هزینه-استراتژی کاهش برای نصب‌کننده‌های الکتریکی: چگونه پرچ‌های نقره‌ای دو فلزی و تری‌متال هزینه‌های مواد را کاهش می‌دهند

پرچ‌های تماسی نقره‌ای دو فلزی از یک لایه تماس مبتنی بر نقره-تنها در جایی استفاده می‌کنند که رابط سوئیچینگ به آن نیاز دارد، در حالی که ساقه از یک فلز رسانای کمتر-مانند مس تشکیل شده است. در مقایسه با یک پرچ نقره ای جامد، این ساختار می تواند مصرف نقره را در حالی که سطح تماس مشخصی را حفظ می کند، کاهش دهد، و هد سرد می تواند لایه نقره و ساقه رسانا را در یک جزء مکانیکی تشکیل دهد.

برای OEM های الکتریکی، سوال مهندسی صرفاً قیمت نقره به ازای هر کیلوگرم نیست. مدل هزینه مربوطه شامل جرم نقره در هر قطعه، ضخامت لایه نقره-، مقاومت در برابر تماس الکتریکی، استحکام پیوند مکانیکی، تحمل ابعادی، وظیفه سوئیچینگ، و بازده تولید است.

جرم نقره، ترکیب AgSnO2 و وظیفه سوئیچینگ IEC 60947

بخش نقره ای یک تماس الکتریکی مستقیماً به هزینه مواد کمک می کند. در یک پرچ جامد-نقره، بدنه کامل پرچ حاوی نقره یا آلیاژ نقره است. در ساختار دو فلزی، آلیاژ نقره در سطح تماس کار متمرکز می شود در حالی که ساقه نگهدارنده از مس یا زیرلایه رسانای مشخص دیگری استفاده می کند.

برای یک مهندس تدارکات، محاسبه مربوطه به صورت زیر است:

هزینه نقره هر قسمت=جرم نقره در هر قسمت × قیمت خرید نقره

بنابراین، کاهش حجم نقره غیرضروری می‌تواند قرار گرفتن در معرض نوسانات قیمت فلزات گرانبها- را بدون تغییر خودکار مواد تماس کار کاهش دهد.

مواد تماس معمولی ممکن است شامل موارد زیر باشد:

ترکیب صحیح به جریان بار، ولتاژ، جریان هجومی، فرکانس سوئیچینگ، عمر الکتریکی، نیروی تماس و انرژی قوس بستگی دارد. جرم نقره کمتر به خودی خود عمر الکتریکی معادلی را نشان نمی دهد.

30 تا 50 درصد نقره{2}}با صرفه جویی در اهداف طراحی و استفاده از مواد

برای هندسه های تماس دو فلزی مناسب، متمرکز کردن آلیاژ نقره در سطح کار می تواند مصرف نقره را در مقایسه با ساختار جامد-نقره کاهش دهد. هدف طراحی 30 تا 50 درصد صرفه جویی در نقره ممکن است برای هندسه های انتخاب شده قابل دستیابی باشد، اما درصد واقعی باید از حجم نقره نهایی محاسبه شود و در برابر طرح تماس جامد اولیه-تأیید شود.

محاسبه باید بر اساس موارد زیر باشد:

• ضخامت لایه نقره-به میلی متر یا میکرومتر
• قطر سر تماس بر حسب میلی متر
• چگالی آلیاژ نقره بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب
• حجم ساقه مسی بر حسب mm³
• وزن جزئی تمام شده بر حسب میلی گرم یا گرم
• بازده مواد پس از سرد شدن
• تحمل ابعاد نهایی بر حسب میلی متر

این رویکرد به تیم‌های تدارکاتی به جای تکیه بر درصد اسمی «نقره-صرفه‌جویی»، یک مدل هزینه قابل اندازه‌گیری-می‌دهد.

عنوان سرد دو فلزی، در{0}}شکل گیری قالب، و هندسه تماس IEC 60947

هد سرد سر تماس و ساقه را از طریق تغییر شکل پلاستیکی کنترل شده به جای ماشینکاری هندسه نهایی از یک میله جامد تشکیل می دهد. برای پرچ های تماسی نقره ای دو فلزی، فرآیند باید سطح مشترک بین آلیاژ نقره و بستر مس را در حین برهم زدن، سربندی، برش و شکل گیری نهایی کنترل کند.

متغیرهای اصلی فرآیند عبارتند از:

• ضخامت لایه نقره-:با توجه به طراحی تماس کنترل می شود.
• قطر خالی:بر جریان مواد و حجم سر تأثیر می گذارد.
• کاهش سرفصل:تغییر شکل و فشار رابط را تعیین می کند.
• ترخیص ابزار:فلاش، ترک خوردگی و تغییرات ابعادی را تحت تأثیر قرار می دهد.
• روغن کاری:بر اصطکاک و جریان مواد تأثیر می گذارد.
• تراز قالب:تمرکز بین لایه تماس و ساقه را کنترل می کند.
• هندسه سر نهایی:باید با مکانیزم رله یا سوئیچینگ مطابقت داشته باشد.

