500 В в течение 0,05-0,2 мс, с периодом воздействия 0,7-1 мс со сменой через каждые 7-10 мс полярности импульсов на выходе высоковольтного генератора, приводящей после такой обработки в течение 30 с к образованию на контактирующих поверхностях контакт-деталей участков объемного азотирования с глубиной до 80 нм.The method includes: cleaning of permalloy wire, stamping of contact parts, degreasing and washing, magnetic annealing, welding of a reed switch, ion-plasma treatment of contact parts with spark discharges, the reed switch is subjected to ion-plasma treatment in the mode of repeated exposure to high-voltage spark discharges with a voltage of 1000-2500 V for 0.05-0.2 ms, with an exposure period of 0.7-1 ms with a change every 7-10 ms of the polarity of the pulses at the output of the high-voltage generator, leading after such treatment for 30 s to the formation of contact on the contacting surfaces details of volumetric nitriding areas with a depth of up to 80 nm.
Недостатком способа являются высокая стоимость применяемого высокочастотного, высоковольтного оборудования, недостаточная твердость контактных поверхностей и, как следствие, высокая себестоимость и недостаточно высокая эрозионная стойкость герконов. В этом случае напряжение разрядом 1000-2500 В выше напряжения пробоя геркона и превращение разряда из искрового в дуговой прекращается ввиду кратковременности импульса и ограниченности времени обработки за период.The disadvantages of this method are the high cost of the high-frequency, high-voltage equipment used, the insufficient hardness of the contact surfaces and, as a consequence, the high cost and insufficient erosion resistance of the reed switches. In this case, the discharge voltage is 1000-2500 V higher than the breakdown voltage of the reed switch and the transformation of the discharge from spark to arc stops due to the short duration of the pulse and the limited processing time per period.
Наиболее близким способом изготовления геркона является способ [3] изготовления геркона с азотированными контактными площадками, включает: очистку пермаллоевой проволоки, штамповку контакт-деталей, обезжиривание и промывку, магнитный отжиг, заварку геркона с поддувом азота и отжиг геркона, покрытие выводов, ионно-плазменную обработку геркона, которую проводят в условиях воздействия на контакт-детали геркона переменных магнитного и электрического полей, вызывающих периодическое замыкание - размыкание контакт-деталей с частотой 200-1000 Гц, протекание - разрыв электрического тока через геркон под действием приложенного к его контакт-деталям напряжения 100-250 В, переменного тока 10-250 мА с частотой смены полярности 50 Гц в течение 0,25-60 мин.The closest method for manufacturing a reed switch is the method [3] for manufacturing a reed switch with nitrided contact pads, which includes: cleaning permalloy wire, stamping contact parts, degreasing and washing, magnetic annealing, welding of the reed switch with nitrogen injection and annealing of the reed switch, coating of leads, ion plasma processing of a reed switch, which is carried out under conditions of exposure to alternating magnetic and electric fields on the contact parts of the reed switch, causing periodic closure - opening of the contact parts with a frequency of 200-1000 Hz, flow - break of electric current through the reed switch under the influence of voltage applied to its contact parts 100-250 V, alternating current 10-250 mA with a polarity reversal frequency of 50 Hz for 0.25-60 min.
Существенными недостатками данного способа являются: низкая производительность оборудования и недостаточная эрозионная стойкость герконов.Significant disadvantages of this method are: low equipment productivity and insufficient erosion resistance of reed switches.
Такой режим обработки приводит, при сближении контакт-деталей, к искровому пробою межконтактного промежутка и к микровзрывам материалов контакт-деталей, а при их размыкании (разрыве тока), к микровзрыву расплавленного мостика, возникающего при расплавлении области стягивания тока между контакт-деталями геркона, ионизации межконтактной среды (азота), массопереносу вещества, образовавшегося при микровзрывах, в плазменной, паровой и жидкой фазах с одной контакт-детали (анода) на другую (катод) в среде азотной плазмы и, в результате, к электроискровому легированию азотом (азотированию) поверхности контакт-деталей геркона. Таким образом, в предлагаемом способе группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками (КП) процесс азотирования поверхности контакт-деталей геркона осуществляется за счет переноса на катод материала анода в среде азотной плазмы.This processing mode leads, when the contact parts are brought closer together, to a spark breakdown of the intercontact gap and to microexplosions of the materials of the contact parts, and when they open (current break), to a microexplosion of the molten bridge that occurs when the area of current contraction between the contact parts of the reed switch melts, ionization of the intercontact medium (nitrogen), mass transfer of the substance formed during microexplosions in the plasma, vapor and liquid phases from one contact part (anode) to another (cathode) in a nitrogen plasma environment and, as a result, to electric spark alloying with nitrogen (nitriding) surfaces of the contact parts of the reed switch. Thus, in the proposed method of group production of reed switches with nitrided contact pads (CP), the process of nitriding the surface of the contact parts of the reed switch is carried out by transferring the anode material to the cathode in a nitrogen plasma environment.
