一种高压开关用的螺旋弹簧触指及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高压开关用的螺旋弹簧触指及其制备方法，该螺旋弹簧触指为椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圆簧的轴向，该螺旋弹簧触指的材料为铬锆铜，其中，铬含量为0.8~1.9%，锆含量为1.0~2.9%。该螺旋弹簧触指的制备方法的步骤包括：CrZrCu线材准备；固溶处理和时效处理；弹簧绕制；焊接；折弯成型。该螺旋弹簧触指采用了椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向，使弹簧触指与静触头的刚性触指之间具有较大的接触面，较小的接触电阻。采用铬锆铜材料制作，使其具有良好导电性，无毒性，而且有自动灭弧的功能，不产生电火花。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种高压开关中使用的螺旋弹簧触指及其制备方法。
技术介绍
我国各地能源和经济发展的不平衡，必须通过能源传输通道和错峰调节来协调，而高压开关则是最大能源一电力输送通道安全的重要保证。触指是一类用于电气行业，尤其是高压开关中的电器零件，属于户外交流高压断路器灭弧室应用技术，它就像一个接触笼插在各个接触面之间。通过大量的接触点来连接各个表面，以连续和间歇的方式运行，每个接触点充当“桥梁”作用让电流通过。螺旋弹簧触指是近年来发展起来的新型触指，有逐渐取代已有的“梅花”触指和“表带”触指的趋势。但一方面它的制备技术因特殊性而受到一定限制，另一方面，传统的螺旋弹簧触指选用铍青铜材质，铍是一种污染环境和致癌的金属元素，特别是使用中铍的挥发难以控制已成为世界性难题。为此，在不影响螺旋弹簧触指主要性能的前提下，改变螺旋弹簧触指用材成为必然。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一 种高压开关用的螺旋弹簧触指及其制备方法，取代传统的铍青铜材质的弹簧触指，减少污染。本专利技术采用如下技术方案:—种高压开关用的螺旋弹簧触指，该螺旋弹簧触指为椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圆簧的轴向，该螺旋弹簧触指的材料为铬锆铜，其中，铬含量为0.8^1.9%，锆含量为l.(T2.9%，其余为铜。该螺旋弹簧触指，线材抗拉强度为38(T420MPa，线材硬度为ll(Tl30HV。所述的螺旋弹簧触指的制备方法，步骤为:a、CrZrCu线材准备，按照螺旋弹簧触指的目标材料成分比例准备原材料，将原材料熔化，保温，冷却，加工得到CrZrCu棒料，将棒材拉拔得到目标直径的CrZrCu线材；b、将步骤a得到的CrZrCu线材进行固溶处理和时效处理；C、将步骤b处理好的CrZrCu线材按照目标参数即螺距的大小、每个节圆的直径、芯轴尺寸和总的弹簧圈数，进行绕制，得到直线弹簧；d、将步骤c绕制得到的直线弹簧，沿弹簧圈的中心线弯成圆环，把弹簧两端焊接在一起，形成封闭环形弹簧；e、将焊接得到的封闭环形弹簧，在压力下折弯成型，使每个节圆呈符合要求的椭圆状。步骤a中原材料可以为QCr0.5铬青铜(含铬0.4 1.1%的铬青铜)、0.5^0.8%的金属铬和广3%的金属锆；真空熔化温度为1800°C ±20°C，在该温度保温时间为2 4小时，冷却，加工得到CrZrCu棒料直径约80mm，拉拔得到CrZrCu线材直径为f 3mm。实施步骤b的一种方法为:将CrZrCu线材，加热到980°C ±5°C，保温广2小时后，在20°C以下温度的水中在10s内快速淬火；将淬火后的CrZrCu线材再次加热到4500C ± 10°C，保温4 6小时，冷却至室温。