电触点的摩擦磨损润滑

1、Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训1电触点的摩擦、磨损及润滑Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训2电触点的摩擦、磨损及润滑第一节 绪论第二节 滑动摩擦第三节 滑动磨损第四节 微动第五节 触点润滑及润滑剂Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训3第一节 绪论一、摩擦、磨损是滑动电接触中的重要现象。滑动：和连接

2、器的接通、断开有关的较大相对运动。滑动接触典型例子：电机电刷与滑环或整流子之间的接触电车电弓与电线之间的接触变阻器滑动头、开关中的滑动触头等。二、电接触过程中滑动摩擦和磨损的特点摩擦将使滑动过程中能量受到损失；接触界面的温升，可能使金属软化、熔焊使磨损现象变得十分严重。温升还会加速表面氧化过程而使电气连接失效。磨损则使表面金属特别是贵金属迅速丧失，露出基底金属，因而造成腐蚀和接触不良。不仅要减小摩擦和磨损，而且要保证良好的电气接触。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训4第二节 滑动摩擦一、滑动过程

3、中表面的接触状态两种形式两元件表面凸丘凸丘，形成接触斑点，几率小；1. 两元件表面凸丘凹谷，交错咬合，形成接触斑点，几率多。(a) 峰峰接触；(b)峰谷接触Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训5一、滑动过程中表面的接触状态两元件在接触力P作用下相对滑动时产生的机械摩擦力有4个分量接触面粘结产生的剪切力Fs粘结（冷焊 ）现象：两个金属表面相互接触时，接触点压力接近或超过金属原子之间的结合力时，接触面间便相互粘结在一起。剪切力金属的剪切强度， 相对滑动面在金属内部接触面凸丘咬合产生的剪切力Fa接触面塑

4、性变形产生的剪切力Fp接触面弹性变形产生的剪切力FeBeijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训6一、滑动过程中表面的接触状态摩擦系数库仑布摩擦定律这就是著名的阿门顿无关摩擦系数与视在接触面常数则是常数和，当接触材料一定时，假定为平均值。为比摩擦力。中单位面积摩擦力，称，实际接触面的接触更是如此。同一轨道上的重复滑动特别是正常大气情况下许多情况下HPFHHHAAPFFFFFPFFFFPFfbbssepaepasf1A,bBeijing University of Posts and Telecommuni

5、cations2022-7-2厦门迈士通公司培训7二、粘结情况下的滑动摩擦 若两个接触界面间有相对滑移时，粘结处受剪力和压力联合作用，摩擦力的大小主要取决于金属实际的粘结面积。金属粘结面积的影响因素：变形系数0滑移系数1减压系数21. 膜层系数3Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训8二、粘结情况下的滑动摩擦变形系数0 ：微观峰顶高度不同，当较高的峰顶呈现塑性变形时，较低的峰顶可能呈现弹性变形。而粘结面积不应当包括弹性接触面积在内。由收缩电阻理论可知，除弹性变形以外的塑性接触面积A0为：A0= 0A

6、=P/H。A为全部变形接触面积；0为变形系数，值在0.21.2之间；H为材料表面硬度；P为正向接触压力。 Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训9二、粘结情况下的滑动摩擦滑移系数1：粘结后，由于在滑移过程中剪切力的影响，其粘结面积比在静止状态下只有单纯压力时的粘结面积大。由图所示，单个峰顶接触面积由XY扩大到XY，引入滑移系数1，则有：平均半径为a0，平均增加的滑移距离为S， n为接触点数，A1为滑移后的接触面积，一般地， 1=1.01.5。00000011212AnsaAnsaAAABeijing

7、 University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训10二、粘结情况下的滑动摩擦减压系数2：在粘结区域内尚有一部分弹性力参与作用，故减压后实际粘结面积将减少，减压系数2为： 2= A2/A1 。A2为减压后的面积。 2 其值一般在0.61.0之间。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训11二、粘结情况下的滑动摩擦膜层系数3：表面膜层对粘结影响极大，若膜层介于金属微观峰顶之间，则金属粘结作用消失。故膜层的存在便减少了实际金属接触面积。