Осциллограмма тока при обработке деталей приведена на фиг. 1.An oscillogram of the current during processing of parts is shown in Fig. 1.
Видно, что продолжительность замкнутого состояния геркона на данном рисунке примерно 2 миллисекунды и продолжительность разомкнутого также 2 миллисекунды. Длительность полуволны от 50 Гц 10 миллисекунд. А подъем, исходя из осциллограммы (искра при замыкании), и спад при размыкании контактных площадок составляет не более 1 микросекунды. То есть время азотирования составляет не более сотой части от общего времени обработки. Тем не менее, результаты обработки положительные, азотирование происходит, и на поверхности контакт-деталей обнаруживается азот.It can be seen that the duration of the closed state of the reed switch in this figure is approximately 2 milliseconds and the duration of the open state is also 2 milliseconds. The duration of a half wave from 50 Hz is 10 milliseconds. And the rise, based on the oscillogram (spark when closing), and the fall when opening the contact pads is no more than 1 microsecond. That is, the nitriding time is no more than a hundredth of the total processing time. However, the treatment results are positive, nitriding occurs, and nitrogen is detected on the surface of the contact parts.
При замыкании геркона происходят образование искры и азотирование. Ток при этом является результатом деления напряжения на нагрузочное сопротивление и не превышает 1 А. Обычно составляет величину порядка 0,1 А во время менее микросекунды. Затем геркон замыкается и через него проходит ток. В момент выключения также происходит азотирование во время менее микросекунды. Однако и в замкнутом и в разомкнутом состоянии азотирования не происходит. Выбор параметров обработки усложняется из-за множества факторов и не всегда оптимален с точки зрения повышения производительности, сокращения времени обработки, повышения качества азотирования.When the reed switch is closed, spark formation and nitriding occur. The current is the result of dividing the voltage by the load resistance and does not exceed 1 A. Typically it is on the order of 0.1 A for less than a microsecond. The reed switch then closes and current flows through it. At the moment of switching off, nitriding also occurs in less than a microsecond. However, nitriding does not occur in either the closed or open state. The choice of processing parameters is complicated due to many factors and is not always optimal from the point of view of increasing productivity, reducing processing time, and improving the quality of nitriding.
Задачей настоящего изобретения является оперативный выбор режима обработки, обеспечивающий максимальное использование времени обработки контактных поверхностей и наращивание азотируемого слоя, за счет увеличения эффективности обработки. В обработку дополнительно к электроискровому азотированию искрами при замыкании-размыкании контактных пластин, включается плазменная обработка шнурами азотной плазмы в продольном магнитном поле, повышающая время азотирования за период изменения напряжения более чем в 100 раз.The objective of the present invention is to promptly select a processing mode that ensures maximum use of the processing time of contact surfaces and build-up of the nitrided layer, by increasing the processing efficiency. In addition to electric spark nitriding with sparks when closing and opening contact plates, the treatment includes plasma treatment with nitrogen plasma cords in a longitudinal magnetic field, which increases the nitriding time over the period of voltage change by more than 100 times.
