摘要：由于接触器产品的特点主要是负载大（额定负载在50A～1000A），抗过负载能力强（8 倍额定负载），可广泛的用于强功率负载的切换电路中。因此，为保证接触器安装和连接的可靠性，接触器外引出端安装方式大多采用螺柱式安装。但接触器在安装过程中，经常会出现由于操作不当，超出螺柱力矩强度，造成引出端螺柱变形、断裂和滑丝，导致产品无法使用。因此如何从接触器引出端结构设计和钎焊工艺入手提高引出端抗扭强度成为当务之急。
关键词：接触器引出端；力矩；钎焊工艺；提高；
一、接触器引出端问题描述
下面以某型接触器试制过程中出现的典型问题为例，探讨从设计和工艺方面进行改进。
该型接触器在安装外接插片时出现触点引出端M6螺柱断裂、滑丝等问题（见图1），经了解发现，在接触器安装过程中，操作人员未按要求使用力矩扳手在指定力矩下进行操作，导致力矩过大，将螺柱拧断及滑丝。
.png)
图1 失效样品示意
二、问题产生原因分析
对接触器螺栓引出端进行分析和强度测试，认为M6接线柱断裂和滑丝的主要原因是该产品的螺栓引出端在设计之初，M6接线柱为了提高导电性，保证与静簧片（紫铜T2）钎焊的牢固度，选用的是黄铜（H65）材料整体加工（见图2），因此导致引出端力矩强度只能达到6N.m，超过6N.m就会出现断裂、滑丝等问题。
.png)
图2 改进前螺柱引出端静簧组件结构示意图
三、设计改进方案
通过对失效样品的分析，认为该接触器引出端结构设计不合理，引出端力矩强度指标偏低，需对引出端结构重新进行设计。
新设计方案将螺柱由整体式改为分体式（见图3），即M6接线柱改为不锈钢（0Cr18Ni9）材料，端子仍为黄铜（H65）材料，静簧片仍为紫铜（T2）材料。虽然不锈钢材料导电性低于黄铜材质零件，但力矩强度高，能达到GJB1461规定的8N.m要求，有较高的设计冗余度，综合考虑设计改进方案可行。
.png)
（剖视图） （立体图）
图3 改进后螺柱引出端结构示意图
四、方案实施过程中出现的问题及解决措施
1、方案一的实施过程：
首先将接线柱、端子、静簧片装配成一体后，放入真空钎焊炉中进行整体真空钎焊，焊接过程如图4所示。
.png)
图4 螺柱引出端真空钎焊示意图
由于真空钎焊温度在800℃以上，真空钎焊后黄铜、紫铜材料零件变色，紫铜材料在高温下退火、硬度降低，黄铜材料零件变形（高温下锌元素析出），达不到设计要求，具体情况如下图5所示。
.png)
图5 真空钎焊零件（左边）与未焊接零件（右边）对比图
2、方案二的实施过程：
由于采用真空钎焊工艺造成紫铜材料硬度降低，黄铜材料变形，因此重新制定装配工艺，在双管扩散炉（氢气保护）内对端子和接线柱零件进行试焊，焊接后零件未发生变形（见图6），但是对其进行力矩强度测试时，试焊接的10件成品不锈钢螺柱在8N.m力矩下均发生松动脱落情况，仍然达不到设计要求。
.png)
图6 氢气保护焊接零件
3、方案三的实施过程：
3.1方案三的试制
根据以上2个方案在实施过程中出现的问题，我们对设计方案和焊接工艺重新进行了调整，首先调整端子和接线柱设计，将端子内螺纹由通孔改为沉孔，并相应修改接线柱设计（见图7）。
.png)
改前（端子内螺纹为通孔） 改后（端子内螺纹为沉孔）
图7 接线柱及端子改进示意图
同时将装配工艺方案调整为：先将镀银后的静簧片和端子在钎焊机上进行钎焊连接，随后将钎焊好的部件和镀镍后的接线柱装配后，在加热台上使用高温焊膏进行焊接形成一体结构，具体实施过程如下图8所示：
.png)
图8 方案三工艺实施示意图
.png)
图9 焊接后静簧组件成品
3.2方案三实施后的测试
3.2.1静簧组件的测试
按方案三批量生产一批静簧组件（见图9），随机抽取两种静簧组件共12件按GJB1461规定对引出端螺柱进行8N.m力矩强度测试，未出现接线柱滑丝、松动、断裂等问题。随后将力矩强度提高至10N.m进行测试，12件零件均未出现滑丝、松动、断裂的问题，该方案达到设计要求。
3.2.2成品试验验证
装配某型接触器4只，将改进后的静簧组件装入，完成后随机抽取3只于进行了试验，未出现M6接线柱松动等异常情况，且试验结束后各项参数测试合格，说明改进措施实施后可以满足产品性能的要求。
具体试验情况如下表所示：
.png)
五、结束语
通过本次针对接触器接线柱的设计和工艺研究、改进，根本解决了相同结构接线柱在使用过程中的滑丝和断裂问题，具有很好的应用和推广价值，取得了良好的效果。同时对各种常用钎焊工艺的优缺点和使用条件也进行了有益的探索，积累了宝贵的经验，对今后在设计过程中选择合适的钎焊工艺提供了积极的理论和数据支持，有利于进一步优化接触器设计。
参考文献 ：
[1]Κ型接触器的技术维修与保养[J]. А.Ф.Новиков,宋忠明.国外机车车辆工艺.2018(06)
[2]新型LC接触器的接线问题[J]. 王志刚.内燃机车.2004(11)
[3]轨道交通车辆低压配电接触器选型方法[J]. 欧阳瑞璟,文永亮,朱明亮,齐龙.城市轨道交通研究.2017(02)
[4]新型LC接触器烧损原因分析[J]. 王志刚.铁道机车车辆工人.2004(09)
个人简介：朱志强，1973年1月，男，汉，北京人，大专，工程师。研究方向:继电器、接触器设计及工艺研究。