交流接觸器是電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的一種低壓控制電器。作為執(zhí)行元件,用于接通、分?jǐn)嗑€路、或頻繁的控制電動(dòng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行,是在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的低壓控制電器,主要由電磁鐵芯和觸頭兩部分構(gòu)成。鐵芯每次吸合時(shí)都產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊和摩擦,對(duì)鐵芯極面破壞性很大,為減少鐵損,鐵芯通常由冷軋硅鋼片疊成。在使用過(guò)程中,動(dòng)鐵芯與靜鐵芯接觸端面之間頻繁碰撞,承受小能量多次沖擊及交變磁力的作用,其工作端面常因疲勞剝落及磨損造成鐵芯尺寸超差而失效。對(duì)鐵芯極面進(jìn)行表面強(qiáng)化處理,增加極面的強(qiáng)度和硬度提高耐磨性、疲勞強(qiáng)度,就可以達(dá)到提高承受吸合沖擊次數(shù)的目的,提升使用效率、降低生產(chǎn)成本、保障安全生產(chǎn)。
1 QPQ工藝實(shí)驗(yàn)
1.1 試樣
試樣取自 CJ10—10交流接觸器鐵芯,鐵芯材料為D310或D3100冷軋硅鋼片。從成品鐵芯上截取厚約10~20mm的試樣,去除油漆后將待處理面磨光并用酒精清洗干凈。
1.2 工藝試驗(yàn)
QPQ復(fù)合處理技術(shù)的過(guò)程是在氮化溫度580℃保溫2h,經(jīng)過(guò)氧化后取出。
1.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)QPQ復(fù)合處理技術(shù)后,明顯提高了試樣表面硬度,由HV200-230提升至HV560-580,滲氮層深度100μm。由于滲氮層內(nèi)析出比容較大的氮化物相,產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力。表面殘余壓應(yīng)力的存在部分抵消在疲勞載荷下產(chǎn)生的抗壓力,延緩疲勞破壞過(guò)程,顯著提高疲勞強(qiáng)度。
2 使用試驗(yàn)結(jié)果
鐵芯極面在吸合時(shí)除相互受到?jīng)_擊作用外,在兩個(gè)吸合極面間還存在著摩擦。經(jīng)QPQ處理后在硅鋼片的片層間和熱軋硅鋼片表面氧化物疏松組織中儲(chǔ)存有大量的油。這些油通過(guò)浸潤(rùn)作用不斷地上升到極面,當(dāng)鐵吸合時(shí)不是兩極面直接接觸,而是通過(guò)兩極面間一層薄薄的油膜間接接觸,油膜起到了緩沖和潤(rùn)滑作用,有利于鐵芯壽命的提高。
2.1 接觸器的吸上電壓和線圈溫升試驗(yàn)
由于碳、氮原子滲入鐵芯表面,勢(shì)必會(huì)給鐵芯的電磁性能帶來(lái)一定的影響。這種影響在產(chǎn)品上主要表現(xiàn)在吸力特性吸上電壓,釋放電壓和發(fā)熱性能線圈溫升的改變上。
鐵芯經(jīng)QPQ復(fù)合處理技術(shù)處理后,接觸器的吸上電壓和線圈溫升(成品檢查控制損耗)均比未進(jìn)行QPQ處理的油漆鐵芯有所提高。但均未超出技術(shù)條件或廠控指標(biāo)的要求,即可認(rèn)為對(duì)產(chǎn)品不產(chǎn)生有害影響。鐵芯經(jīng)過(guò)QPQ處理后,雖然吸上電壓和線圈溫升有所增加,但因?yàn)闊彳埞桎撈砻嬗幸粚雍谏难趸ぃ赒PQ生產(chǎn)過(guò)程中起到了保護(hù)層作用。QPQ只是條鐵芯表面硬度,并不對(duì)鐵芯基體組織產(chǎn)生影響。
2.2 鐵芯的防腐蝕性能試驗(yàn)
采用中性鹽霧實(shí)驗(yàn)測(cè)試產(chǎn)品防腐蝕性能,鹽霧實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下。
對(duì)鐵芯工作端面進(jìn)行了QPQ復(fù)合處理技術(shù),交流接觸器使用壽命可提高 1倍以上。并且對(duì)產(chǎn)品電磁性能的影響未超出技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的要求,同時(shí)經(jīng)QPQ處理可以美化鐵芯表面外觀并提高耐腐蝕性能,因而無(wú)需再進(jìn)行油漆噴涂。
交流接觸器鐵芯主要失效形式是在小能量多次沖擊負(fù)荷及交變磁力作用下的接觸端面表層疲勞剝落。
經(jīng)QPQ技術(shù)處理的工件表面為黑色Fe3O4氧化膜,Fe2~3N化合物和Fe3O4氧化膜的結(jié)合不僅能大幅提高表面硬度抗疲勞強(qiáng)度,提高鐵芯使用壽命1倍以上,而且使得產(chǎn)品即使在大氣、鹽霧、弱酸、濃堿的復(fù)雜條件下具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。其抗腐蝕性能高于鍍鉻、鍍鎳等表面防護(hù)技術(shù)的水平,可以代替發(fā)黑、發(fā)藍(lán)、磷化和鍍鎳等傳統(tǒng)防腐蝕工藝。