Задача решается тем, что предлагается:The problem is solved by what is proposed:
П. 1. Способ изготовления геркона с азотированными контактными площадками включает: очистку пермаллоевой проволоки, штамповку контакт-деталей, обезжиривание и промывку, магнитный отжиг, заварку геркона с поддувом азота и отжиг геркона, покрытие выводов, ионно-плазменную обработку геркона, которую проводят в условиях воздействия на контакт-детали геркона переменных магнитного и электрического полей, вызывающих периодическое замыкание - размыкание контакт-деталей с частотой 200-1000 Гц, протекание - разрыв электрического тока через геркон под действием приложенного к его контакт-деталям напряжения 100-250 В, переменного тока 10-250 мА с частотой смены полярности 50 Гц в течение 0,25-60 мин, и контроль электрических параметров, отличающийся тем, что напряжение обработки выбирают ниже напряжения пробоя геркона на 20-80 В, выбирают частоту коммутаций, которая обеспечивает надежное замыкание-размыкание контакт-деталей геркона, включают напряжение, устанавливают величину магнитного поля, обеспечивающего режим замыкания-размыкания обрабатываемых герконов, по току блока питания и, визуально, по наличию свечения между контакт-деталями герконов; в процессе обработки в результате расходования азотной атмосферы геркона происходит снижение давления, ток блока питания возрастает, напряжение уменьшают на 5-10 вольт и продолжают обработку, после следующего возрастания тока, операцию снижения напряжения неоднократно повторяют, не прерывая процесс, до снижения напряжения пробоя герконов на 16-25%.Item 1. The method of manufacturing a reed switch with nitrided contact pads includes: cleaning permalloy wire, stamping contact parts, degreasing and washing, magnetic annealing, welding of the reed switch with nitrogen injection and annealing of the reed switch, coating of leads, ion-plasma processing of the reed switch, which is carried out in conditions of exposure to alternating magnetic and electric fields on the contact parts of the reed switch, causing periodic closure - opening of the contact parts with a frequency of 200-1000 Hz, flow - break of electric current through the reed switch under the influence of a voltage of 100-250 V, alternating, applied to its contact parts current 10-250 mA with a polarity reversal frequency of 50 Hz for 0.25-60 min, and control of electrical parameters, characterized in that the processing voltage is selected below the breakdown voltage of the reed switch at 20-80 V, a switching frequency is selected that ensures reliable closure - opening the contact parts of the reed switch, turn on the voltage, set the magnitude of the magnetic field that ensures the closing-opening mode of the processed reed switches, based on the current of the power supply and, visually, based on the presence of a glow between the contact parts of the reed switches; During the processing process, as a result of the consumption of the nitrogen atmosphere of the reed switch, the pressure decreases, the current of the power supply increases, the voltage is reduced by 5-10 volts and the processing continues, after the next increase in the current, the operation of reducing the voltage is repeated repeatedly, without interrupting the process, until the breakdown voltage of the reed switches decreases by 16-25%.
П. 2. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 1, отличающийся тем, что устанавливают ограничительным сопротивлением величину коммутируемого тока, чтобы обеспечить переключаемую мощность на 10-50% ниже допустимой для данного типа герконов.Clause 2. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Clause 1, characterized in that the value of the switched current is set as a limiting resistance in order to ensure switched power 10-50% lower than permissible for this type of reed switches.
П. 3. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 1, отличающийся тем, что герконы располагают перпендикулярно направлению магнитного поля.Item 3. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Item 1, characterized in that the reed switches are placed perpendicular to the direction of the magnetic field.
П. 4. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 3, отличающийся тем, что контакты геркона располагают перпендикулярно магнитному полю и в центре симметрии магнитного поля.Item 4. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Item 3, characterized in that the reed switch contacts are placed perpendicular to the magnetic field and in the center of symmetry of the magnetic field.
П. 5. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 1, отличающийся тем, что создают магнитное поле, переключающее геркон, не менее 0,03 Тл.Clause 5. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Clause 1, characterized in that they create a magnetic field that switches the reed switch of at least 0.03 Tesla.
П. 6. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 1, отличающийся тем, что снижение напряжения проводят по осциллограмме тока блока питания.Clause 6. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Clause 1, characterized in that the voltage reduction is carried out according to the oscillogram of the power supply current.
П. 7. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 6, отличающийся тем, что проводят автоматическое снижение напряжения по анализу спектра (амплитуды, формы) тока блока питания с помощью программируемого управления по выбранным критериям.Clause 7. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Clause 6, characterized in that the voltage is automatically reduced by analyzing the spectrum (amplitude, shape) of the power supply current using programmable control according to selected criteria.
П. 8. Способ группового изготовления герконов с азотированными контактными площадками по П. 1., отличающийся тем, что максимальную частоту переключения герконов выбирают по наличию четких пиков осциллограммы тока блока питания.Clause 8. Method of group production of reed switches with nitrided contact pads according to Clause 1., characterized in that the maximum switching frequency of the reed switches is selected based on the presence of clear peaks in the power supply current oscillogram.