作为改进，在步骤d之前:对步骤c绕制得到的直线弹簧进行端面磨削，使卷绕末端厚度等于弹簧丝直径的25%-50%，弹簧末尾圈边缘无毛刺；根据要求，定出整形长度公差，对直线弹簧进行整形，调节节距均匀和弹簧的垂直度；对绕制得到的直线弹簧进行去应力退火。在步骤c中，圈数比最终总圈数加两个耳钩的圈数。步骤d中的一种焊接的方法为:焊前将要焊接区域进行打磨擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜，焊前预热温度150-300°C ;采用小型的乙炔焊机，把弹簧两个末端贴紧，然后用焊枪快速将局部熔化，使两个末端熔合在一起，然后将焊点表面多余的附着物去除，保持与线材的直径一致；预热时焊枪喷嘴距工件距离大约在30-40mm，时间15 30秒，正式焊接时距离在20-30mm，时间2(Γ50秒，焊接时旋转工件，调整旋转速度使其在旋转一周时完成焊接；焊接时先开氧气，再开乙炔气，焊接结束先关乙炔气，再关氧气；焊接时02/C2H2比值为广1.2，乙炔气的流量不大于0.5L/min,02流量不大于lL/min，使用次外层的火焰进行焊接。实施步骤e的一种方法如下:制作上半模冲和下半模冲，上下两个半模冲各设置带螺纹槽的半椭圆柱状腔，两个半椭圆柱状腔结合形成一个闭合的椭圆柱状腔，该椭圆柱状腔参数由目标弹簧的节圆直径、圈高决定，螺纹槽的节距符合目标弹簧的节距，螺纹的槽顶角为圆形；在上下两个半模冲各设置两个互补的滑动接触面，滑动接触面相互对应，与所述的椭圆柱状腔轴向成一个角度A，该角度A由目标弹簧触指的节圆倾角决定；将焊接得到的封闭环形弹簧中的一段弹簧即数个节圆，竖直放置在上下两个半模冲形成的带螺纹槽的椭圆柱状腔之间；使上下两个半模冲的滑动接触面紧贴，对上下两个半模冲施加压力，使椭圆柱状腔闭合，使该段弹簧的节圆截面折弯成为目标参数的椭圆状，再对下一段重复以上过程，直至整个弹簧所有节圆全部折弯成截面为椭圆状。本专利技术采用了椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圈簧的轴向，从而保证了弹簧触指与静触头的刚性触指之间具有较大的接触面，较小的接触电阻。同时，由于采用铬锆铜材料制作，保证了其自身的良好导电性，无毒性，而且有自动灭弧的功能，不产生电火花。同时在不影响使用效果的前提下，改进了铬锆铜材料中的成分比例，与目前市面上已有的铬锆铜合金材料相比，更易于加工成型，更适用于制作螺旋弹簧触指。附图说明附图1为本专利技术实施例中制备得到的直线弹簧示意图。附图2为本专利技术实施例中用到的折弯成型模具上半模冲示意图，其中a为前视图，b为左视图，c为俯视图，A为滑动接触面与椭圆柱状腔轴向所成的角度。附图3为本专利技术实施例中用到的折弯成型模具下半模冲示意图，其中a为前视图，b为左视图，c为俯视图，A为滑动接触面与椭圆柱状腔轴向所成的角度。附图4为本专利技术实施例中用到的折弯成型模具使用示意图，其中a为施加压力前的示意图，b为施加压力后的示意图。附图5为本专利技术实施例中制备得到的螺旋弹簧触指外形图，其中Dl为螺旋弹簧触指的内径，D2为螺旋弹簧触指的外径，d为单个螺旋弹簧圈的直径，hi为单个螺旋弹簧圈倾斜一定角度时对应的高度。具体实施方式步骤a、材料制备将市售的QCr0.5铬青铜，再添加0.5^0.8%的合金元素铬与f 3%的金属锆，按比例配好后装在直径不大于IOOmm的石墨坩埚内(长度按照使用的炉子容积确定)，摆放到真空熔炼炉内，加热到1800°C ±20°C，直至完全熔化，保温时间按装料的多少确定，一般在2 4小时，真空度不大于10_2Pa。