Vorbind despre micro -comutatoare, toată lumea poate fi familiarizată cu ele. De fapt, sunt părți de bază foarte frecvente în dispozitivele electronice. De exemplu, ele pot fi găsite în locuri precum butoanele din telecomanda de aer condiționat și senzorii din interiorul imprimantei. Acest tip de comutator se bazează în principal pe contactele metalice pentru a porni și opri curentul, astfel încât alegerea materialelor de contact se poate spune că este direct legată de probleme practice, cum ar fi cât timp poate fi utilizat întrerupătorul și cât de sensibil este.
Acum există multe tipuri de materiale de contact pe piață, iar diferite materiale, cum ar fi aliaj de argint și aliaj de aur, au propriile caracteristici. Ce material de ales depinde de scenariul de aplicare propriu -zis și este necesar să luăm în considerare în mod cuprinzător factori precum conductivitatea și mediul de utilizare. De exemplu, cerințele pentru materialele utilizate în butoanele de elevator care trebuie să fie pornite și oprit frecvent și în echipamente de securitate care sunt alimentate doar ocazional sunt cu siguranță diferite.
Tipuri obișnuite de materiale de contact cu micro comutator
Cel mai obișnuit material pe bază de metal este contactul din aliaj de argint. Acest tip de material are o conductivitate deosebit de bună și nu este ușor de ruginit și corodat, deci este utilizat mai mult în situațiile în care este necesară o conductivitate ridicată. De exemplu, se poate observa adesea în placa de control a circuitului caselor inteligente sau în modulul de control al echipamentelor industriale. Cu toate acestea, aliajul de argint are o caracteristică că este relativ moale. Uneori, se adaugă cupru și nichel pentru a crește duritatea, astfel încât contactele nu sunt ușor uzate după utilizarea pe termen lung.
Să vorbim despre opțiunea de înaltă calitate a contactelor din aliaj de aur. După cum știm cu toții, aurul în sine are o conductivitate excelentă și o rezistență de contact foarte scăzută, astfel încât este deosebit de potrivit pentru utilizare în echipamente care necesită o precizie ridicată, cum ar fi dispozitive medicale, cum ar fi stimulatoarele cardiace. Deși costul este mult mai mare decât cel al aliajului de argint, în scenarii în care trebuie garantată stabilitatea pe termen lung, cum ar fi componentele electronice pe sateliți sau instrumente de precizie, banii ar trebui să fie încă cheltuiți.
Contacte din aliaj de cupru: Acest tip de contact are un preț relativ accesibil și o rezistență structurală suficientă și este mai frecvent în aplicațiile industriale. De exemplu, aparatele zilnice de uz casnic (cum ar fi frigidere, aparate de aer condiționat) sau imprimante, copiatoare și alte echipamente din birou, utilizarea contactelor din aliaj de cupru poate îndeplini practic cerințele de conductivitate și cerințele de performanță mecanică și nu există nicio problemă cu utilizarea zilnică.
În ceea ce privește contactele cu materiale compozite, contactele de oxid de staniu de argint sunt deosebit de de remarcat. Acest material combină avantajele conductive ale argintului cu rezistența la arc a oxidului de staniu, în special în scenarii în care sunt necesare circuite de comutare frecvente sau șocuri cu curent ridicat. De exemplu, releul din sistemul de control al ascensorului poate fi observat în multe ocazii. Rezistența sa la temperatură ridicată este potrivită și pentru utilizare în medii la temperaturi ridicate, cum ar fi dulapul de control din atelierul metalurgic.
Alte materiale compozite, cum ar fi contactele din aliaj de argint-nichel, sunt, de asemenea, un exemplu tipic. Combinând argintul și nichelul, se menține o bună conductivitate a argintului, iar contactele devin mai grele și mai rezistente la uzură. Acest tip de contact este mai potrivit pentru utilizare în echipamente de linie de asamblare cu sarcină medie sau medii obișnuite din fabrică, care pot asigura conductivitatea și nu este ușor de deteriorat prematur.
Diferențe în conductivitatea diferitelor materiale de contact
În ceea ce privește conductivitatea, există într -adevăr diferențe evidente în efectele actuale de conducere ale diferitelor materiale metalice. De exemplu, aliajele de argint funcționează cel mai bine și pot asigura trecerea rapidă a curentului, urmată de materiale din aliaj care conțin aur. Aliajele de cupru sau unele contacte cu material mixt au o eficiență de conductivitate relativ mai mică. Această diferență va afecta în mod direct viteza de răspuns a comutatorului și stabilitatea transmisiei semnalului, în special în echipamentele de precizie care trebuie pornite și dezactivate rapid, este necesar să acordați atenție selecției.
