Контакты хром-медь (Cr-Cu), вольфрам-медь (W-Cu)

АО «ПОЛЕМА» - крупнейший в России производитель композиционных материалов системы хром-медь и вольфрам-медь для сильноточных контактов вакуумных дугогасительных камер.

Контакты из Cr-Cu используются в вакуумных дугогасительных камерах (ВДК) высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях высокого напряжения 6-35 кВ. Контакты являются важнейшим элементом коммутационного устройства (выключателя). Наиболее распространенным в настоящее время материалом контактной пары ВДК являются композиты из Cr-(50-75%) Cu.

Контакты подвергаются воздействию токов короткого замыкания, расплавляющих металл в отдельных точках поверхности из-за высокой плотности тока в них, вследствие чего в этих зонах образуются участки сварки. Эта проблема была одной из причин, задержавших развитие вакуумной коммутационной техники более чем на двадцать лет. Устойчивость контактов ВДК к свариванию является одним из важнейших ее качеств. Проблема сваривания была преодолена благодаря разработке специальных контактных накладок из хромо-медных композитов, которые обеспечили высокую отключающую способность выключателей в коммутационных сетях, износостойкость и устойчивость контактной пары к свариванию.

Контакты системы W-Cu используются в ВДК вакуумных контакторов на номинальное напряжение 1,14 кВ и выше в системах дистанционного управления электроприводами. Контакты обеспечивают длительный ресурс включения-отключения контакторов в электрических цепях и низкий ток среза в системе.

1. Характеристики заготовок контактов из материала хром-медь

Изделия выпускаются 2 типов: в виде дисков из композиционного материала хром-медь и композитов сложного строения, состоящих из контактного хромо-медного слоя и подложки из меди. В производстве изделий используется высококачественный электролитический рафинированный хром ЭРХ99,95, выпускаемый ПОЛЕМА. Материалы контактов отличаются высокой чистотой по содержанию газообразующих и металлических примесей, отличными физико-механическими характеристиками, эрозионной стойкостью и надежностью.

Марки, строение и химический состав

O max

Марка Номинальные размеры, мм Диаметр Толщина Диска Контактного слоя Медного слоя ЭРХ25Д75-МП диски однослойные 90 От 8,0 до 20,0 - ЭРХ50Д50-МП диски однослойные 48, 56, 66, 70, 80 От 8,0 до 20,0 - ЭРХ35Д65-МП диски однослойные От 42,0 до 90,0 От 7,0 до 13,0 - ЭРХ30Д70-МП диски из двух слоев 32 4,0 2±0,5 2±0,5 48, 56, 60, 66, 80 6,0 3±0,5 3±0,5 ЭРХ50Д50-МП диски из двух слоев 32 4,0 2±0,5 2±0,5 48, 56, 60, 66, 80 6,0 3±0,5 3±0,5

По согласованным пожеланиям заказчика возможно изготовление заготовок контактов других размеров.

Марка

* Твердость по Бринеллю НВ 5/250 контактного слоя

**Электропроводность контактного слоя в % от эталонной меди.

Заготовки контактов других типов

1. ЭРХ30Д70-МП из материала Cr30Cu70. Диски однородного строения размерами: Ø 50х16, 70х22 мм.
2. ЭРХ30Д70-МП и ЭРХ50Д50-МП Диски биметаллические с контактным слоем из материала Cr30Cu70 или Cr50Cu50 и подложками из меди.

Номинальные размеры изделий, мм: диаметр 48, 56, 66, 80, толщина (высота) 10. Толщина контактного слоя 4,5±0,5 мм.

По согласованным пожеланиям заказчика возможно изготовление заготовок контактов других размеров.

Контролируемые параметры: химический состав, размеры, плотность, твердость, электропроводность.

Примеры фактических характеристик заготовок контактов

S max

** НВ - твердость по Бринеллю НВ 5/250 контактного слоя

*** σ - электропроводность контактного слоя в % от эталонной меди.

В изделиях сложного строения контролируется микроструктура материала, в которой не допускаются дефекты, проверяются толщины контактного слоя и подложки, а также качество переходной зоны композита.

Примеры структуры контактов сложного строения

*рис. 1: Структура материала контакта ЭРХ50Д50 сложного строения из 2 слоев (фрагмент). Сr50Cu50 контактный слой и Cu подложка.

*рис. 2: Структура материала контактного слоя биметаллического контакта ЭРХ70Д30 (фрагмент)

2. Характеристики заготовок электроконтактов из материала вольфрам-медь

Марка, строение и химический состав

Заготовки контактов состоят из двух разнородных слоев (биметаллическое строение): контактного из материала вольфрам-медь и слоя подложки из меди.

Марка, стандарт Форма и строение изделия Химический состав, масс. % W Cu O max N max S max В70Д30-МП ТУ 14-22-162-2002 (заготовки типа эльсенд) Диски биметаллические из материалов W30Cu70 + Cu Контактный слой Баланс 28-32 0,05 0,005 0,007 Медный слой - Основа 0,02 0,005 0,007

Марка Номинальные размеры, мм Диаметр Толщина Диска Контактного слоя Медного слоя В70Д30-МП 32, 48 4+2,0 2±0,5 2±0,5

По согласованным пожеланиям заказчика возможно изготовление заготовок контактов других размеров.

Марка Плотность, г/см³, не менее Твердость НВ, не менее* Электропроводность, %, не менее** В70Д30-МП 11,36 145 55

* Твердость по Бринеллю НВ 5/250 контактного слоя

** Электропроводность контактного слоя в % от эталонной меди.

Пример структуры контактов сложного строения

В изделиях контролируется микроструктура материала, в которой не допускаются дефекты и проверяются толщины слоев и качество переходной зоны композита.

*рис. 3: Структура материала контактного слоя биметаллического контакта В70Д30 (фрагмент).

3. Хромистая порошковая бронза БрХ2-МП

Для оснащения вакуумных дугогасительных камер используются также заготовки из порошковой бронзы с повышенной температурой разупрочнения (более, чем на 100 о С в сравнении с литыми хромистой БрХ07 и хромо-циркониевой БрХЦр бронзами), легированной хромом в количестве 2%: БрХ2-МП диаметром 48, 56, 66, 80 и др. Электропроводность не менее 85%, твердость 115 НВ не менее.

Типичные свойства: плотность 8,86-8,88 г/см 3 , электропроводность 87-92%, твердость 130-140 НВ.

Хромистая дисперсно-упрочненная бронза БрХ2-МП в виде дисков и колец диаметром до 300 мм применяется также в качестве электродов для шовной контактной сварки углеродистых и низколегированных сталей. Электроды из термомеханически обработанной бронзы БрХ2-МП отличаются от традиционной БрХ1 повышенной твердостью, сопротивлением схватыванию и эксплуатационной стойкостью при контактной сварке.