Совокупность отличительных признаков приводит к формированию азотированных контактных площадок и к достижению нового технического результата.The combination of distinctive features leads to the formation of nitrided contact pads and the achievement of a new technical result.
Техническим результатом заявленного способа является снижение себестоимости азотирования геркона за счет снижения времени обработки. Результат достигается за счет более полного использования времени обработки и проведения ионно-плазменной обработки одновременно с электроискровой.The technical result of the claimed method is to reduce the cost of nitriding the reed switch by reducing the processing time. The result is achieved through more complete use of processing time and carrying out ion-plasma processing simultaneously with electric spark processing.
Искровая обработка идет только в моменты замыкания или размыкания (Фиг. 1) и имеет продолжительность порядка 1 мкс.Spark processing occurs only at the moments of closing or opening (Fig. 1) and has a duration of about 1 μs.
На осциллограмме тока (Фиг. 2) наблюдаются как пики, обусловленные коммутацией, так и разрядом между разомкнутыми контактами геркона. Ток идет как во время замыкания, так и во время размыкания.The current oscillogram (Fig. 2) shows both peaks caused by switching and discharge between the open contacts of the reed switch. Current flows both during closing and during opening.
Окончательный вид протекающего тока формируется в виде колоколообразной сплошной кривой с отдельными импульсами, обусловленными замыканием-размыканием геркона (фиг. 3). Полярность разряда меняется 100 раз в секунду и поэтому обрабатываются обе контактные поверхности. Ток ограничивается ограничительными сопротивлениями. Время обработки за период выросло примерно с 2 микросекунд до 2 миллисекунд. В процессе обработки давление азота в баллоне геркона падает за счет связывания азота в нитриды железа и никеля. Напряжение пробоя также меняется, оно уменьшается, так как значение pd ( р - давление в газа в герконе, d - расстояние между контактами) находится на правой ветви кривой Пашена. И это также приводит к изменению вольт-амперной характеристики.The final appearance of the flowing current is formed in the form of a bell-shaped solid curve with individual pulses caused by the closing and opening of the reed switch (Fig. 3). The polarity of the discharge changes 100 times per second and therefore both contact surfaces are processed. The current is limited by limiting resistances. Processing time over the period increased from approximately 2 microseconds to 2 milliseconds. During processing, the nitrogen pressure in the reed switch cylinder drops due to the binding of nitrogen into iron and nickel nitrides. The breakdown voltage also changes, it decreases, since the value pd (p is the gas pressure in the reed switch, d is the distance between the contacts) is on the right branch of the Paschen curve. And this also leads to a change in the current-voltage characteristic.
Известно влияние магнитного поля на формирование разряда в газах. Магнитное поле меняет траектории движения ионов и электронов. При продольном расположении магнитного поля электроны и ионы приобретают круговое движение и формируется плазменный шнур, стабилизирующий разряд. Это используется, например, в дуоплазмотронах и в ТОКАМАКах. Разряд становится более устойчивым и горит при меньших напряжениях при симметричном расположении его относительно магнитного поля. Известно также, что при расстояниях единицы микрон в газах закон Пашена не соблюдается и разряд может зажигаться при меньших значениях произведения давления на расстояние. Поперечное магнитное поле используется для гашения разряда. Поэтому в герконах с газовым наполнением возможна длительная работа при напряжениях 200 В за счет того, что в реле используется продольное магнитное поле, которое идет вдоль оси катушки реле и поперек газового разряда между контакт-деталями. В результате получаются разряды с разными вольт-амперными характеристиками. В нашем случае возникает разряд с непрерывным инициированием его искрами при замыкании-размыкании и симметричным расположением магнитного поля в момент возникновения разряда.The influence of a magnetic field on the formation of a discharge in gases is known. The magnetic field changes the trajectories of ions and electrons. With a longitudinal magnetic field, electrons and ions acquire circular motion and a plasma cord is formed, stabilizing the discharge. This is used, for example, in duoplasmatrons and TOKAMAKS. The discharge becomes more stable and burns at lower voltages when it is symmetrically positioned relative to the magnetic field. It is also known that at distances of a unit of microns in gases, Paschen’s law is not observed and the discharge can be ignited at smaller values of the product of pressure and distance. A transverse magnetic field is used to dampen the discharge. Therefore, in gas-filled reed switches, long-term operation at voltages of 200 V is possible due to the fact that the relay uses a longitudinal magnetic field that runs along the axis of the relay coil and across the gas discharge between the contact parts. As a result, discharges with different current-voltage characteristics are obtained. In our case, a discharge occurs with continuous initiation by sparks during closing and opening and a symmetrical arrangement of the magnetic field at the moment the discharge occurs.
