靜觸點是指開關和繼電器及接觸器不隨執行機構動作的觸點，也叫靜觸頭。反之為動觸點。高壓開關的接通和斷開要依靠它來實現，其使用壽命決定了高壓開關的壽命，進而決定著高壓輸變電網的安全運行。觸頭工作時依靠自身剛性產生對動觸頭的壓緊力，因此，觸頭零件除要求較高的導電率外，還要求具有高的強度和剛度。
基本介紹
- 中文名：靜觸點
- 外文名：The static contact
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 別稱：靜觸頭
簡介,高壓開關靜觸頭成形工藝分析,模具結構設計,凸、凹模設計,總結,
簡介
靜觸頭是高壓開關的關鍵部件，高壓開關的接通和斷開要依靠它來實現，其使用壽命決定了高壓開關的壽命，進而決定著高壓輸變電網的安全運行。觸頭工作時依靠自身剛性產生對動觸頭的壓緊力，因此，觸頭零件除要求較高的導電率外，還要求具有高的強度和剛度。然而，製造部門往往將觸頭作為一種簡易電器進行粗放型生產，對產品設計、選材、加工工藝和質量控制等均不夠重視。隨著輸變電線路電壓等級的提高，輸送容量的加大，高壓開關觸頭類零件的傳統成形工藝已不能滿足高壓開關行業對零件性能的要求。現基於某型號高壓開關靜觸頭的結構特點，分析觸頭毛坯傳統生產方式及其優缺點，提出兩次反擠壓成形工藝方案，並設計擠壓模。
高壓開關靜觸頭成形工藝分析
1.零件技術要求
高壓開關靜觸頭材料為銅鉻合金，該材料具有良好的塑性、強度和優良的導電性能。觸頭零件屬於無底杯形件，壁厚較薄且不均勻，零件質量要求較高，表面需鍍銀處理，鍍銀前必需經磨削加工使表面質量達到要求。
2.傳統成形工藝分析
1995年之前，許多高壓開關廠家因斷路器生產批量較小,常採用厚壁管材+切削加工工藝生產,生產時需要製備管材坯料。由於零件的上、下內徑不一致，所需管材壁厚較大，在車削加工時產生廢料多，材料利用率低，工藝成本高，已被淘汰。有些廠家採用鍛造棒材+切削加工的方式生產觸頭，材料利用率有所提高，但生產效率低、成品率低，因此很少採用。
很多生產廠家採用離心鑄造的方式生產靜觸頭。該工藝生產成本較低，但產品容易產生縮孔疏鬆，材料密度較低，進而導致零件導電率和強度偏低。離心鑄造工藝生產的高壓開關觸頭，在最後的加工工序，即銑瓣的過程中易斷裂脫落，而且成品安裝到高壓開關上長期使用時，在自力型觸頭的彈性變形作用下易斷裂脫落，造成重大事故。因此，離心鑄造生產的靜觸頭質量不穩定，性能較差，嚴格意義上講不能滿足高壓開關觸頭和氣缸的性能要求。
3.靜觸頭熱擠壓工藝分析
擠壓工藝分析是擠壓模設計的第一步，直接影響製件質量、生產效率、模具壽命、生產成本等。
靜觸頭材料為QCr0.5 ，在常溫下具有良好的塑性和較低的變形抗力,適合擠壓成形,但由於零件尺寸較大，在室溫下成形時對模具和設備要求較高，現結合實際生產條件，決定採用熱擠壓成形，熱擠壓溫度800℃。新的熱擠壓工藝採用棒料擠壓成形。根據零件形狀，可以採用一道工序反擠壓成形工藝方案，雖該方案模具結構簡單，生產效率高，但材料的變形程度高 ，擠壓作用面積大，在現有設備條件下難以實現。
考慮到800℃時材料產生氧化皮和留機加工餘量，擠壓件內、外輪廓單邊各加1.5mm的餘量，端部加5mm餘量作為擠壓件的基本尺寸。同時考慮到熱變形後零件的收縮量，內孔餘量適當減小而外圓餘量增大。通過計算得總毛坯體積V = 6.5×105mm3。與原切削加工工藝相比，毛坯質量從10.69kg降低為5.82kg，材料利用率從22.45%提高到41.24%。
模具結構設計
工藝採用2道工序擠壓成形，每道工序需要1副模具，但出於對加工成本和模具通用性的考慮，設計時只設計了1副通用模架，2套模芯。由於二次成形的擠壓力較大，在設計時根據二次成形的要求設計模架。零件的壁厚較小，雖然擠壓件表面設計有加工餘量，但對尺寸要求依然很嚴格，所以根據要求設計了導柱、導套。考慮到熱擠壓時，由於熱脹冷縮的原因，開模時零件可能會緊抱在凸模上無法取下，在模具上設計了卸料機構。卸料機構由卸料板、卸料螺釘以及彈簧等零件組成,這種設計結構簡單，拆卸方便，卸料可靠。另外，模具設計了頂出機構，可確保在零件留在凹模時能順利取下。
凸、凹模設計
1.擠壓凸模設計
合理的反擠壓凸模形狀和尺寸有利於材料流動，降低單位擠壓力，從而提高模具使用壽命。凸模設計時，考慮到坯料變形量較大，材料流動困難，在第一次擠壓凸模底部設定了20°錐角，以利於材料流動。同時為了提高凸模耐磨性，工作頻寬度比冷擠壓模具要寬，設計為5mm。
第二次擠壓成形時，在凸模工作帶未開始工作之前，需要有型芯進入坯料圓孔中，以保證成形順利進行，因此，第二次擠壓凸模與第一次擠壓凸模最大的不同就是第二次擠壓凸模上帶有型芯。為節省材料，提高材料利用率，凸模工作帶部分在設計時，應儘量保證外形與零件內孔形狀一致。熱擠壓時，因凸模在高溫狀態下工作，強度下降，容易變形破壞，凸模材料選擇熱強度較高的2Cr2W8V。
2. 組合凹模設計
由於擠壓力較大，單層凹模強度不足，為了提高模具強度，防止凹模開裂，採用了雙層預應力組合凹模結構。兩工序組合凹模的外圈外徑都定為<420 mm，內圈外徑定為<250 mm，斜度為1.5°，軸向壓合量定為30mm。內層凹模材料選用6Cr4Mo3Ni-2WV，預緊套材料為45鋼。
總結
1. 在模具設計過程中充分考慮了模具零件的通用性和實用性，設計了1副結構簡單的通用模架，降低了模具製造成本。
2. 採用兩道工序熱擠壓工藝成形高壓開關靜觸頭，生產效率高，與原切削工藝相比，材料利用率大幅提高，單件材料成本降低1/2以上，具有良好的經濟效益。
