提高灭弧室抗拉强度的分析

林彩麟

（江门市大光明电力设备厂有限公司，广东江门 529100）

提高灭弧室抗拉强度的分析

林彩麟

（江门市大光明电力设备厂有限公司，广东江门 529100）

通过对灭弧室进行力学测试和对其进行抗拉强度的分析，采用增大冲头角度和错位铆接方法改变对灭弧室的铆接工艺，增大其抗拉强度。试验结果表明，采用错位铆接方法能稳定、有效的提高灭弧室的抗拉强度。

灭弧室；铆接；抗拉强度

灭弧室是断路开关的一个重要零件，它在低压断路开关的主要作用是间断电弧，起灭电弧作用，保证开关的安全运作。当开关闭合或脱扣时，在触点间会产生电弧，特别是在电路产生短路时，电弧会随着电流的增大而增大，当电流增大到某一程度时，开关中的动触头会由于电弧产生的高温而熔化。此时，在灭弧室的空间中产生大量的气体，气体随着温度的升高而膨胀，对灭弧室两边的支撑板产生一个由内向外的扩张力。如果灭弧室的抗拉强度不足，也就是说当扩张力大于抗拉强度时，灭弧室就被破坏而松散，起不到消灭电弧的作用。这就直接影响整个开关的安全使用和性能。因此，这就需要铆接后的灭弧室必须具有足够的抗拉强度。

1 灭弧室概况

图1 栅片零件图

1.1 组成

灭弧室是由栅片和支撑板组成的。栅片是用SPCC冷扎钢卷材料冲压出来，再经过除油、清洗、电镀等工艺而成的，而支撑板是用绝缘的D324玻璃玻板冲压而成。不同类型的灭弧室由不同类型的栅片和支撑板铆接而成。生产中有四类型：S1、S2、S3、S5。不同类型的灭弧室其计算安全抗拉强度不同，如S1灭弧室的计算安全抗拉力δ≥250 N。下面以S1灭弧室为例对其抗拉强度进行分析。图1至图3为S1灭火室组成零件图，图4为S1灭火室组装图。

图2 栅片零件图

图3 支撑板零件图

1.2 铆接过程

灭弧室的铆接首先将栅片插装在夹具（图6示意图所示）上，再在栅片的两边小脚上装上左右支撑板，然后再放进铆接模具中通过铆接冲头（图5所示）进行倾压铆接。铆接倾压力P= 2～4 MPa，冲头是采用双齿，角度为60°的冲头，冲头材料为SKH51。

2 抗拉强度分析

2.1 抗拉强度测试

图4 灭弧室铆接组装图

仪器：桂林瑞特设备有限公司生产的数控全自动拉压弹簧试验机。

图5 铆接冲头图

规格型号：TCD-A-500 N，该仪器具有测试精度高，量程范围大，数字显示直观准确，性能稳定，操作方便等特点。

主要技术指标：

（1）测试范围：15～500 N；

（2）行程：500 mm；

（3）力值精度：±0.5%；

（4）力示值重复性误差：±R≤0.5%；

（5）力值分辨率：0.02 N；

（6）位移分辨率：0.01；

（7）压盘盘经：ϕ120 mm；

（8）上压盘孔径：ϕ12 mm；

（9）下压盘孔径：ϕ10 mm；

（10）保险管：5 A；

（11）加载方式：数控电机自动加载；

图6 铆接夹具示意图

（12）电源：220VAC±10%，600 W。

按原来的铆接模具和铆接工艺生产的S1灭弧室，随机抽样28只进行抗拉强度试验（单位：N），试验结果如表1所示。

表1 改进前抗拉强度测试数据表

以上测试结果表明，目前状况下S1灭弧室抗拉强度不稳定，存在小于安全抗拉强度250 N现象。在一定情况下会出现破坏开关的可能性，甚至会影响到使用者的安全。这是在生产中不允许的，需要通过改变现有工艺来实现其符合抗拉强度的要求。

2.2 影响抗拉强度的因素

抗拉强度是指灭弧室在受到气体膨胀时所承受的由内向外扩张力。安全抗拉强度是指当气体膨胀到最大时将破坏灭弧室，使灭弧室松散的临界扩张力。影响抗拉强度的主要因素有设备、原材料、铆接工艺等。

设备主要是指倾压铆压机、模具、夹具等。原材料是指栅片和支撑板。铆接工艺主要是指铆压力、铆接方法、工序操作顺序等。

3 改造原则

（1）从改造工作量方面考虑，尽可能减少改造的工作量；

图7 改造后铆接冲头图

（2）从改造经济方面考虑，尽可能降低改造的费用；

（3）从产品使用方面考虑，不能影响到零件使用的各方面性能。

因此，改造过程必须三者兼顾。

4 工艺分析

影响灭弧室铆接抗拉强度的主要原因是铆压栅片的双齿冲头角度。当铆压力一定时，冲头角度过大会导致栅片与支撑板铆接时不到位出现内侧间隙配合，使灭弧室横向铆接不紧密，抗拉强度不足。冲头角度过小，其一会导致栅片小脚与支撑板配合孔间出现过渡配合或间隙配合，使灭弧室纵向铆接不紧密，抗拉强度不足；其二影响冲头本身的强度，损坏冲头。采用大角度冲头，加大铆压力会破坏支撑板，或使灭弧室铆接产生错位变形，影响装配和使用。采用小角度冲头，加大铆压力会使灭弧室产生铆接错位变形，或使栅片镀层脱落，影响使用和装配。

图8 改造前下模示意图

5 改造方案

5.1 减小冲头角度

将冲头角度由原来的60°改为40°，如图7所示。

5.2 加装电磁阀

在铆接模具下模加装电磁阀。用于铆接时在二次铆压中使夹具产生错位铆接，从而使灭弧室的栅片小脚实现错位铆压，达到完全满足改造原则和铆接工艺的要求。图8和9分别是铆接模具下模加装电磁阀前后示意图。

图9 改造后下模示意图

错位铆压过程：当夹具进入模具底部进行第一次铆压后，按下控制电磁阀的按钮，电磁阀通电后动作顶出滑块，再进入夹具直到滑块所在上图模具下模的虚线处（滑块凸出模腔底部1 mm），然后再进行铆压。图10与11分别是铆接后示意图。

6 现行操作试验实测值

改变铆接工艺后，生产32只灭弧室进行破坏性测试，抗拉强度如表2所示(单位：N)。

以上测试结果表明，S1灭弧室的抗拉强度均

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