برای تولید با حجم بالا، شکل‌دهی تدریجی و بازرسی خودکار می‌تواند تنوع بین پرچ‌ها را کاهش دهد.

انتخاب لایه AgSnO2 88/12، AgNi و نقره- با تغییر بار

AgSnO2 و AgNi را صرفاً به دلیل اینکه حاوی نقره هستند انتخاب نکنید. رفتار سوئیچینگ آنها متفاوت است زیرا ذرات اکسید و نیکل بر فرسایش قوس الکتریکی، تمایل جوشکاری، سختی و انتقال مواد تأثیر می گذارد.

درجه دقیق AgSnO2، مانند سیستم اسمی Ag/SnO2 88/12، باید همراه با استاندارد مواد قابل اجرا و گواهی مواد تامین کننده مشخص شود.

نقاط تماس Trimetal و مهندسی لایه میانی-

یک نقطه تماس تری متال می تواند یک ماده میانی بین آلیاژ تماس و ساقه مس ایجاد کند. لایه میانی را می توان برای مدیریت تغییر شکل، رفتار پیوند، انبساط حرارتی یا انتشار مواد استفاده کرد.

برای مشخصات تدارکات، نقشه باید مشخص کند:

• آلیاژ تماسی
• مواد لایه میانی-
• مواد ساقه
• ضخامت لایه جداگانه
• ارتفاع کلی سر
• قطر پرچ
• قطر ساقه
• تحمل هم مرکزیت
• وضعیت سطح
• روش تست مکانیکی مورد نیاز

ساختار سه‌متالی را به‌عنوان تنوع زیبایی از پرچ دو فلزی در نظر نگیرید. توالی رابط رفتار تغییر شکل را در طول سرد شدن تغییر می دهد و بنابراین نیاز به اعتبار سنجی فرآیند دارد.

فشار رابط، نسبت تغییر شکل و منطق تست ASTM E8 / ISO 6892

هدینگ سرد فشار مکانیکی را در سطح مشترک بین فلزات غیر مشابه ایجاد می کند. پنجره فرآیند باید به اندازه کافی عریض باشد تا بدون ایجاد ترک، فلاش بیش از حد، یا جریان ناپایدار مواد، اتصال حاصل شود.

سه متغیر نیاز به توجه ویژه دارند:

• فشار رابط:تغییر شکل ناکافی می تواند پیوند ضعیف یا فضای خالی ایجاد کند. تغییر شکل بیش از حد می تواند باعث ایجاد ترک خوردگی یا جابجایی کنترل نشده مواد شود.
• نسبت کاهش:رابطه بین ابعاد خالی اولیه و هندسه سر نهایی میزان تغییر شکل پلاستیک را تعیین می کند.
• سختی مواد:تفاوت سختی بیش از حد بین آلیاژ تماسی و بستر مس می تواند توالی تغییر شکل را تغییر دهد.

صلاحیت مکانیکی باید روش آزمایش، هندسه نمونه، جهت بارگذاری و محل شکست را مشخص کند. ASTM E8 یا ISO 6892 ممکن است برای آزمایش‌های مکانیکی فلزی مرتبط باشد، اما یک روش برش پرچ اختصاصی یا کشیدن{3} ممکن است نماینده‌تر برای تماس نهایی باشد.

در قالب پرچ و تمرکز در 0.01 ± میلی متر

در شکل‌دهی قالب می‌تواند چندین عملیات شکل‌دهی را در یک دنباله کنترل‌شده ادغام کند. برای کنتاکت های الکتریکی، تمرکز بین ناحیه تماس نقره و ساقه مسی هم بر موقعیت مونتاژ و هم بر استفاده از مواد تأثیر می گذارد.

بازرسی ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• قطر ساقه: میلی متر
• قطر سر: میلی متر
• ارتفاع سر: میلی متر
• ضخامت لایه نقره-: میکرومتر
• تمرکز: میلی متر
• ارتفاع سوراخ: میکرومتر
• زبری سطح: Ra μm

بازرسی بینایی خودکار می‌تواند انحراف ابعادی را در سرعت تولید شناسایی کند، در حالی که نمونه‌برداری با تجهیزات CMM، تأیید ابعاد{0}}با وضوح بالاتر را برای ویژگی‌های حیاتی فراهم می‌کند.

RoHS، REACH، IATF 16949، و قابلیت ردیابی مواد

برای کاربردهای خودرویی و الکتریکی، انطباق مواد باید به مقدار تولید واقعی متصل شود.