На фиг. 2 наблюдается этот переход, когда плазменный разряд горит не все время в герконе в разомкнутом состоянии.In fig. 2 this transition is observed when the plasma discharge does not burn all the time in the reed switch in the open state.
Суммарное действие искровых и плазменных разрядов уменьшает время обработки (азотирования) по сравнению с прототипом.The total effect of spark and plasma discharges reduces the processing time (nitriding) compared to the prototype.
То есть повышается производительность.That is, productivity increases.
Выбор тока обработки зависит от ограничительного сопротивления и напряжения. Ток ограничивается допустимой рассеиваемой мощностью геркона. Следует выбрать ток исходя из 50-90% от рекомендуемой максимальной мощности.The choice of processing current depends on the limiting resistance and voltage. The current is limited by the permissible power dissipation of the reed switch. The current should be selected based on 50-90% of the recommended maximum power.
Напряжение задают исходя из предварительно измеренного напряжения пробоя. Если планируется быстрее перейти к получению плазмы, то разность между напряжением пробоя и напряжением питания устанавливают, например, 40 В, если планируется обработать дольше, то на 60-70 В меньше напряжения пробоя.The voltage is set based on the previously measured breakdown voltage. If you plan to move quickly to plasma production, then the difference between the breakdown voltage and the supply voltage is set, for example, 40 V; if you plan to process longer, then the breakdown voltage is 60-70 V less.
В начале процесса обработки наблюдается осциллограмма, фиг. 1. Импульсы с четкими границами. Затем режим переходит к осциллограмме на фиг. 2. На ней наблюдаются, как импульсы включения-выключения, так и кривая, обусловленная горением плазменного разряда.At the beginning of the processing process, an oscillogram is observed, Fig. 1. Impulses with clear boundaries. The mode then switches to the waveform in FIG. 2. It shows both on-off pulses and a curve caused by the burning of the plasma discharge.
При дальнейшем падении давления наблюдается режим, при котором включение-выключение трудно заметить на фоне разряда. При незначительном 5-10 В снижении напряжения питания наблюдается переход к осциллограмме тока, аналогичной фиг. 1. При продолжении процесса осциллограмма тока переходит от формы фиг. 1 к форме фиг. 2 и к форме фиг. 3. И при повторном снижении напряжения все наблюдаемые явления повторяются. По анализу осциллограммы можно задать необходимые изменения напряжения для поддержания требуемого режима обработки.With a further drop in pressure, a regime is observed in which switching on and off is difficult to notice against the background of the discharge. With a slight 5-10 V decrease in the supply voltage, a transition to a current oscillogram similar to Fig. 1. As the process continues, the current oscillogram changes from the shape of Fig. 1 to the shape of FIG. 2 and to the form of FIG. 3. And when the voltage is reduced again, all observed phenomena are repeated. By analyzing the oscillogram, you can set the necessary voltage changes to maintain the required processing mode.
Величина индукции магнитного поля на герконе регулируется расстоянием между статором и ротором с магнитами.The magnitude of the magnetic field induction on the reed switch is regulated by the distance between the stator and the rotor with magnets.
Устройство для реализации способа.Device for implementing the method.
Состав устройства.Composition of the device.
1 - ротор содержит 12 магнитов диаметром 15 мм толщиной 5 мм с направлением магнитного поля перпендикулярно плоскости ротора. Ротор сбалансирован и может вращаться со скоростью до 3800 оборотов в минуту.1 - the rotor contains 12 magnets with a diameter of 15 mm and a thickness of 5 mm with the direction of the magnetic field perpendicular to the plane of the rotor. The rotor is balanced and can rotate at speeds up to 3800 rpm.
2 - статор содержит контактные площадки для крепления и токоподвода к герконам.2 - the stator contains contact pads for fastening and current supply to the reed switches.
3 - привод обеспечивает вращение ротора.3 - the drive ensures rotation of the rotor.
