摘要：触头闭合回跳电弧引起的开关电器动熔焊问题,直接影响大功率接触器的电寿命和可靠性。为此设计了2种三维互穿有序结构的四边形和菱形十二面体的Cu-W复合材料触头,围绕触头动熔焊过程中的电弧、熔池、液滴溅射及凝固相变降温等问题,建立触头熔池流体动力学模型和冷凝降温数学模型,研究了2种有序结构和商用无序结构的触头阳极在闭合回跳电弧作用下熔化温度分布、熔池喷溅形貌和接触区域金属凝固过程,通过模拟熔焊实验平台进行了熔焊力验证。结果表明,通过调节三维互穿有序W骨架结构,能够有效抑制熔池扩散和液态金属喷溅,并降低熔焊力,从而提高Cu-W复合材料的抗熔焊性能。

摘要：触头闭合过程中回跳电弧的侵蚀会增加触头熔焊概率,甚至严重缩短接触器的使用寿命。为设计新型性能优良电接触材料,提高触头抗熔焊性能,首先设计了四边形、六边形、菱形十二面体3种微观定向骨架结构的Cu-W复合材料触头。然后基于磁流体动力学模型考虑电弧与阳极的能量传递建立了3维触头熔池模型,研究了触头阳极受电弧热力侵蚀过程,分析了触头表面的温度分布、熔池形貌,并进行了熔焊力预计。结果显示:微观定向骨架结构Cu-W复合材料触头受电弧侵蚀后,温度更低,形成的熔池体积更小,触头形变更小,与无序分布Cu-W复合材料触头相比展现出更好的抗电弧侵蚀能力。仿真与实验均表明,微观定向W骨架结构能够提升触头的导电、导热性能,降低强度,从而增强Cu-W复合材料触头的抗动熔焊性能。