În ceea ce privește problema de rezistență atunci când trece curentul, acest indicator reflectă în mod direct calitatea conductivă a materialului. Cu cât rezistența este mai mică, cu atât este mai mică pierderea de energie și cu atât eficiența de lucru a comutatorului este mai mare. De exemplu, aliajele de aur și argint funcționează de obicei bine în această privință din cauza avantajelor lor conductoare inerente. Trebuie menționat că, deși acest tip de material are performanțe bune, costul său este relativ mare.
Impactul schimbărilor de temperatură este, de asemenea, un factor care trebuie luat în considerare. Mai ales în scenariile de utilizare la temperaturi ridicate, conductivitatea unor metale va fi redusă, ceea ce duce la o rezistență mai mare atunci când curentul trece și poate chiar să provoace un contact slab al comutatorului. Prin urmare, atunci când inginerii aleg materiale, nu ar trebui să se uite doar la datele de la temperatura camerei, dar, de asemenea, să privească performanțele sale de stabilitate în medii la temperaturi ridicate.
Relația dintre selecția materialelor de contact și mediul de utilizare
Există două dimensiuni principale pentru adaptabilitatea mediului: în primul rând, umiditatea aerului este ridicată sau există gaze corozive. Aceste condiții vor accelera oxidarea suprafeței materialului, cum ar fi echipamentele de pe litoral sau echipamentele în instalațiile chimice. În acest moment, este mai potrivit să folosiți aliaje de argint cu tratament de acoperire sau materiale de aur cu o bună rezistență la coroziune.
De asemenea, parametrul de adaptabilitate a temperaturii trebuie să fie concentrat. Pentru echipamentele care sunt în funcționare la temperaturi ridicate pentru o lungă perioadă de timp, cum ar fi piese din interiorul compartimentului motorului, ar trebui selectate aliaje speciale cu rezistență la căldură puternică; În timp ce pentru echipamentele utilizate în regiunile nordice reci, ar trebui să se acorde atenție rezistenței materialului la fisurarea fragilă la temperaturi scăzute pentru a evita un contact slab din cauza expansiunii termice și a contracției.
Selectarea materialelor în medii de vibrații și de șoc trebuie să se concentreze pe stabilitate. Când echipamentul trebuie să se ocupe de vibrații sau șoc brusc, dacă materialul de contact este suficient de stabil și cât timp poate fi utilizat devine o problemă specială care are nevoie de o atenție specială. În acest moment, selecția de materiale depinde de rezistență la duritate și la uzură. De exemplu, materialele amestecate cu argint și nichel, sau contacte cu tratamentul special de suprafață al aliajelor de cupru, caracteristicile acestor materiale sunt că acestea pot crește eficient durata de viață a componentelor comutatorului.
Conform nevoilor specifice ale diferitelor scenarii de utilizare, selecția materialelor va fi semnificativ diferită. În cazul mașinilor care de multe ori trebuie să parcurgă distanțe lungi, materialele de contact din sistemul electronic trebuie să poată rezista la temperaturi ridicate, vibrații frecvente și coroziune din diverse substanțe chimice. În acest caz, inginerii aleg de obicei aliaje pe bază de argint sau contacte de aliaj care conțin aur, care sunt mai fiabile în condiții de muncă complexe.
În ceea ce privește câmpurile de înaltă calitate, cum ar fi aerospațial, cerințele pentru materialele de contact sunt și mai stricte. De exemplu, vibrația violentă a aeronavei în timpul decolului sau schimbările extreme de temperatură în mediul spațial, în acest moment, contactele din aliaj de aur arată avantajele lor-conductivitatea este deosebit de bună, rezistența este foarte mică atunci când este în contact și nu este ușor să aveți probleme în medii de temperatură ridicată, astfel încât acest tip de material metalic prețios a devenit alegerea standard pentru echipamentul aerospață.
Considerarea rezistenței la uzură în selecția materialelor de contact
În timpul funcționării comutatorului, contactele vor experimenta diverse forme de pierdere, cum ar fi pierderea cauzată de frecarea fizică, daunele arcului cauzate de contactul curent și coroziunea cauzată de reacția de oxidare. Înțelegerea modului în care apar aceste uzuri ne va ajuta să găsim soluții materiale mai durabile.
