一種電觸頭的焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電觸頭焊接技術領域，具體來說，涉及的是一種電觸頭的焊接方法。
【背景技術】
[0002]電觸頭組件是各種斷路器的核心部件。電觸頭組件中的電觸點多為具有良好導電、導熱性能的材料。電觸點在使用時，常常要求與導電性能更好的銅(或銅合金)連成整體來應用。目前，電觸頭的連接方式有釬焊、整體液相燒結等。經釬焊連接的電觸頭，其界面結合強度和電導率均小于母材，焊后觸橋(即銅尾端)退火軟化，焊接界面成為電觸頭的薄弱環節，在使用中易發熱，開焊脫落；而經釬焊而成的電觸頭，因受釬料層的制約，其電阻會急劇增加，易導致電觸頭在工作時溫度過高而失效。
[0003]中國發明專利CN200610041964，提供了一種高壓輸變電觸頭的摩擦焊接方法，該專利技術通過采用摩擦焊接，無需采用釬料，但是由于該技術靠工件旋轉實現，焊接非圓截面較困難，盤狀工件及薄壁管件因不易夾持也很難焊接，適用范圍有限，另外，該技術所用的摩擦焊機一次性投資費很大，僅適用于大批量生產。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對上述現有技術存在的不足和缺陷，提供一種電觸頭的焊接方法，充分考慮了電觸頭焊接過程中多目標因素的影響，解決現有技術非圓截面難以焊接、焊后易開焊脫落、焊后電阻急劇增加的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0006]一種電觸頭的焊接方法，包括如下步驟:
[0007]第一步，制備具有材料成分梯度的電觸點，緊靠工作面的是銀基電接觸工作層，緊靠焊接面的是紫銅過渡層；
[0008]第二步，在電觸頭的觸橋金屬表面開出多個槽孔；
[0009]第三步，將電觸點置于觸橋下方，再將焊膏填入槽孔底部；
[0010]第四步，在保護氣氛下采用激光束熔化焊膏，將電觸點和觸橋緊密連接起來。
[0011]優選的，所述制備出具有材料成分梯度的電觸點，是指采用粉末冶金等方法制備具有雙層材料成分梯度的電觸點，即:緊靠工作面的材料是銀基電接觸材料層(Ag/Sn02等)、緊靠焊接面的材料是紫銅材料層。所述紫銅材料層厚度優選0.2?2.0mm。
[0012]優選的，所述在電觸頭的觸橋金屬表面開出多個槽孔，是指采用水切割方式等方法在電觸頭接觸面處對觸橋進行開槽加工，槽口寬度0.5?2mm，開槽軌跡為連續柵格型、螺旋型、連續‘U’型、連續近方型、‘S’型、‘V’型、‘M’型、或‘Z’型等形狀，然后清理槽孔中殘留物。
[0013]更優選的，用銑刀對經第二步加工的槽孔的槽口進行掃錐度加工，此步驟可使得熔焊的焊膏在毛細作用下深入槽孔的兩側，達到電觸點與觸橋之間無空氣間隙的目的，槽孔的槽口邊緣銑出的深度為0.1?0.8_，并將合成好的電觸點置于銅觸橋下方。
[0014]優選的，所述將焊膏填入槽孔底部，是指:在開槽部位填充焊膏，焊膏中的金屬粉體可以是紫銅粉末，也可以是合金焊粉，其余成分是有機載體和釬劑。焊膏沿開槽軌跡在電觸點和觸橋組件的空槽底部填入，填入的焊膏厚度為0.5?3_。
[0015]優選的，當觸橋材料為紫銅時，焊膏的配比:焊膏中紫銅的質量百分含量為60?95% (更優選范圍為70?85% )，乙醇、丙三醇等有機載體的質量百分含量為5?35%，釬劑的為O?5%;觸橋材料為銅合金時，焊膏的配比:焊膏中銅合金的質量百分含量為65?95% (更優選范圍為70?85% )，而乙醇、丙三醇等有機載體的質量百分含量為5?30%，釬劑的為O?5%。該焊膏可有效提高復合粉體對激光的吸收率。
[0016]優選的，所述在保護氣氛下采用激光束熔化焊膏，是指:在保護氣氛下，從槽孔打入激光束，利用此激光束沿開槽軌跡熔焊槽孔底部的焊膏，實現電觸點與觸橋的緊密連接。所述激光束是指激光的能量聚集在0.1?0.3mm的一個點上。
