形状记忆合金梅花触头制造技术

本发明专利技术公开了一种形状记忆合金梅花触头，包括压簧和多个触指，多个触指呈圆周分布构成环形体，所述压簧套设于所述环形体的外圆周上，所述压簧被拉伸至第一周长，其特征在于，所述压簧由形状记忆合金材料制成，当所述梅花触头发热温度等于或超过形状记忆合金材料的奥氏体初始转变温度时，所述压簧收缩至第二周长以使多个触指压紧静触头，所述第二周长小于第一周长。该形状记忆合金梅花触头具有能自发抑制发热效应、提高电网运行经济效益和安全性等优点。

Shape memory alloy plum contact

The invention discloses a shape memory alloy Meihua contact, comprises a spring and a plurality of contact, plurality of contact is distributed on the circumference to form an annular body, the outer circumference of the pressure spring is sheathed on the ring body, the pressure spring is stretched to the first perimeter, which is characterized in that the pressure spring is made of shape memory alloy material, when the initial austenite transformation temperature of the plum contact heating temperature is equal to or greater than the shape memory alloy material, the pressure spring contraction to second perimeter to make a plurality of contact pressure tight static contact, the second perimeter is smaller than the first perimeter. The shape memory alloy plum contact has the advantages of restraining the heating effect, improving the economic benefit and safety of the power network.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于输变电设备
，尤其涉及一种形状记忆合金梅花触头。
技术介绍
梅花型触头由于具有接触点多，导电性好、接触电阻小等特点，广泛应用在金属封闭高压开关柜可移动的小车断路器与柜体的连接，梅花触头与静触头3的装配如图1所示，梅花触头包括压簧1和多个触指2，多个触指2呈圆周分布构成环形体，压簧1套设于环形体的外圆周上并处于拉伸状态；每个触指2的内壁上设有凸起，各凸起借助压簧1的压力与静触头3点接触。梅花型触头因其显著的接触可靠性优势，已成为手车触头的首选方案。但是梅花触头长时间通过大电流，导致紧固触指2的压簧1过热，或压簧1为导磁产品，通过电流时形成涡流过热，导致压簧1的弹性系数下降，对触指2的紧固力下降，随着压紧力减小，触指2与静触头3之间的接触电阻不断增大。此恶性循环最终导致触头和环氧绝缘烧损引发相间飞弧短路事故。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能自发抑制发热效应、提高电网运行经济效益和安全性的形状记忆合金梅花触头。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种形状记忆合金梅花触头，包括压簧和多个触指，多个触指呈圆周分布构成环形体，所述压簧套设于所述环形体的外圆周上，所述压簧被拉伸至第一周长，所述压簧由形状记忆合金材料制成，当所述梅花触头发热温度等于或超过形状记忆合金材料的奥氏体初始转变温度时，所述压簧收缩至第二周长以使多个触指压紧静触头，所述第二周长小于第一周长。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述形状记忆合金材料的奥氏体初始转变温度为30℃～60℃。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述形状记忆合金材料包括镍钛记忆合金、铜基记忆合金或铁基记忆合金。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述镍钛记忆合金中，Ni与Ti的原子比为51.4～51.9∶48.1～48.6。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述镍钛记忆合金中，除镍钛以外，还包括Cr、V、Nb和Ta，各组分的质量分数为：Cr为0.5%～2%，V为0.2%～1.0%，Nb为1.0%～2.0%，Ta为2%～4%，其余为Ni和Ti。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述压簧的制备方法包括以下步骤：将合金元素进行熔炼，得到铸锭；将铸锭进行加工处理，所述加工处理流程为：热挤压-预氧化-多次冷拉-退火，制得压簧初产品，对所述压簧初产品进行淬火、时效处理，得到压簧。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述熔炼温度为1250℃～1300℃，时间为30min。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述热挤压温度为850℃；所述预氧化为在700℃～800℃温度下保温6min～10min；每次冷拉的断面收缩率≤10%；所述退火温度为700℃～850℃，时间为5min～10min。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述淬火的具体过程为：将压簧初产品加热至800℃～1000℃，保温30min后，进行水冷。上述的形状记忆合金梅花触头，优选的，所述时效处理的保温温度为400℃～450℃，保温时间为1h。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的梅花触头，压簧由形状记忆合金材料形成，形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的金属智能材料，当所处环境温度升高或卸载外力时，将由低温马氏体相转变为高温奥氏体相；当所处环境温度降低或受到外力加载时，记忆合金将重新回到低温马氏体相，恢复其变形前原始形状。在触头升温发热并超过形状记忆合金奥氏体转变温度的情况下，压簧能由马氏体转变成奥氏体，同时伴随着压簧宏观形态上的收缩，重新增加其对触指的紧固力，从而增大触指与静触头间的接触压力，减小接触电阻，降低梅花触头温度，从而达到自发解决触头在输变电导流回路运行中的发热问题的目的。因此在触头发热的情况下，采用该型梅花触头可自发解决输变电导设备中梅花形触头的发热问题，减小由于触头发热带来的电能损耗、以及带电作业及停电检修的经济损失；提高电网运行经济效益的同时也提高了其安全性。2、本专利技术中记忆合金压簧材质优选NiTi形状记忆合金，NiTi形状记忆合金是目前记忆合金中记忆性能最好，实用性最强的记忆合金材料。本专利技术通过调整该触头中记忆合金压簧的化学成分（镍和钛的比例：51.4～51.9∶48.1～48.6），并可添加一定的V、Cr等元素进一步向下微调垫片的初始相变温度，使记忆合金压簧开始变形的起始温度即奥氏体转变温度控制在30℃～70℃温度范围内，保证其与梅花触头运行发热缺陷温度范围一致，优选地，可添加Nb元素以增大垫片的相变温度滞后和相变伪弹性的应力滞后。3、进一步地，由于本专利技术的NiTi形状记忆合金微观成分大部分为金属间化合物，脆性大，为保证压簧的成功制备，本专利技术摸索出了一套适宜形状记忆合金压簧初产品的制备工艺，即热挤压-预氧化-多次冷拉-退火。优选地，热挤压温度控制在850℃；进行冷拉前，合金以700~800℃退火6~10min的方式进行预氧化，作为冷拉时的润滑剂。每冷拉一次，其断面收缩率≤10%；冷拉后进行退火，退火温度为700℃～850℃，时间为5min～10min。4、进一步地，本专利技术通过制定合理的形状记忆合金压簧的淬火和定型时效处理工艺，保证压簧具有良好的记忆寿命。附图说明图1为梅花触头与静触头的装配示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：一种本专利技术的形状记忆合金梅花触头，如图1所示，包括压簧1和多个触指2，多个触指2呈圆周分布构成环形体，压簧1套设于该环形体的外圆周上并被拉伸至第一周长，该压簧1由形状记忆合金材料形成，当梅花触头发热温度等于或超过形状记忆合金材料的奥氏体转变温度时，该压簧1收缩至第二周长以使多个触指2压紧静触头3，其中，第二周长小于第一周长。本实施例中，该形状记忆合金材料为镍钛记忆合金，其奥氏体转变温度为35℃；该镍钛记忆合金中，Ni与Ti的原子比为51.9∶48.1，除镍钛以外，还包括Cr、V、Nb和Ta，各组分的质量分数为：Cr为0.9%，V为0.4%，Nb为1.3%，Ta为3.4%，其余为Ni和Ti。该压簧1的制备方法包括以下步骤：按上述元素的化学计量，将合金元素进行熔炼，熔炼温度为1280℃，熔炼时间为45min，得到铸锭；将铸锭加工成压簧初产品，加工流程为：热挤压-预氧化-2次冷拉-退火，热挤压温度控制在850℃；进行冷拉前，合金以750℃退火10min的方式进行预氧化，作为冷拉时的润滑剂。每冷拉一次，其断面收缩率控制在10%；冷拉后进行退火，退火温度为750℃，时间为10min。对该压簧初产品进行淬火处理，淬火加热温度为1000℃，加热时间为20min，冷却介质为水。将定型后的压簧进行时效处理（定形保温），保温温度为450℃，保温时间为60min，再冷却至室温得到压簧1。将本实施例的梅花触头和采用普通压簧的梅花触头分别安装在10kV金属封闭式高压开关柜上，初始温度为25℃，测试电流为190A。在线测温系统测试表明，电流接通后，梅花触头的温度逐渐升高。本实施例的梅花触头的温度最终稳定在40℃，而采用普通压簧的梅花触头在测试过程中随着电流增大一直升高，最后稳定在55℃。这充分说明，与采用普通压簧的梅花触头相比，升温触发了记忆合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状记忆合金梅花触头，包括压簧和多个触指，多个触指呈圆周分布构成环形体，所述压簧套设于所述环形体的外圆周上，所述压簧被拉伸至第一周长，其特征在于，所述压簧由形状记忆合金材料制成，当所述梅花触头发热温度等于或超过形状记忆合金材料的奥氏体初始转变温度时，所述压簧收缩至第二周长以使多个触指压紧静触头，所述第二周长小于第一周长。

