提高滅弧室抗拉強度的分析

林彩麟

（江門市大光明電力設備廠有限公司，廣東江門 529100）

提高滅弧室抗拉強度的分析

林彩麟

（江門市大光明電力設備廠有限公司，廣東江門 529100）

通過對滅弧室進行力學測試和對其進行抗拉強度的分析，采用增大沖頭角度和錯位鉚接方法改變對滅弧室的鉚接工藝，增大其抗拉強度。試驗結(jié)果表明，采用錯位鉚接方法能穩(wěn)定、有效的提高滅弧室的抗拉強度。

滅弧室；鉚接；抗拉強度

滅弧室是斷路開關(guān)的一個重要零件，它在低壓斷路開關(guān)的主要作用是間斷電弧，起滅電弧作用，保證開關(guān)的安全運作。當開關(guān)閉合或脫扣時，在觸點間會產(chǎn)生電弧，特別是在電路產(chǎn)生短路時，電弧會隨著電流的增大而增大，當電流增大到某一程度時，開關(guān)中的動觸頭會由于電弧產(chǎn)生的高溫而熔化。此時，在滅弧室的空間中產(chǎn)生大量的氣體，氣體隨著溫度的升高而膨脹，對滅弧室兩邊的支撐板產(chǎn)生一個由內(nèi)向外的擴張力。如果滅弧室的抗拉強度不足，也就是說當擴張力大于抗拉強度時，滅弧室就被破壞而松散，起不到消滅電弧的作用。這就直接影響整個開關(guān)的安全使用和性能。因此，這就需要鉚接后的滅弧室必須具有足夠的抗拉強度。

1 滅弧室概況

圖1 柵片零件圖

1.1 組成

滅弧室是由柵片和支撐板組成的。柵片是用SPCC冷扎鋼卷材料沖壓出來，再經(jīng)過除油、清洗、電鍍等工藝而成的，而支撐板是用絕緣的D324玻璃玻板沖壓而成。不同類型的滅弧室由不同類型的柵片和支撐板鉚接而成。生產(chǎn)中有四類型：S1、S2、S3、S5。不同類型的滅弧室其計算安全抗拉強度不同，如S1滅弧室的計算安全抗拉力δ≥250 N。下面以S1滅弧室為例對其抗拉強度進行分析。圖1至圖3為S1滅火室組成零件圖，圖4為S1滅火室組裝圖。

圖2 柵片零件圖

圖3 支撐板零件圖

1.2 鉚接過程

滅弧室的鉚接首先將柵片插裝在夾具（圖6示意圖所示）上，再在柵片的兩邊小腳上裝上左右支撐板，然后再放進鉚接模具中通過鉚接沖頭（圖5所示）進行傾壓鉚接。鉚接傾壓力P= 2～4 MPa，沖頭是采用雙齒，角度為60°的沖頭，沖頭材料為SKH51。

2 抗拉強度分析

2.1 抗拉強度測試

圖4 滅弧室鉚接組裝圖

儀器：桂林瑞特設備有限公司生產(chǎn)的數(shù)控全自動拉壓彈簧試驗機。

圖5 鉚接沖頭圖

規(guī)格型號：TCD-A-500 N，該儀器具有測試精度高，量程范圍大，數(shù)字顯示直觀準確，性能穩(wěn)定，操作方便等特點。

主要技術(shù)指標：

（1）測試范圍：15～500 N；

（2）行程：500 mm；

（3）力值精度：±0.5%；

（4）力示值重復性誤差：±R≤0.5%；

（5）力值分辨率：0.02 N；

（6）位移分辨率：0.01；

（7）壓盤盤經(jīng)：?120 mm；

（8）上壓盤孔徑：?12 mm；

（9）下壓盤孔徑：?10 mm；

（10）保險管：5 A；

（11）加載方式：數(shù)控電機自動加載；

圖6 鉚接夾具示意圖

（12）電源：220VAC±10%，600 W。

按原來的鉚接模具和鉚接工藝生產(chǎn)的S1滅弧室，隨機抽樣28只進行抗拉強度試驗（單位：N），試驗結(jié)果如表1所示。

表1 改進前抗拉強度測試數(shù)據(jù)表

以上測試結(jié)果表明，目前狀況下S1滅弧室抗拉強度不穩(wěn)定，存在小于安全抗拉強度250 N現(xiàn)象。在一定情況下會出現(xiàn)破壞開關(guān)的可能性，甚至會影響到使用者的安全。這是在生產(chǎn)中不允許的，需要通過改變現(xiàn)有工藝來實現(xiàn)其符合抗拉強度的要求。

