（陕西宝光真空电器股份有限公司 陕西宝光 721006）
摘要：直流老炼因其电弧能量大、老炼较为彻底的优点被越来越广泛地应用，但直流老炼造成的模具烧蚀现象却不能忽略。本文通过对直流老炼烧蚀的原因进行分析，从模具结构角度进行优化，从而解决或减轻模具烧蚀的问题。
关键词：直流老炼；螺纹烧蚀；焦耳定律
0 引言
一直以来，直流老炼因其电弧能量大，可以改变触头表面铜铬颗粒的分布、提高灭弧室开断能力的优点而被广泛的应用。但任何事物都有其两面性，它有提高开断能力的优点，也有易造成灭弧室触头蒸发、直流老炼模具螺纹易烧蚀的现象。本文就围绕直流老炼模具螺纹烧蚀这一现象展开研究，先对模具螺纹烧蚀的原因进行分析，之后以优化老炼结构作为突破口，最终解决模具烧蚀的问题。
1、直流老炼的机理及其作用
直流老炼，也称直流电弧老炼，是借助于电弧对触头表面进行清洁处理的一种方式，直流老炼由于电弧能量大可以改变触头表面的铜铬颗粒的分布，在触头表面形成一层致密的熔融层【1】。经过直流老炼灭弧室的开断能力会有很大提高。所以直流老炼工艺对于高电压等级灭弧室以及型式试验用途的灭弧室来说显得非常重要【2】。
2、直流老炼模具螺纹烧蚀分析
虽然直流老炼对提高灭弧室的开断能力非常有帮助，但在长期使用的过程中会产生一个问题：直流老炼模具的螺纹极易烧蚀，继续使用还会造成灭弧室的内螺纹的烧蚀。不仅影响灭弧室外观质量，也对生产成本造成了较大负担。所以解决烧蚀问题既能保证灭弧室的外观质量，又能节省模具费用。要想解决模具的烧蚀问题，首先要分析出烧蚀的原因。
直流老炼模具外螺纹的烧蚀源自于直流老炼过程中产生的热量，根据焦耳定律：Q＝Ⅰ2×R×T，对于同一管型来说，直流老炼电流的大小和时间是恒定值，所以直流老炼过程中产生的热量的变化取决于接触电阻R，接触电阻增大直流老炼产生的焦耳热势必会增大。通过模具的使用过程来看，新模具是不会产生烧蚀的（照片左侧模具），每次都是使用一段时间后才会出现螺纹烧蚀（照片右侧模具），所以接触电阻的增大来源于螺纹的间隙，而间隙来源于模具螺纹的磨损。
直流老炼过程中灭弧室一直在做合分的操作，合分动作中由于惯性的作用，灭弧室动端内螺纹会与模具的外螺纹产生摩擦。灭弧室内螺纹做直流老炼前已经安装不锈钢材质的钢丝螺套，而模具外螺纹材质为黄铜。由于不锈钢的抗磨损能力要优于黄铜，所以当二者在摩擦过程中，钢丝螺套磨损程度要轻于直流老炼模具。伴随着老炼数量的累计，模具的黄铜外螺纹磨损程度会越来越大。最终导致模具与灭弧室内螺纹间隙增大，造成接触电阻的增大，直流老炼产生的热量加速了螺纹的烧蚀。
3、解决思路
根据直流老炼烧蚀机理的分析，可知减轻烧蚀的根源在于降低模具与灭弧室的接触电阻，降低接触电阻的办法唯有保证模具与灭弧室之间的螺纹间隙不会增大。保证螺纹间隙就要减轻模具螺纹的磨损，要么换模具的材料，要么改模具的结构。模具的材料是黄铜，比黄铜硬度大的材料有不锈钢、碳钢，但这些材料的电导率远不如黄铜，所以更换模具的材料这一办法行不通。所以只能在模具结构做文章。
3.1 直流老炼模具机构的优化
减轻螺纹之间的磨损就必须抑制模具螺纹与灭弧室内螺纹之间的相对运动。由此我们想到了抑制运动的缓冲器——弹簧。如果在模具内部固定一个弹簧，当动管芯在做分合动作的过程中，动管芯产生的动能会被其内部的弹簧吸收掉转化为弹性势能。从而保证了动管芯与模具的相对静止，从而避免了二者螺纹的摩擦，极大程度地减少了螺纹间隙（如下图）。
弹簧安装的的方法结合了模具本身的结构特点，在模具外螺纹内部打孔，将弹簧嵌入螺纹内部，在弹簧上端安装顶尖，下端连接内六方螺母，以方便随时调节顶尖的长短。防烧蚀模具的照片以及总装图如下。
4、效果验证
为验证优化结构的模具究竟能否解决烧蚀问题，我们采用了与传统老炼模具对比使用的思路，如果优化后的老炼模具的使用寿命缺失比传统模具要长，说明优化模具结构的方式是合理的。经过一个月的观察对比数据如下：
结论：使用优化结构后的防烧蚀直流老炼模具后，模具使用寿命可以较传统模具可以提高2倍。说明优化结构的防烧蚀老炼模具可以有效减轻模具螺纹的烧蚀，从而延长老炼模具的使用寿命。
5、结语
本文对直流老炼过程中模具螺纹烧蚀的原因进行了分析，根据分析结果对现有的直流老炼模具结构进行了优化改进，最终达到了减轻模具螺纹烧蚀、延长模具使用寿命的目的。防烧蚀结构直流老炼模具的推广，一方面减少了老炼能量的损失，另一方面也保证灭弧室的外观质量。
参考文献：
【1】 刘玉兰. 真空灭弧室直流电弧老炼【J】.高压电器，1993,6:45-47.
【2】 王季梅.真空灭弧室设计制造及其应用【M】.西安：西安交通大学出版社，1993
论文作者:张英,郭莉,张宁,杨振生,苏通
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/12
标签：模具论文; 螺纹论文; 结构论文; 电弧论文; 黄铜论文; 间隙论文; 电阻论文; 《电力设备》2017年第23期论文;