În prezent, evaluarea dacă un material este rezistent la uzură depinde în principal de mai mulți indicatori, cum ar fi duritatea și netezimea materialului în sine și de datele de testare a rezistenței la uzură efectuate în laborator. În general, materialele cu o duritate ridicată nu sunt ușor de zgâriat, iar cu cât suprafața este mai lină, cu atât fricțiunea va fi mai mică. Abordarea mai populară acum este îmbunătățirea performanței prin ajustarea formulei materialului sau efectuarea unui tratament special la suprafață. De exemplu, unii producători vor placa o peliculă subțire de aur pe suprafața aliajului de argint, care poate preveni rugina și reduce uzura, care este o soluție câștig-câștig.
Completare între costurile și performanța materialului de contact
Diferența de preț a diferitelor materiale trebuie calculată cu atenție, nu numai luând în considerare costul materiei prime în timpul producției, dar și luând în considerare costul întreținerii și înlocuirii ulterioare. De exemplu, deși prețul inițial de achiziție al unui anumit material este ieftin, dacă trebuie înlocuit la fiecare câteva zile, poate fi mai scump în general.
În ceea ce privește scenariile specifice de utilizare, instrumentele de precizie de înaltă calitate au cerințe ridicate pentru conductivitate și durabilitate. În acest moment, ar trebui să fie selectate materiale de înaltă calitate, cum ar fi aliaje de aur. Pe de altă parte, comutatoarele aparatelor obișnuite de uz casnic pot răspunde practic nevoilor cu aliaje de cupru sau materiale pe bază de argint, iar costul este mult mai rentabil. Cheia este de a găsi un echilibru între performanță și cost cu care toată lumea este mulțumită, cum ar fi înlocuirea unui singur metal cu un material compus sau realizarea unor optimizări în proiectarea structurală, astfel încât acesta să nu afecteze efectul de utilizare și să economisească un buget.
Concluzie și perspective
În general, acum toată lumea rezolvă în principal problema selecției materialelor de contact prin îmbunătățirea materialelor și inovația procesului. Cu toate acestea, performanța soluțiilor existente în condiții de muncă extreme mai are loc pentru îmbunătățiri, cum ar fi problemele de durabilitate în medii curente de suprasarcină sau umiditate ridicată. În viitor, odată cu dezvoltarea științei materialelor, poate o soluție mai ideală poate fi găsită pentru a face componente de comutare atât economice, cât și durabile.
Acest studiu discută în principal diferitele tipuri de materiale cu punct de contact microswitch, cum ar fi diferențele în efectele conductive ale aliajelor comune de argint și ale materialelor compozite pe bază de cupru. Se poate remarca faptul că există o corelație strânsă între performanța materială și scenariile de utilizare. De exemplu, ar trebui acordată o atenție specială proprietăților anti-oxidare ale materialelor în medii de temperatură ridicată și umiditate ridicată. Pentru scenarii care necesită funcționare frecventă, rezistența la uzură a materialelor devine un indicator care trebuie luat în considerare la selectare.
Din tendința de dezvoltare, odată cu îmbunătățirea tehnologiei de fabricație și strângerea politicilor de protecție a mediului, selecția materialelor cu punct de contact se îndreaptă către performanțe ridicate și costuri reduse. Ceea ce este deosebit de interesant este faptul că se poate spune că aplicarea de noi procese, cum ar fi acoperirea nano și dezvoltarea materialelor compozite pentru a oferi mai multe posibilități de selecție a materialelor. Mai simplu spus, este să găsiți materiale noi care să îndeplinească cerințele de protecție a mediului și să aibă proprietăți conductoare bune.
Atunci când faceți selecții specifice, mai multe aspecte trebuie luate în considerare în același timp, cum ar fi conductivitatea, durata de viață și controlul costurilor. Este demn de remarcat faptul că diferite scenarii de aplicare se concentrează diferite asupra performanței materiale. De exemplu, echipamentele industriale acordă mai multă atenție stabilității, în timp ce electronica de consum poate acorda mai multă atenție controlului costurilor. De asemenea, este recomandat să acordați mai multă atenție noilor evoluții în domeniul materialelor, cum ar fi anumite aliaje noi sau tehnologii de tratare a suprafeței, astfel încât să aveți alternative mai potrivite atunci când trebuie să faceți o alegere.