2.2 影響抗拉強度的因素

抗拉強度是指滅弧室在受到氣體膨脹時所承受的由內(nèi)向外擴張力。安全抗拉強度是指當氣體膨脹到最大時將破壞滅弧室，使滅弧室松散的臨界擴張力。影響抗拉強度的主要因素有設備、原材料、鉚接工藝等。

設備主要是指傾壓鉚壓機、模具、夾具等。原材料是指柵片和支撐板。鉚接工藝主要是指鉚壓力、鉚接方法、工序操作順序等。

3 改造原則

（1）從改造工作量方面考慮，盡可能減少改造的工作量；

圖7 改造后鉚接沖頭圖

（2）從改造經(jīng)濟方面考慮，盡可能降低改造的費用；

（3）從產(chǎn)品使用方面考慮，不能影響到零件使用的各方面性能。

因此，改造過程必須三者兼顧。

4 工藝分析

影響滅弧室鉚接抗拉強度的主要原因是鉚壓柵片的雙齒沖頭角度。當鉚壓力一定時，沖頭角度過大會導致柵片與支撐板鉚接時不到位出現(xiàn)內(nèi)側(cè)間隙配合，使滅弧室橫向鉚接不緊密，抗拉強度不足。沖頭角度過小，其一會導致柵片小腳與支撐板配合孔間出現(xiàn)過渡配合或間隙配合，使滅弧室縱向鉚接不緊密，抗拉強度不足；其二影響沖頭本身的強度，損壞沖頭。采用大角度沖頭，加大鉚壓力會破壞支撐板，或使滅弧室鉚接產(chǎn)生錯位變形，影響裝配和使用。采用小角度沖頭，加大鉚壓力會使滅弧室產(chǎn)生鉚接錯位變形，或使柵片鍍層脫落，影響使用和裝配。

圖8 改造前下模示意圖

5 改造方案

5.1 減小沖頭角度

將沖頭角度由原來的60°改為40°，如圖7所示。

5.2 加裝電磁閥

在鉚接模具下模加裝電磁閥。用于鉚接時在二次鉚壓中使夾具產(chǎn)生錯位鉚接，從而使滅弧室的柵片小腳實現(xiàn)錯位鉚壓，達到完全滿足改造原則和鉚接工藝的要求。圖8和9分別是鉚接模具下模加裝電磁閥前后示意圖。

圖9 改造后下模示意圖

錯位鉚壓過程：當夾具進入模具底部進行第一次鉚壓后，按下控制電磁閥的按鈕，電磁閥通電后動作頂出滑塊，再進入夾具直到滑塊所在上圖模具下模的虛線處（滑塊凸出模腔底部1 mm），然后再進行鉚壓。圖10與11分別是鉚接后示意圖。

6 現(xiàn)行操作試驗實測值

改變鉚接工藝后，生產(chǎn)32只滅弧室進行破壞性測試，抗拉強度如表2所示(單位：N)。

以上測試結(jié)果表明，S1滅弧室的抗拉強度均

The Analysis of Improving Tensile Strength of Arc Quenching Chamber

LIN Cai-lin
（Jiangmen Daguangming Electronic Equipment Factory，Jiangmen529100，China）

According to the mechanical test on arc quenching chamber and analysis of its tensile strength，increasing the punch angle and dislocation riveting method can change the riveting process of arc quenching chamber，and increase its tensile strength.Experimental results show that the dislocation riveting method can improve the tensile strength of arc chamber effectively and stably.

arc quenching chamber；riveting；tensile strength

TM564

A

1009－9492(2014)09－0073－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.020

2014－03－31