然后随炉冷却到100°C左右出炉，从石墨坩埚内取出，经车床加工得到直径约80mm的CrZrCu棒料,最后经专业厂家的拉拔得到直径为l 3mm的CrZrCu 线材。步骤b、热处理强化将步骤a得到的CrZrCu线材进行固溶时效处理，使其强度和导电性能得到进一步提高。具体是将一盘或多盘CrZrCu线材放到高温箱式热处理炉内(取决于炉膛尺寸的大小)，加热到980°C ±5°C，保温f 2小时后，在IOs内快速淬火(迅速放到温度低于20°C的水里)，然后将淬火后的CrZrCu线材再次放到箱式热处理炉内加热到450°C ±10°C，保温4飞小时进行长时间时效，随后随炉冷却至室温即可。步骤C、绕制弹簧将步骤b热处理好的CrZrCu线材按照用户(图纸)要求，即选择线材的直径、螺距的大小、每个节圆的直径和总的弹簧圈数在绕簧机上设置参数后进行绕制，所得的弹簧为直线弹簧，如图1所示。弹簧圈数根据图纸总圈数加两个耳钩的圈数。绕制芯轴尺寸Otl数据可根据经验公式:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压开关用的螺旋弹簧触指，该螺旋弹簧触指为椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圆簧的轴向，其特征在于，该螺旋弹簧触指的材料为铬锆铜，其中，铬含量为0.8~1.9%，锆含量为1.0~2.9%。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关用的螺旋弹簧触指，该螺旋弹簧触指为椭圆截面的圈簧结构，椭圆截面的长轴沿圆簧的轴向，其特征在于，该螺旋弹簧触指的材料为铬锆铜，其中，铬含量为0.8 1.9%，锆含量为1.0 2.9%O2.根据权利要求1所述的螺旋弹簧触指，其特征在于，该螺旋弹簧触指，线材抗拉强度为380 420MPa，线材硬度为110 130HV。3.一种根据权利要求1所述的螺旋弹簧触指的制备方法，其特征在于该制备方法步骤为: a、CrZrCu线材准备，按照螺旋弹簧触指的目标材料比例，准备铬青铜、金属铬与金属锆作为原材料，将上述原材料熔化，保温，冷却，加工得到CrZrCu棒料，将棒材拉拔得到目标直径的CrZrCu线材； b、将步骤a得到的CrZrCu线材进行固溶处理和时效处理； C、将步骤b处理好的CrZrCu线材按照目标参数即螺距的大小、每个节圆的直径、芯轴尺寸和总的弹簧圈数，进行绕制，得到直线弹簧； d、将步骤c绕制得到的直线弹簧，沿弹簧圈的中心线弯成圆环，把弹簧两端焊接在一起，形成封闭环形弹簧； e、将焊接得到的封闭环形弹簧，在压力下折弯成型，使每个节圆成符合要求的椭圆状。4.根据权利要求3所述的螺旋弹簧触指的制备方法，其特征在于，步骤a中原材料为QCr0.5铬青铜，0.5^0.8%的金属铬与广3%的金属锆；真空熔化温度为1800°C ±20°C，保温时间为2 4小时，冷却，加工得到CrZrCu棒料直径约80mm，拉拔得到CrZrCu线材直径为I 3mm。5.根据权利要求3所述的螺旋弹簧触指的制备方法，其特征在于，步骤b的方法为:将CrZrCu线材，加热到980°C ±5°C，保温I 2小时后，在20°C以下温度的水中在IOs内快速淬火；将淬火后的CrZrCu线材再次加热到450°C ±10°C，保温4 6小时，冷却至室温。6.根据权利要求3所述的螺旋弹簧触指的制备方法，其特征在于，在步骤d之前:对步骤c绕制得到的直线弹簧进行端面磨削，使卷绕末端厚度等于弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄友庭，张丹彦，
申请(专利权)人：福州博力达机电有限公司，
类型：发明
国别省市：