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汽车继电器AgMeO触头材料抗电弧熔焊能力的研究

作　者: 傅江华
导　师: 熊惟皓
学　校: 华中科技大学
专　业: 纳米科学与技术
关键词: AgMeO触头电弧熔焊熔池流动数值分析添加元素
分类号: TM58
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

电触头是继电器的关键部件之一,其性能直接关系到继电器的可靠性。随着欧盟环保指令的实施,以及汽车供电系统由14V升高到42V的趋势,汽车继电器的服役条件对电触头材料提出了更加苛刻的要求。在触头的各种失效形式中,最为严重的是电弧放电导致的触头熔焊。对熔焊现象进行理论上的分析,能够为触头材料的开发提供指导。本文对触头电弧熔焊中的传热与流动过程进行了数值分析,讨论了相关因素对AgMeO触头材料抗熔焊能力的影响。通过建立圆柱形触头受电弧作用的轴对称模型,采用有限体积方法求解了触头熔池的温度场、速度场和浓度场。计算分析表明,电弧作用在触头的局部,熔池体积小,但温度梯度大,约107K/m的数量级,温度变化剧烈,约107K/s的数量级。改变MeO的热导率、比热、分解温度和分解热,对触头的抗熔焊能力影响很小。触头熔池中的流体流动主要由表面张力驱动,电磁力和浮力的影响不大。负温度系数的表面张力使熔池中的流体从中心流向边缘,熔池变宽变浅;正温度系数的表面张力使熔池中的流体从边缘流向中心,熔池变窄变深。流动使触头表面的MeO颗粒含量升高,MeO的颗粒越大,在触头表面的富集效应越显著。触头表面的MeO富集使熔化面积增加,而熔焊强度下降。为了改善材料的抗熔焊能力,应该添加适当的元素改变电弧特性,使燃弧时间缩短,电弧半径扩大;还可添加活性元素改变触头材料的表面张力温度系数,使熔池的形状发生改变。本文中还设计了一套触头动作模拟装置,可用于测试触头材料的抗熔焊能力。采用电磁铁和弹簧控制触头的往复运动,接触压力可调,熔焊力可测,触头装拆方便。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 课题背景及研究意义  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
  1.3 本文主要研究内容  18-20
2 触头熔焊的传热分析  20-34
  2.1 引言  20-21
  2.2 触头温度场计算方法  21-26
  2.3 计算结果及分析  26-33
  2.4 本章小结  33-34
3 触头熔焊的流动分析  34-50
  3.1 引言  34-35
  3.2 熔池流动的计算方法  35-39
  3.3 计算结果及分析  39-48
  3.4 本章小结  48-50
4 触头熔焊性能的测试  50-58
  4.1 引言  50
  4.2 测试原理  50-55
  4.3 测试装置及结果  55-57
  4.4 本章小结  57-58
5 全文总结  58-60
  5.1 全文主要结论  58-59
  5.2 本文的创新点  59
  5.3 研究展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-66
附录一攻读硕士期间发表和待发表的论文  66-67
附录二部分源程序  67-70

汽车继电器AgMeO触头材料抗电弧熔焊能力的研究

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