用于開關(guān)組件的觸頭元件的生產(chǎn)方法及觸頭元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及開關(guān)組件的觸頭元件的生產(chǎn)方法及觸頭元件。為了在觸頭材料的粉末冶金生產(chǎn)加工過程中形成槽和直接地提供觸頭器外部輪廓，本發(fā)明提出了如下方案：在位于模型中的部件和/或觸頭元件和/或粉末金屬材料中，基本上沿著平行于部件或觸頭元件表面的法線的方向特別地經(jīng)由薄塑料膜形成槽形的輪廓。
【專利說明】用于開關(guān)組件的觸頭元件的生產(chǎn)方法及觸頭元件
[0001]本申請是申請日為2008年5月28日、國際申請?zhí)枮镻CT/EP2008/004221、國家申請?zhí)枮?00880018447.4、名稱為“用于開關(guān)組件的觸頭元件的生產(chǎn)方法及觸頭元件”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于開關(guān)組件的觸頭元件的生產(chǎn)方法，還涉及觸頭元件。

【背景技術(shù)】
[0003]所述觸頭元件本質(zhì)上涉及低壓、中壓和高壓開關(guān)設(shè)備，還涉及發(fā)電機開關(guān)設(shè)備，它們裝備有真空斷續(xù)器腔。所述真空斷續(xù)器腔經(jīng)常裝備有所謂的橫向磁場(RMF)觸頭系統(tǒng)。該橫向磁場通過鐮刀形狀的線圈部生成。所述鐮刀形狀的元件形成有槽，所述槽被引進到觸頭元件板中。還可以采用開槽的觸點，該觸點在環(huán)形表面上生成該橫向磁場。
[0004]然而，在觸頭元件板中同樣需要槽并形成槽。而且，當(dāng)采用AMF觸頭系統(tǒng)時，觸頭板中通常也同樣需要槽。進而，通過粉末冶金工藝，如下所述的方法可以廣泛用于生產(chǎn)不同用途的部件，特別是當(dāng)目標(biāo)是在不采用潤滑劑的情況下擠壓磨料的時候。
[0005]RMF觸頭系統(tǒng)已經(jīng)提到的一個主要優(yōu)點是采用觸頭壓力的整個裝置的低電阻。
[0006]通常采用的是圓柱板狀的RMF觸頭元件，其外邊緣被圓化處理以提高介電性能。使用金屬切削方法來處理外部輪廓并形成槽。相應(yīng)地，外部幾何形狀通過車削操作提供，而槽則通過鋸削或銑削工藝形成于觸頭元件中。當(dāng)觸頭板相對較薄的時候，也可以采用沖壓方法，具體參見下面所述的申請。一旦槽已經(jīng)形成，則槽的邊緣可以手動地或通過機器進行圓化處理、修正或修理毛刺，以提高相互對著的觸頭元件的絕緣強度。
[0007]為進一步優(yōu)化觸頭生產(chǎn)方法，提出了一種方法，基于該方法，在觸頭元件的生產(chǎn)過程中，外部幾何形狀和槽幾何形狀都直接地體現(xiàn)在坯件中。這種情況下，可以形成與表面成直角對齊的槽，并且槽往往與表面成一定角度地定向。而且，槽可以一直延伸到圓板的外周，并在外周中終止。
[0008]如果觸頭元件需要由兩層(CuCr粉末層和Cu粉末層)組成，這些同樣地可以采用該方法互相擠壓?？垢g層可以包括標(biāo)準(zhǔn)的觸頭材料CuCr 25，其主要用于中壓，而第二層最好可以包括純銅，以使這一層具有高傳導(dǎo)性。同樣還可以有另外的層。
[0009]采用多層觸頭坯件和觸頭元件在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公知。
[0010]而且，該方法可以用于擠壓粉末的多種應(yīng)用場合，尤其是用于擠壓磨料的場合。這打開了不使用潤滑劑而采用粉末冶金工藝來P/Μ生產(chǎn)部件的廣闊領(lǐng)域，所述潤滑劑通常被添加到需要擠壓的粉末中去。這些潤滑劑以約1%的重量百分比的比例添加到粉末材料中，以顯著地延長工具的壽命。缺點是這些潤滑劑必須從最終的擠壓部件(坯件)中擠出。
[0011]例如，DE3840192 C2公開了一種用于電氣真空開關(guān)的開關(guān)觸頭裝置，其開槽的觸頭元件由多層互相疊置的圓板形成。在該情形下，單獨的圓板通過沖壓而開槽。
[0012]而且，US6010659和EP1111631公開了用于生產(chǎn)多層觸頭(MLC)的方法，該觸頭包括許多層。該文獻還描述了生產(chǎn)由兩層CuCr和銅制成的觸頭器的能力，例如在陶瓷坩堝中采用燒結(jié)熔融法。
[0013]而且，DE19717024 Al公開了生產(chǎn)觸頭元件的方法，該觸頭元件提供有槽，用于真空斷續(xù)器腔；并且公開了實施該方法的成形工具。在本例中，槽的邊緣通過采用擠壓工具的擠壓處理而成形并圓化處理。
[0014]用于形成槽的本方法也相應(yīng)地是金屬切削方法。