یک سیستم ردیابی باید به این موارد مرتبط باشد:

مقدار مواد اولیه → سرد-سری دسته → وضعیت ابزار → سابقه بازرسی → بسته بندی → حمل و نقل

در صورت لزوم، اسناد ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• گواهی مواد
• اعلامیه RoHS
• اعلامیه REACH
• سابقه عملیات آبکاری یا سطح{0}}
• گزارش بازرسی ابعادی
• گزارش تست مکانیکی
• گزارش تست برق
• شماره دسته تولید

این مستندات به ویژه زمانی مرتبط است که هندسه تماس یکسان در چندین رله یا سکوی سوئیچینگ عرضه شود.

استفاده از نقره، تلفات ماشینکاری، و تست محیطی ASTM B117

هزینه مواد باید همراه با بازده تولید ارزیابی شود. ماشینکاری یک جزء جامد-نقره می‌تواند تراشه تولید کند و ضایعات را پردازش کند، در حالی که هد سرد تقریباً هندسه شکل-شبکه- را با استفاده از مواد کاملاً متفاوت تشکیل می‌دهد.

آزمایش‌های محیطی مانند ASTM B117 ممکن است برای ارزیابی خوردگی مرتبط باشد، زمانی که مجموعه تماس شامل سطوح رسانا، پوشش‌ها، یا رابط‌های{1}}فلزی غیرمشابه باشد. نتایج ASTM B117 نباید به عنوان پیش‌بینی مستقیم عمر سوئیچینگ الکتریکی تفسیر شود.

کمترین هزینه مواد لزوماً کمترین هزینه کل قطعه نیست. ضایعات، عمر ابزار، بازده مونتاژ، زمان بازرسی، صلاحیت الکتریکی و خطر بازگشت میدان{1} باید در مدل تدارکات گنجانده شود.

جهت سرد در مقابل چرخش برای تماس های الکتریکی با حجم بالا

برای پرچ‌های تماس الکتریکی کوچک، مزیت اقتصادی هد سرد با افزایش تقاضای سالانه مهم‌تر می‌شود، زیرا هزینه‌های ابزارآلات در یک مقدار تولید بزرگ‌تر توزیع می‌شود.

پرچ های نقره دو فلزی و سه فلزی یک مسیر مهندسی مواد-برای کاهش حجم نقره غیرضروری و در عین حال حفظ یک رابط تماس الکتریکی تعریف شده ارائه می کنند. کاهش هزینه ناشی از کنترل جرم نقره است، نه از جایگزینی ساده فلز ارزان‌تر در سطح تماس.

بنابراین، برای برنامه‌های OEM الکتریکی، ارزیابی باید انتخاب مواد AgSnO2 / AgNi، ضخامت لایه نقره، تغییر شکل سرد-، استحکام پیوند رابط، مقاومت تماس، قابلیت ابعادی، آزمایش عمر الکتریکی و قابلیت ردیابی تعداد زیادی را ترکیب کند.

برای تولید با حجم بالا، مسیر تولید ترجیحی باید تنها پس از ایجاد اقتصاد کامل قطعه انتخاب شود: استفاده از مواد، ابزارآلات، زمان چرخه، بازرسی، بازده، هزینه صلاحیت، و تقاضای سالانه.

چگونه ضخامت لایه نقره-در پرچ های تماسی نقره دو فلزی اندازه گیری می شود؟

ضخامت لایه نقره معمولاً توسط مقطع متالوگرافی-، اندازه‌گیری نوری کالیبره شده، یا سایر روش‌های بازرسی معتبر تأیید می‌شود. نقشه باید ضخامت مورد نیاز بر حسب میکرومتر و تحمل مجاز را مشخص کند.

آیا پرچ های تماسی نقره ای دو فلزی می توانند مصرف نقره را 30 تا 50 درصد کاهش دهند؟

کاهش 30 تا 50 درصدی را می توان برای هندسه های منتخب زمانی که لایه نقره در سطح تماس کاری متمرکز می شود، به دست آورد. صرفه جویی واقعی باید از حجم نقره تمام شده محاسبه شود و در برابر طرح اولیه نقره جامد-تأیید شود.

خریدار چه اسنادی را باید از یک IATF 16949 درخواست کند-با تامین کننده پرچ تماس بگیرد؟

گواهی قابل اجرا IATF 16949، گواهی مواد، اعلامیه‌های RoHS/REACH، گزارش ابعادی، داده‌های تست پیوند، تماس{1}}نتایج مقاومت، فرآیند{2}}اسناد کنترلی، و سوابق ردیابی تعداد تولید-را درخواست کنید.

برای نقل قول فوری درپرچ های تماسی نقره ای دو فلزی، نقشه CAD، مواد مورد نیاز، حجم سالانه و وظیفه الکتریکی هدف را برای بررسی فنی و هزینه تولید ارسال کنید.