一种铜钨合金和铬青铜的连接方法及电触头技术

本申请公开了一种铜钨合金和铬青铜的连接方法及电触头，其中，连接方法为将铜钨合金部和铬青铜部摩擦焊接。与现有的采用烧结工艺将熔融后的液态铬青铜金属熔渗进入熔点较高的固态钨金属相比，摩擦焊接是固态铬青铜与铜钨合金焊接件在高速运转的同时，钨颗粒漂移进入铬青铜内，两种材料相互咬合更牢靠，结合面强度更好，避免了烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂等问题。

Connection method and electric contact of copper tungsten alloy and chromium bronze

【技术实现步骤摘要】
一种铜钨合金和铬青铜的连接方法及电触头
本专利技术涉及电器元件制造
，特别涉及一种铜钨合金和铬青铜的连接方法。本专利技术还涉及一种应用该铜钨合金和铬青铜的连接方法制备的电触头。
技术介绍
电触头是开关电器的主要部件，电触头通常包含两部分，一部分为导电部分，另一部分为灭弧部分，两部分连接起来，对于采用铜钨合金(CuW)作为灭弧部分、铬青铜(QCr0.5)作为导电部分的电触头，现有的将铜钨合金部分和铬青铜部分连接的方式是通过烧结、钎焊、电子束焊或整体熔渗等工艺。但是，采用烧结工艺制备得到的铜钨合金和铬青铜电触头，其结合面抗拉强度低，存在烧结气孔、结合面夹杂、裂纹及结合面易断裂等质量缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铜钨合金和铬青铜的连接方法，以提高铜钨合金和铬青铜的结合面的抗拉强度，避免烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂的问题。本专利技术的另一目的在于应用该铜钨合金和铬青铜的连接方法制备的电触头，以提高电触头的结合面的抗拉强度，避免烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂的问题。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种铜钨合金和铬青铜的连接方法，将铜钨合金部和铬青铜部摩擦焊接。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述摩擦焊接包括一级摩擦阶段、二级摩擦阶段和顶锻阶段。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述摩擦焊接的控制参数包括独立参数和非独立参数，所述独立参数包括主轴转速、摩擦压力、摩擦时间和顶锻压力；所述非独立参数包括摩擦扭矩、摩擦变形量、焊接温度和顶锻变形量。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述主轴转速为1800rpm～3200rpm；所述摩擦压力为3MPa～8MPa；所述摩擦时间为8s～20s；所述顶锻压力为5MPa～10MPa。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述摩擦扭矩为-900Nm；所述摩擦变形量为4.5mm～8mm；所述焊接温度低于母材熔点；所述顶锻变形量为3mm～7mm。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，对于大断面摩擦焊接，在所述一级摩擦阶段同时进行时间控制和压力控制，在所述二级摩擦阶段同时进行变形量和变形速度控制，在所述顶锻阶段同时进行时间控制和压力控制。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述一级摩擦阶段的摩擦时间为0.7s～3.5s，摩擦压力在4.5MPa～5.5MPa；所述二级摩擦阶段的变形量为4.5mm～8mm，变形速度为0.8mm/s～3.5mm/s；所述顶锻阶段的顶锻维持时间为4s～8s，顶锻压力为5MPa～10MPa。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，在摩擦焊接过程中还包括对焊接表面温度进行非接触测量和监控。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述铜钨合金部通过制粉、压型、烧结渗铜和机加工得到，所述铬青铜部通过热处理和机加工得到。优选地，在上述的铜钨合金和铬青铜的连接方法中，所述铜钨合金部和所述铬青铜部摩擦焊接后，还包括对焊接表面进行着色探伤、相控阵探伤、抽样金相检测、抽样抗拉强度检测、抽样抗弯强度检测。本专利技术还提供了一种电触头，包括铜钨合金部和铬青铜部，所述铜钨合金部和所述铬青铜部采用如以上任一项所述的铜钨合金和铬青铜的连接方法进行连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的铜钨合金和铬青铜的连接方法为将铜钨合金部和铬青铜部摩擦焊接。