開關(guān)電器觸頭材料噴濺侵蝕模型研究及其試驗.pdf

1、本文主要研究了噴濺侵蝕現(xiàn)象，建立了噴濺侵蝕量與材料性質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系模型。為研究噴濺侵蝕特征，文章建立了熔池流動與傳熱模型，計算了液態(tài)熔池流速場的分布，分析了熔池流動特征。計算結(jié)果表明:熔池中部分流動區(qū)域處于紊流區(qū)，它是噴濺的易發(fā)區(qū)和集中區(qū)。一方面紊流流體瞬時速度存在不規(guī)則性和隨機性，它直接導(dǎo)致噴濺現(xiàn)象在微觀上具有隨機性和離散性；另一方面紊流流體的時平均速度具有統(tǒng)計規(guī)律使熔池噴濺量在宏觀上具有統(tǒng)計規(guī)律。根據(jù)噴濺現(xiàn)象的上述特性，論文建立了

2、兩種噴濺侵蝕模型：基于能量漲落的噴濺侵蝕模型和基于概率統(tǒng)計的噴濺侵蝕模型。基于能量漲落的噴濺模型指出噴濺是熔池動能與表面張力束縛能的競爭的結(jié)果，只有液滴動能超過了熔池表面張力束縛能才有可能發(fā)生噴濺現(xiàn)象。為此，模型分析了熔池的受力情況，討論了熔池的受力與熔池動能和表面張力束縛能的關(guān)系，最后得出了熔池動能、表面張力束縛能與噴濺量大小的定量關(guān)系。模型仿真結(jié)果表明：①觸頭發(fā)生噴濺侵蝕時，噴濺率存在突變現(xiàn)象；②當(dāng)觸頭材料的粘滯系數(shù)介于0.1～1.

3、0之間時，粘滯系數(shù)的變化對材料噴濺量有很大影響；當(dāng)粘滯系數(shù)小于0.1時，它的變化對噴濺幾乎沒有影響。從概率統(tǒng)計的角度考慮，紊流、熔池氣泡的逸出和熔池暴沸是影響噴濺概率的主要因素，噴濺概率由熔池大小、幾何尺寸和熔池溫度這三個基本參量唯一決定。在此結(jié)論的基礎(chǔ)上，文章討論了熔池基本參數(shù)與噴濺概率的關(guān)系，建立了能計算噴濺量相對大小的概率統(tǒng)計噴濺侵蝕模型。計算發(fā)現(xiàn)：由兩種純金屬構(gòu)成的復(fù)合材料，難熔金屬含量越多，噴濺量越??；計算還發(fā)現(xiàn)，增大密度、比

4、熱、熔化潛熱和熔點等有利于減少噴濺侵蝕。為了驗證模型的正確性，文章選擇AgSnO2、AgNi10、AgNi0.15三種材料分別進行了阻性、感性和燈負載條件下的侵蝕試驗。試驗測量了觸頭侵蝕量和表面成分的變化，拍攝了觸頭表面的微觀侵蝕形貌。結(jié)果表明：在三種負載條件下，三種材料侵蝕量的大小均為AgSnO2