低压电器常用材料选用要点.ppt

低压电器常用材料选用要点 上海电科电器,www:,2011-06-02,2,目录,电工材料选用要点-附常用材料,低压电器是一种机电一体化产品，零部件选用各种不同材料，不同工艺制造。初略计算低压电器产品使用的材料类别、品种达数千种，涉及钢铁、有色金属、贵重和稀有金属，工程塑料及特种、专用材料。材料的选用恰当与否对产品设计的预期（性能、功能）至关重要。因而材料选用应作为产品设计的一项重要内容予以认真地考虑和确定。在德国、美国等工业发达国家，产品选用作为一门学科，有比较系统、完整的理论和程序。这里我仅结合自己多年工作实践、体会作常识性、经验性的常用材料选用要点介绍，以期对青年设计人员对零件的材料选用起入门引导。,1 简述,需要强调的是： 1）材料选用要综合考虑材料本身优、缺点的比较与平衡，需要与可能（采购、制造工艺等）的平衡，性能与成本的平衡等各种情况，因而具有类似功能的零件对不同的设计者，不同制造工艺习惯的企业会有各种不同的选择； 2）材料的选用和材料本身的加工方法、零件设计的工艺性密切相关，因而设计员要对材料的属性、加工方法、零件设计的工艺性有基本的了解与掌握，对所设计的零部件的功能要求应掌握透彻，使两者有恰当的匹配，尽量避免出现反复和损失。,1 简述,。材 材料选用的基本要求 功能性要求 对产品及零部件的功能要求涉及多学科、多领域，对材料的要求也是多方面的，机械、物理、化学性能都有不同要求，为达到产品性能，设计的零部件及选用的材料除了一般机械性能要求外，还必须满足产品性能的一些特殊要求。如开关电器的短路分断和带电操作性能，要求触头有良好的耐电弧烧蚀、耐电磨损性能，电弧转移性能，灭弧系统的导磁性能，塑料材料的耐高温、耐电弧性能等；框架断路器等需要做短时耐受电流能力试验的产品，大电流产生的电、热效应冲击是非常巨大的，制造相关零部件（轴、弹簧等）的抗拉强度、抗弯强度、硬度、弹性模量、导电率、热导率（热容量）、热膨胀系数、允许使用温度、抗熔性、绝缘性能等都密切相关，选材时必需考虑相关的性能及其参数。,1 简述,工艺性要求 此处工艺性指材料加工成零件的能力，包括金属材料机加工性能、热 处理性能、焊接性能、延展性和弯曲成形能力，塑料的成形方法和变形等,材 料的工艺操作会直接影响材料的性能，因而工艺性考虑和功能要求是密切相 连的。 可靠性要求 材料的可靠性指在期望的寿命周期内正常发挥功能不出现失效。材料的 可靠性是很难度量的，不仅取决于材料本身的固有性能，也很大程度上受材 料制造生产的配方、工艺控制，一般来说，标准材料较成熟，可靠性较高， 新的、非标准材料可靠性较低。尽管材料的可靠性很难评价，但零部件的失 效会造成产品的失效，所以设计时要综合考虑选材、零部件的（形状）设 计，工艺要求等，避免选材失当，设计缺陷及工艺要求不当而造成零部件失 效，进而导致产品过早失效。,1 简述,耐环境性要求 低压电器产品正常工作时会产生热量，某些局部的温度会高达 150以上，过电流故障情况下发热更加严重，所以导电材料要考 虑高温对材料性能的影虑响，支撑导电件的绝缘件要考虑耐热等级 不致影响绝缘性能，触头弹簧要考允许工作温度不致影响弹性，热 膨胀可能影响相邻零部件的配合或活动等。 不同材料的相容性也是必须考虑的因素，如电阻焊（点焊）是 电压电器制造常用的将两个零件连接起来的方法，不同材料焊接的 相容性必须考虑。 在不同材料制成的零部件之间有相对运动时，材料的耐磨性要 考虑匹配，在潮湿环境中不同导电材料的接触要考虑避免出现电位 腐蚀等。,1 简述,成本的考虑 实际应用中，零部件成本评估是选材的一个重要因素，材料的成 本包含： 1）材料本身的价格。一般来说，稀贵金属高于有色金属，有色金属高于钢材； 钢材中含有镍等合金元素的合金钢高于碳素钢。 2）为达到材料性能采取的工艺处理的成本。如为达到一定硬度、耐磨性而进 行热处理。而工艺成本常超过材料价格，所以应综合考虑性能要求、材料价 格、工艺成本及批量等，达到合理、有效、经济。 可采购 新产品试制及批量生产时所选材料的采购方便性对试制进度和组织生产 有直接影响，一般来说，符合国家标准的材料容易采购，低压电器行业内常用 的材料（符合行业标准）的材料容易采购。,1 简述,钢材的分类： 钢材是各类机械设备组成零件的主体材料，因而钢材的用量最大，品种最 多，适用范围最广。低压电器产品的结构零件大部分也用钢材制成。 1：按化学成分分：,2.1 钢材-分类,1、按化学成分分：,2.1 钢材-分类,2.按用途分,2 .1 钢材-分类,钢材的分类： 2.按用途分,2 .1 钢材-分类,1, ,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,简述 有色金属材料在低压电器产品材料中占有重要地位： 1.是构成低压电器产品的主要材料之一（如塑壳断路器，钢材、有色金属材料、非金 属材料约各占三分之一）； 2.直接影响低压电器产品的基本性能性能，如导电能力、温升等。 有色金属材料按化学成分可分为：铜及铜合金；轻金属及其合金；其它有色金属及 其合金。 3.1铜及铜合金 3.1.1 分类 铜及铜合金分为六大类：纯铜、高铜合金、黄铜、青铜、白铜、锌白铜。纯铜中 杂质的质量分数少于0.7%；高铜中含有少量合金元素，如铍、镉、铬、铁等，每种 合金元素的固溶度小于摩尔分数8%；黄铜、青铜、白铜、锌白铜，含有一种基本元 素，作为合金的基本组分。 3.1.2 加工铜及铜合金的供应状态代号 加工铜及铜合金的供应状态代号为：m软态；y硬态；y2