与现有的采用烧结工艺将熔融后的液态铬青铜金属熔渗进入熔点较高的固态钨金属相比，摩擦焊接是固态铬青铜与铜钨合金焊接件在高速运转的同时，钨颗粒漂移进入铬青铜内，两种材料相互咬合更牢靠，结合面强度更好，避免了烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂等问题。本专利技术提供的电触头采用本专利技术中的摩擦焊接制备得到，不仅提高了电触头的抗拉强度，避免了烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂等问题，并且烧结工艺过程中铜融化后再冷却成型，成型产品外形不规整，机加工需要切削掉大量的不规整部分，才可得到成品，而摩擦焊接只需要规整的固态焊接工件进行焊接，所以原材料消耗量大大降低，同时机加切削量及切削难度均大大降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的铜钨合金和铬青铜的连接方法的流程示意图；图2为现有的烧结工艺得到的铜钨合金和铬青铜的结合面金相组织结构图；图3为本专利技术实施例提供的摩擦焊接得到的铜钨合金和铬青铜的结合面金相组织结构图。具体实施方式本专利技术的核心是提供了一种铜钨合金和铬青铜的连接方法，提高了铜钨合金和铬青铜的结合面的抗拉强度，避免了烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂的问题。本专利技术还提供了一种应用该铜钨合金和铬青铜的连接方法制备的电触头，提高了电触头的结合面的抗拉强度，避免了烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂的问题。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种铜钨合金和铬青铜的连接方法，该连接方法为将铜钨合金部2和铬青铜部1摩擦焊接。通过该摩擦焊接工艺得到的结合面金相组织结构如图3所示，可见，铜钨合金部2的钨颗粒漂移进入铬青铜部1内，铜钨合金部2和铬青铜部1的结合面相互咬合。与现有的采用烧结工艺将熔融后的液态铬青铜金属熔渗进入熔点较高的固态钨金属相比，参见图2中所示的烧结工艺得到的结合面金相组织结构，铜钨合金部2与铬青铜部1之间的结合面金相组织规整、界限分明，易于断裂。而摩擦焊接是固态铬青铜与铜钨合金焊接件在高速运转的同时，钨颗粒漂移进入铬青铜部1内，两种材料相互咬合更牢靠，结合面强度更好，避免了烧结气孔、结合面夹杂、裂纹和结合面断裂等问题。通过摩擦焊接得到的结合面的抗拉强度、抗弯强度与通过烧结工艺得到的结合面的抗拉强度、抗弯强度进行对比，得到如下表1：表1抗拉强度和抗弯强度对比可见，烧结工艺的抗拉强度远小于摩擦焊接的抗拉强度，且摩擦焊接的抗拉强度远远大于国标规定值226MPa；烧结工艺的平均抗弯强度为265MPa，摩擦焊接的平均抗弯强度为377MPa，远大于烧结工艺的抗弯强度。进一步地，在本实施例中，摩擦焊接包括一级摩擦阶段、二级摩擦阶段和顶锻阶段，根据实际工艺需求，一级摩擦阶段、二级摩擦阶段和顶锻阶段的控制参数可以进行调整。具体地，摩擦焊接的控制参数包括独立参数和非独立参数，独立参数可以单独设定和控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，将铜钨合金部和铬青铜部摩擦焊接。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，将铜钨合金部和铬青铜部摩擦焊接。


2.根据权利要求1所述的铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，所述摩擦焊接包括一级摩擦阶段、二级摩擦阶段和顶锻阶段。


3.根据权利要求2所述的铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，所述摩擦焊接的控制参数包括独立参数和非独立参数，所述独立参数包括主轴转速、摩擦压力、摩擦时间和顶锻压力；所述非独立参数包括摩擦扭矩、摩擦变形量、焊接温度和顶锻变形量。


4.根据权利要求3所述的铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，所述主轴转速为1800rpm～3200rpm；所述摩擦压力为3MPa～8MPa；所述摩擦时间为8s～20s；所述顶锻压力为5MPa～10MPa。


5.根据权利要求3所述的铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，所述摩擦扭矩为-900Nm；所述摩擦变形量为4.5mm～8mm；所述焊接温度低于母材熔点；所述顶锻变形量为3mm～7mm。


6.根据权利要求2所述的铜钨合金和铬青铜的连接方法，其特征在于，对于大断面摩擦焊接，在所述一级摩擦阶段同时进行时间控制和压力控制，在所述二级摩擦阶段同时进行变形量和变形速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏光耀，
申请(专利权)人：西安西电高压开关有限责任公司，天水西电长城合金有限公司，中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61