[0017]與現有技術相比，本發明具有的有益效果:①本發明電觸頭的焊接無需釬料層，其電觸頭的激光熔焊部分為致密冶金結合，可獲得比其它方法結合強度更好、電性能更優良的電觸頭，不會出現開焊脫落。②在工藝上節省了貴金屬材料的消耗，具有顯著的經濟效益。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一實施例激光熔焊CJ20-250型電觸頭槽孔底部的示意圖；
[0019]圖2為本發明一實施例激光熔焊CJ20-250型電觸頭槽孔剖面示意圖，其中I表示激光，2表示觸橋，3表示焊膏，4表示電觸點；
[0020]圖3為本發明一實施例銑刀加工槽孔時，槽孔的槽口邊緣銑出的深度的示意圖；
[0021]圖4為本發明一實施例工作電流為250A的條件下電觸頭中焊接面等溫線圖；
[0022]圖5為本發明一實施例激光熔焊CJ40-315-500型電觸頭槽孔底部的示意圖；
[0023]圖6為本發明一實施例工作電流為315A的條件下電觸頭中焊接面等溫線圖；其中(a)為激光熔焊法，(b)為常規釬焊方法；
[0024]圖7為本發明一實施例激光熔焊CJX2-6511型電觸頭槽孔底部的示意圖；
[0025]圖8為本發明一實施例工作電流為65A的條件下電觸頭中焊接面等溫線圖，其中(a)為激光熔焊法，(b)為常規釬焊方法。
【具體實施方式】
[0026]下面對本發明的實施例作詳細說明，以下實施例給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0027]實施例1:采用本發明所述方法對CJ20-250型電觸頭進行加工，包括以下步驟:
[0028]步驟1，采用粉末冶金法制備包含雙層材料的電觸點，緊靠工作面的材料是Ag/Sn02銀基電接觸材料層，緊靠焊接面的是0.4mm紫銅材料層，見圖1。當然，在其他實施例中也可以采用其他現有方法來制備包含雙層材料的電觸點。
[0029]步驟2，采用水切割方式在CJ20-250型電觸頭的觸橋上開出寬Imm的連續柵格槽孔，見圖1，圖2。當然，在其他實施例中也可以采用其他現有方法來開槽孔。
[0030]步驟3，用銑刀對經步驟2加工的槽口進行掃錐度加工，槽孔的槽口邊緣銑出的深度為0.3mm，見圖3，并將合成好的電觸點置于銅觸橋下方。
[0031]步驟4，選用紫銅粉末作為填充主材料，然后將紫銅粉末與丙三醇、釬劑QJ102按常規方法均勻混合制成焊膏(焊膏的配比:紫銅的質量百分含量為84.0%，丙三醇的質量百分含量為13.7%，釬劑QJ102的質量百分含量為2.3% )，該焊膏可有效提高復合粉體對激光的吸收率，接著沿開槽軌跡在電觸點和觸橋組件的空槽底部填入，焊膏厚度為2_。
[0032]步驟5，在保護氣氛下，從槽孔打入激光束，利用此激光束沿著開槽軌跡熔焊槽孔底部的焊膏，實現電觸點與觸橋的緊密連接，該激光束指激光的能量聚集在0.1mm的一個點上。
[0033]采用有限元方法數值分析該電觸頭處于250A的工作電流下的溫升情況。從仿真結果看出，按常規釬焊而成的CJ20-250型電觸頭穩定工作時最高溫度為359.9K，溫升為61.9K，而利用紅外線測溫儀進行測試，可得到電觸頭穩定工作時的溫升為58.2K，仿真與實驗結果一致，因此采用有限元方法進行電接觸穩態熱分析的方法是可信的。
[0034]經計算，該電觸頭處于工作狀態下焊接面的溫度場分布情況見圖4，如圖4所示:左半部分為采用本發明所述方法加工而成的CJ20-250型電觸頭中焊接面等溫線圖，右半部分為采用常規釬焊方法、添加Ag50CuZn釬料釬焊而成的CJ20-250型電觸頭中焊接面等溫線圖，圖中溫度單位為K。
[0035]與采用常規釬焊方法、添加Ag50CuZn釬料加工而成的電觸頭在同樣工作環境下的溫度場分布相似，溫度值差異為1.1%，說明本發明所述焊接方法不會造成電導率的急劇降低。機械加工成產品待用。
[0036]實施例2:采用本發明所述方法對CJ40-315-500型電觸頭進行加工，包括以下步驟:
[0037]步驟1，采用粉末冶金法制備包含兩層材料的電觸點，緊靠工作面的材料是Ag/Zn02銀基電接觸材料層、緊靠焊接面的材料是0.6mm紫銅材料層，見圖5。
[0038]步驟2，采用水切割方式在CJ40-315-500型電觸頭的觸橋上開出0.4mm寬的