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金梅花触头，包括压簧和多个触指，多个触指呈圆周分布构成环形体，所述压簧套设于所述环形体的外圆周上，所述压簧被拉伸至第一周长，其特征在于，所述压簧由形状记忆合金材料制成，当所述梅花触头发热温度等于或超过形状记忆合金材料的奥氏体初始转变温度时，所述压簧收缩至第二周长以使多个触指压紧静触头，所述第二周长小于第一周长。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金梅花触头，其特征在于，所述形状记忆合金材料的奥氏体初始转变温度为30℃～70℃。3.根据权利要求2所述的形状记忆合金梅花触头，其特征在于，所述形状记忆合金材料包括镍钛记忆合金、铜基记忆合金或铁基记忆合金。4.根据权利要求3所述的形状记忆合金梅花触头，其特征在于，所述镍钛记忆合金中，Ni与Ti的原子比为51.4～51.9∶48.1～48.6。5.根据权利要求4所述的形状记忆合金梅花触头，其特征在于，所述镍钛记忆合金中，除镍钛以外，还包括Cr、V、Nb和Ta，各组分的质量分数为：Cr为0.5%～2%，V为0.2%～1.0%，Nb为1.0%～2.0%，T...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文波，刘云龙，王军，杨成明，谢亿，胡加瑞，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11