4 - блок питания обеспечивает напряжение до 250 В и ток до 6 А, содержит регулирующее и разделительные трансформаторы.4 - power supply provides voltage up to 250 V and current up to 6 A, contains control and isolation transformers.
Устройство изображено на фиг. 4.The device is shown in Fig. 4.
Работа по способу. Пример 1. Контакт-детали серийно выпускаемого геркона, например, МКА-14103, изготовленные из железоникелевого сплава «Дилатон 52» и не имеющие Au-Ru контактных покрытий, после магнитного отжига заваривают в стеклянные баллоны (длина (L) - 14,2 мм, диаметр (D) - 2,3 мм) в атмосфере азота. После отжига и нанесения покрытий на выводы 2 партии герконов в количестве 60 шт. устанавливают на статоры таким образом, чтобы выводы герконов имели надежный омический контакт с проводящими дорожками статоров. Эти дорожки постоянно, на протяжении всего цикла работы установки, находятся под напряжением до 250 В - 50 Гц, подаваемым от блока питания в форме синусоиды, ротор и статор сближаются на расстояние 0.5-3 см между собой (расстояние, при котором магниты могут замыкать герконы), при движении подвижного крепления по станине и фиксируются фиксаторами. Кроме того, есть возможность регулировать положение статора относительно ротора микрометрической подачей крепления статора.Work according to the method. Example 1. Contact parts of a commercially produced reed switch, for example, MKA-14103, made of iron-nickel alloy “Dilaton 52” and without Au-Ru contact coatings, after magnetic annealing, are welded into glass cylinders (length (L) - 14.2 mm , diameter (D) - 2.3 mm) in a nitrogen atmosphere. After annealing and coating the terminals, 2 batches of reed switches in the amount of 60 pcs. installed on the stators in such a way that the reed switch leads have reliable ohmic contact with the conductive tracks of the stators. These tracks are constantly, throughout the entire operating cycle of the installation, under a voltage of up to 250 V - 50 Hz, supplied from a power supply in the form of a sine wave, the rotor and stator are brought closer to each other at a distance of 0.5-3 cm (the distance at which the magnets can close the reed switches ), when the movable fastening moves along the frame and are fixed with clamps. In addition, it is possible to adjust the position of the stator relative to the rotor by micrometric feed of the stator mount.
12 шт. постоянных магнитов вращаются со скоростью 1660 об/мин, замыкая контакт-детали герконов. Частота замыкания - размыкания 332 Гц.12 pcs. permanent magnets rotate at a speed of 1660 rpm, closing the contact parts of the reed switches. Closing - opening frequency 332 Hz.
Ток через геркон при замкнутых его контактах достигал 110 мА.The current through the reed switch when its contacts were closed reached 110 mA.
Таким образом, продолжительность обработки герконов составила 6 мин, а производительность - 600 шт./час. Сокращение времени обработки, по сравнению с предшествующей технологией, составило более чем в 3 раза.Thus, the processing time for reed switches was 6 minutes, and the productivity was 600 pcs./hour. The reduction in processing time, compared to previous technology, was more than 3 times.
При сближении контакт-детали под действием магнитного поля постоянного магнита происходит искровой пробой межконтактного промежутка, микровзрывы материалов контакт-деталей, а их размыкание (разрыв тока) приводит к микровзрыву расплавленного мостика, возникающего при расплавлении области стягивания тока между контакт-деталями геркона. Вещество, образованное микровзрывами, в плазменной, паровой и жидкой фазе переносится с одной контакт-детали (анод) на другую (катод) в среде азотной плазмы, что приводит к электроискровому легированию азотом (азотированию) поверхности контакт-деталей геркона. В замкнутом состоянии азотирования не происходит.When the contact part approaches under the influence of the magnetic field of a permanent magnet, a spark breakdown of the intercontact gap occurs, microexplosions of the materials of the contact parts occur, and their opening (break of current) leads to a microexplosion of the molten bridge that occurs when the area of current contraction between the contact parts of the reed switch melts. The substance formed by microexplosions in the plasma, vapor and liquid phase is transferred from one contact part (anode) to another (cathode) in a nitrogen plasma environment, which leads to electric spark alloying with nitrogen (nitriding) of the surface of the contact parts of the reed switch. In the closed state, nitriding does not occur.