[0015]通過切削技術(shù)形成觸頭元件幾何形狀當(dāng)然要產(chǎn)生相應(yīng)的成本。手動清理毛刺或通過工具清理毛刺需要另外的處理，以清理毛刺或使處理槽的邊緣圓化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]因此，本發(fā)明基于的目的是在觸頭材料的粉末冶金生產(chǎn)工藝中形成槽和/或直接地提供觸頭器外部輪廓。
[0017]因此，本發(fā)明的方法的本質(zhì)在于:沿著一方向在位于模型中的部件和/或觸頭元件和/或粉末金屬材料中形成槽形的輪廓，所述方向基本上平行于部件或觸頭元件表面的法線。
[0018]換句話說，這意味著槽是從上方通過工具擠壓形成于粉末混合物中的。這比起任何其他形成槽的方法要簡單得多。
[0019]進一步有利的改進在于:槽形的輪廓經(jīng)由膜被形成粉末混合物中，該膜置于工具和粉末金屬之間。
[0020]這種情況下，膜可以有兩種可選的形式:或者是薄的塑料膜，或者是薄的金屬膜。
[0021]在一種有利的改進中，所述膜具有0.0Olmm至2mm的厚度。
[0022]在該方法的一種改進中，尤其有利的是，在所述槽被擠壓形成之前，所述膜安裝在模型中且安裝在粉末金屬上，所述粉末金屬在單獨的方法步驟中通過直接擠壓法而填充。
[0023]有利地，該粉末混合物可以是銅和鉻的混合物。
[0024]同樣有利地，尤其是在觸頭元件的情形下，所述部件是多層觸頭元件的形式。
[0025]有利地，鉻的比例可以在O和100%的重量百分比之間。
[0026]簡單并有利的是，采用已經(jīng)在生產(chǎn)工藝中成為合金的粉末。
[0027]在這種情形下，對于顆粒也即粉末而言，O至150微米的顆粒尺寸是有利的。
[0028]為了在沒有任何金屬切削步驟下獲得最終的尺寸，有利的是，在擠壓處理之后和/或坯件的熱處理之后，精確地進行最后的校準(zhǔn)擠壓處理以獲得最終尺寸。
[0029]特別地對于在真空斷續(xù)器腔中的使用，有利的是，部件或觸頭元件在氫氣氣氛中進行化學(xué)熱處理，和/或在真空中通過熱處理脫氣。
[0030]這些措施也使得部分地或完全地避免為生成觸頭元件幾何形狀所付出的成本成為可能。通過減少所需的粉末材料量、避免所述槽的材料量、以及(為了用于機加工獲得最終部件)通?？赡苄枰挠嗔砍叽纾€可以實現(xiàn)進一步的成本節(jié)約。如果沒有潤滑劑加入到需要擠壓的粉末材料中，那么，特別對于磨料或其他粉末混合物的情形，存在擠壓工具壽命縮短的風(fēng)險。當(dāng)采用該方法時，無需添加潤滑劑到該粉末材料中。
[0031]準(zhǔn)備好安裝的觸頭元件可以通過選擇粉末冶金生產(chǎn)工藝以如下方式生成:
[0032]1.用于形成CuCr觸頭元件的擠壓:
[0033]在混合粉末銅和鉻后，該粉末混合物置于模型中，該模型完全地或只是部分地設(shè)置有塑料或金屬膜。除了所需的上模和下模外，還可以包括例如模側(cè)的網(wǎng)。網(wǎng)可能需要被設(shè)置為能夠移動，例如在模中移動。對于這兩個模而言，它們必須設(shè)計成:在將粉末混合物擠壓在一起并且在生成的坯件上形成槽的同時，形成外部幾何形狀。在這種情況下，粉末或粉末混合物位于薄壁的膜(包)中，尤其在產(chǎn)生高壓力的表面區(qū)域中。
[0034]這樣，在坯件從模型中移除之后，坯件的尺寸接近圖紙尺寸，即最終的尺寸，但是在材料燒結(jié)之前提供有必要的燒結(jié)余量(收縮余量)，而且在下面的循環(huán)開始之前，現(xiàn)有的膜必須從工具和擠壓的物件中移除。工具的設(shè)計和試驗的次數(shù)可以通過采用針對燒結(jié)的合適的計算軟件而縮短，這允許事先預(yù)測例如在隨后的燒結(jié)過程中可能的變形程度，或者可能發(fā)生變形(例如在擠壓、燒結(jié)操作中的坯件中的密度差異等等)。
[0035]2.燒結(jié):
[0036]與通常一樣，坯件觸頭元件的燒結(jié)可以在真空或氫氣中進行，只不過沒有任何潤滑劑用于坯件的生產(chǎn)。然而，對于準(zhǔn)備使用的觸頭元件的生產(chǎn)，可以/需要至少暫時地(例如熱處理中)提供還原氣氛。在該還原處理步驟之后，隨后的真空熱處理可能是有利的，以減少材料中的氫氣含量。
[0037]3.校準(zhǔn)擠壓:
[0038]如果在燒結(jié)過程中，準(zhǔn)備使用的觸頭元件發(fā)生了變形，或者不能獲得專門的最終尺寸，那么該觸頭元件可以在另一個擠壓方法中校準(zhǔn)，從而可以具有最終尺寸，并且/或者可以提供仍然必需的任何外部半徑、斜面、臺階等特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]本發(fā)明將在下文中更加詳細地描述，并示例在圖中，其中:
[0040]圖1示出了擠壓工具和嵌入其中的塑料膜；
[0041]圖2示出了帶開口底部的塑料膜；和
[0042]圖3示出了在擠壓模型中的插入物。

【具體實施方式】
[0043]圖1示出了擠壓工具，有塑料膜2嵌入其中。該工具在整個表面區(qū)域或者只在局部區(qū)域上配備有模制用膜。在膜包2中(包在一些區(qū)域中在一側(cè)閉合，或者只在邊緣區(qū)域中是有效的)。上模I相對于下模5進行擠壓，將要受到擠壓的粉末3位于它們之間。徑向上產(chǎn)生的力由模型4吸收。
[0044]圖2示出了擠壓工具，有塑料膜2嵌入在其中，塑料膜2只在部分區(qū)域起作用，底部6上沒有塑料膜2。上模I相對于下模5進行擠壓，將要受到擠壓的粉末3位于它們之間。徑向上產(chǎn)生的力由模型4吸收。
[0045]圖3示出了擠壓工具，有塑料膜2嵌入其中，其形狀在某些區(qū)域更加復(fù)雜。該工具在整個表面區(qū)域都配備有模制用膜，或者只在部分區(qū)域上配備模制用膜。在膜包2中(包在一些區(qū)域中在一側(cè)閉合，或者只在邊緣區(qū)域中是有效的)。上模I相對于下模6進行擠壓，將要受到擠壓的粉末4位于它們之間。在這種情況下，通過合適的插入物7，可以生成更為復(fù)雜的擠壓形狀，且該膜可以設(shè)置在部分區(qū)域3中，或者也可以不具有底部。徑向上產(chǎn)生的力由模型5吸收。
[0046]附圖標(biāo)記列表
[0047]I 上模
[0048]2 膜
[0049]3底部區(qū)域，開口底部
[0050]4冶金粉末
[0051]5 下模
[0052]6 模型
[0053]7插入物。
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過粉末冶金工藝來生產(chǎn)開關(guān)設(shè)備的元件的方法，包括: 將粉末金屬材料置于模型中； 在擠壓工具的下模與一側(cè)的所述模型及另一側(cè)的粉末金屬材料之間布置膜； 通過下模中的開口插入多個插入物； 通過將所述多個插入物施加至所述膜并施加至粉末金屬材料的待要形成槽的部分來在粉末金屬材料的表面中形成槽的輪廓；以及 使用垂直于所述膜并且垂直于所述粉末金屬材料的表面的方向的擠壓工藝來在該兀件中形成所述槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膜是薄塑料膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膜是薄金屬膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膜具有0.0Olmm至2mm的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在擠壓形成槽之前，將所述膜安裝在模型中且安裝于粉末金屬上，所述粉末金屬通過直接擠壓法填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉末金屬材料包括銅和鉻的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述元件是形成為多層觸頭元件的觸頭元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉末金屬材料是已經(jīng)合金化的粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉末金屬材料包括顆粒，且顆粒尺寸大于O且小于等于150微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在擠壓處理之后和/或?qū)τ糜谛纬伤鲈呐骷M行熱處理之后，進行校準(zhǔn)擠壓處理以獲得最終尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述元件在氫氣氣氛中進行化學(xué)熱處理的步驟，和/或在真空中通過熱處理脫氣的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述元件是用于低壓、中壓、高壓開關(guān)設(shè)備或發(fā)電機開關(guān)設(shè)備的觸頭元件。
【文檔編號】B22F3/12GK104201022SQ201410474522
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2007年6月1日
【發(fā)明者】D·根奇, G·皮爾辛格 申請人:Abb技術(shù)股份公司