При размыкании контактных площадок продольным магнитным полем формируется плазменный шнур, который содержит азотную плазму, азотирующую контактные площадки в течение всего времени разрыва контакта.When the contact pads are opened by a longitudinal magnetic field, a plasma cord is formed, which contains nitrogen plasma, nitriding the contact pads during the entire time the contact is broken.
Контактные площадки, вследствие азотирования, становятся коррозионно- и эрозионностойкими, а сопротивление герконов - более низким и стабильным.Due to nitriding, the contact pads become corrosion- and erosion-resistant, and the resistance of the reed switches becomes lower and more stable.
Работа по способу. Пример 2. Work according to the method. Example 2.
Все параметры те же. Установлено 12 герконов. All parameters are the same. 12 reed switches installed.
Структура и элементный состав поверхности образцов исследованы методами растровой электронной, атомно-силовой микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа.The structure and elemental composition of the surface of the samples were studied using scanning electron microscopy, atomic force microscopy and X-ray microanalysis.
Полученные изображения и рентгеноспектральный анализ участка поверхности контакта геркона после его одновременной искровой и плазменной электрообработки в режиме I=110 мА, при частоте 1660 показали, что на поверхности контакта сформировалась азотированная контактная площадка. Концентрация азота, усредненная по глубине выхода рентгеновского сигнала (фиг. 5) из приповерхностного слоя КП, составила до 13 ат.%.The obtained images and X-ray spectral analysis of the reed switch contact surface area after its simultaneous spark and plasma electrical treatment in the I=110 mA mode, at a frequency of 1660 showed that a nitrided contact pad was formed on the contact surface. The nitrogen concentration, averaged over the depth of the X-ray signal output (Fig. 5) from the near-surface layer of the CP, amounted to 13 at.%.
Измерения сопротивления геркона и напряжения пробоя проводились до и после обработки. Сопротивление снизилось до 0,1 Ом от по сравнению с 0,2 Ом от исходного.Reed switch resistance and breakdown voltage measurements were carried out before and after treatment. The resistance dropped to 0.1 ohms from 0.2 ohms from the original.
Таким образом, видим, что заявленный способ устраняет недостатки прототипа и превосходит его, что в конечном итоге снижает себестоимость герконов, изготовленных по заявленному способу, и повышает их конкурентную способность на мировом рынке.Thus, we see that the claimed method eliminates the shortcomings of the prototype and surpasses it, which ultimately reduces the cost of reed switches manufactured according to the claimed method and increases their competitiveness in the world market.
Фиг. 1. Осциллограмма искровой обработки.Fig. 1. Oscillogram of spark processing.
Фиг. 2. Осциллограмма одновременной искровой и плазменной обработки. Fig. 2. Oscillogram of simultaneous spark and plasma processing.
Фиг. 3. Осциллограмма плазменной обработки.Fig. 3. Oscillogram of plasma processing.
Фиг. 4. Устройство для обработки герконов. 1. Ротор. 2. Статор. 3. Привод вращения ротора. 4. Блок питания.Fig. 4. Device for processing reed switches. 1. Rotor. 2. Stator. 3. Rotor rotation drive. 4. Power supply.
Фиг. 5. РСМА - спектр участка поверхности контактной площадки.Fig. 5. EPMA - spectrum of a section of the surface of the contact pad.
Источники информацииInformation sources
1. Карабанов С.М., Майзельс P.M., Шоффа В.Н. // Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2011. - 408 с. 1. Karabanov S.M., Maizels R.M., Shoffa V.N. // Magnetically controlled contacts (reed switches) and products based on them. Dolgoprudny: Publishing house "Intelligence", 2011. - 408 p.
2. Патент РФ №2393570. Способ изготовления герконов с азотированными контакт-деталями / Карабанов С.М., Майзельс P.M., Арушанов К.А, Зельцер И.А., Провоторов B.C., опубл. 27.06.2010 г. Бюл. №18.2. RF patent No. 2393570. Method for manufacturing reed switches with nitrided contact parts / Karabanov S.M., Maizels R.M., Arushanov K.A., Zeltser I.A., Provotorov V.S., publ. 06/27/2010 Bulletin. No. 18.
3. Патент РФ №2665689. Способ изготовления геркона с азотированными контактными площадками / Зельцер И.А., Колесова С.А., Трунин Е.Б., Шкутенко Л.Н. опубл. 04.09.2018 г. Бюл. №2.3. RF patent No. 2665689. Method for manufacturing a reed switch with nitrided contact pads / Zeltser I.A., Kolesova S.A., Trunin E.B., Shkutenko L.N. publ. 09/04/2018 Bulletin. No. 2.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805999C1 true RU2805999C1 (en) | 2023-10-24 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3108900A (en) * | 1959-04-13 | 1963-10-29 | Cornelius A Papp | Apparatus and process for producing coatings on metals |
| US5909163A (en) * | 1996-09-11 | 1999-06-01 | Hermetic Switch, Inc. | High voltage reed switch |
| RU2393570C1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Method of manufacturing reed switch with nitrided contact parts |
| RU2457567C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Method for manufacture of reed relay with carbonitrated contact surfaces |
| RU2467425C1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Method to manufacture magnetically operated sealed switch with controlled parameters of azotised layer |
| RU2664506C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью ("ООО "ЭКТОН") | Method of manufacturing reed switches with nitrided and nanostructured contact surfaces |
| RU2665689C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью ("ООО "ЭКТОН") | Method of manufacture of reed switch with nitrogen contact sites |
| RU2751790C1 (en) * | 2020-11-26 | 2021-07-16 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Method for manufacturing protective coating of contact parts of reed switches |
| RU2791089C1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-03-02 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Method for ion-plasma formation of protective coating of reed controls |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3108900A (en) * | 1959-04-13 | 1963-10-29 | Cornelius A Papp | Apparatus and process for producing coatings on metals |
| US5909163A (en) * | 1996-09-11 | 1999-06-01 | Hermetic Switch, Inc. | High voltage reed switch |
| RU2393570C1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Method of manufacturing reed switch with nitrided contact parts |
| RU2457567C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Method for manufacture of reed relay with carbonitrated contact surfaces |
| RU2467425C1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Method to manufacture magnetically operated sealed switch with controlled parameters of azotised layer |
| RU2664506C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью ("ООО "ЭКТОН") | Method of manufacturing reed switches with nitrided and nanostructured contact surfaces |
| RU2665689C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью ("ООО "ЭКТОН") | Method of manufacture of reed switch with nitrogen contact sites |
| RU2751790C1 (en) * | 2020-11-26 | 2021-07-16 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Method for manufacturing protective coating of contact parts of reed switches |
| RU2791089C1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-03-02 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Method for ion-plasma formation of protective coating of reed controls |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2393570C1 (en) | Method of manufacturing reed switch with nitrided contact parts | |
| US6340416B1 (en) | Process and system for operating magnetron discharges | |
| US5286360A (en) | Apparatus for coating a substrate, especially with electrically nonconductive coatings | |
| CN109943824B (en) | Preparation method of high-hardness conductive carbon-based film | |
| RU2665689C1 (en) | Method of manufacture of reed switch with nitrogen contact sites | |
| US5993613A (en) | Method and apparatus for periodic polarity reversal during an active state | |
| JPS6199672A (en) | Method and apparatus for surface treatment of article to be processed | |
| EP0558061B1 (en) | Improvements in physical vapour deposition processes | |
| Frey et al. | Metallurgical aspects of contact materials for vacuum switching devices | |
| US20220349042A1 (en) | Method for coating a substrate with tantalum nitride | |
| RU2805999C1 (en) | Method of manufacturing reed switches | |
| WO2003074754A3 (en) | Coating method and apparatus | |
| JP5198114B2 (en) | Amorphous carbon deposition method | |
| CN1070751C (en) | Power system for electric discharging machine and electric discharge machining method | |
| KR910011341A (en) | Method and apparatus for coating substrates | |
| Verbitchi et al. | Electro-spark coating with special materials | |
| US6009829A (en) | Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater | |
| KR100242402B1 (en) | Method and apparatus for impulse generator for electroerosive machining of workpieces | |
| CN109680250B (en) | Arc ion source and arc ion source coating method | |
| RU2739583C1 (en) | Method of group production of reed switches with nitrided contact pads | |
| Schulman et al. | Effective erosion rates for selected contact materials in low-voltage contactors | |
| RU2664506C1 (en) | Method of manufacturing reed switches with nitrided and nanostructured contact surfaces | |
| KR100721779B1 (en) | Process and device for machining by electroerosion | |
| CN214361771U (en) | Power supply circuit of power frequency asymmetric positive and negative voltage | |
| Muir et al. | Compact vacuum interruption with microsecond accuracy |