8、膜层系数3为：3= A3 /A2 。A3为不包括膜层在内的实际金属接触面积。3其值一般在01.0之间，若3=0，表明在接触界面上均覆盖着膜层；若3=1，表明在接触界面上不存在膜层。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训12二、粘结情况下的滑动摩擦摩擦力F： 在粘结情况下，摩擦力F主要应是切断金属间的粘结所需的剪切力。 F=3 A2m+(1-3) A2 fm为金属剪切强度；f为克服膜层之间摩擦所需的剪应力，其值非常小，通常远小于0.1，m f；F 3 A2m 321 (P/H) m Beijing U

9、niversity of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训13二、粘结情况下的滑动摩擦摩擦系数 及其影响因素：为得到较小的摩擦系数，应使321m尽可能小，而使材料硬度H尽可能大。有矛盾！比如硬度H大的材料，滑移系数1必然会小，这是一致的，但其剪切强度m必然很大，如用基底硬的材料在上面镀以较软材料，则结果是H值大而m将比较小。但m太小时又加大了滑移系数1。所以应使用具有一定硬度而延展性小的表面镀层为宜。人为覆盖膜层，在滑动电接触表面涂一层很薄的润滑剂，但3不可为零，因为需要有一定的金属直接接触，以保持良好的电气性能。HPFm123Beij

10、ing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训14三、电触点材料表面的粘结基础金属（如铜、铝）在空气中放置容易生成膜层，因此很少粘结，但在真空中如经多次摩擦，表面膜层被磨去而易粘结。贵金属如金、铂、钯等很少受到空气腐蚀，故容易粘结；接插件、开关等密封抽真空后，粘结趋势更大；严格清洁处理表面后也容易发生粘结。常用触点材料在空气中膜层生长及粘结程度Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训15三、电触点材料表面的粘结直流镀金的粘

11、结：粘结顺序作了排列，序号愈大，愈不易粘结为减少粘结，应当提高镀层硬度，同时还应减小其延展性。镀金状态合 金 成分含 碳(%)努氏硬度(25克)延展性(%)粘 结顺序纯金(氧化物)无0.015010124K硬金(氰化物)无0.01200102合金(碱性)0.7%镉无1355-103合金(氰化物)10银0.071400.754合金(氰化物)0 . 1 5 %钴0.15180代表平面运动方向，金触点，500克负载Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训29Beijing University of Pos

12、ts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训30粒块形成机理a代表粒块粘附的表面，代表平面运动方向单向滑动过程中滑针和平面重量变化Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训31二、金镀层的磨损滑针磨损金滑针在镀金平面上的往复滑动过程现象：Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训32二、金镀层的磨损转折点滑针开始被磨损的滑动次数称为转折点，如图。了解转折点非常重要。因为滑针

13、与平面不同，滑针接触面积很小，一旦被磨损，其接触点处的镀层很快被磨损殆尽而暴露出基底金属。 转折点的滑行次数t ：d为滑道长度(cm)；P为接触压力(gf)；k为常数，对金滑针与金平面，k=17103；t为往返的单程滑行次数。Pdkt Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训33二、金镀层的磨损 对粒块形成的影响因素滑动方向：单向、往返结果相似负载：增加负载促使由粒块形成到滑针磨损的转化，使转折点的滑行次数减少；滑道长度：越短，由平面磨损向滑针磨损的转化越快，转折点的滑行次数也可减少。 一般地，对纯金

14、触点，当接触压力为100gf，滑道长度为1cm时，转折点次数大约为150-200次。 Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训34二、金镀层的磨损磨损估算镀金层的磨损包括了粘结磨损和粒块的擦伤磨损。 磨损体积V和磨损距离X和真实接触面积成正比：V，总磨损体积；P，正压力；H，材料表面硬度；X，滑移长度； K ，是一个无量纲数，称作磨损系数。和接触压力P的关系 ：当压力小于4gf时，磨损系数K几乎为零，即不产生磨粒；当压力超过50gf后，磨损系数K基本为一常数，其值大约为3.110-4。XHPKV Be

15、ijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训35二、金镀层的磨损影响镀金层磨损的因素硬度：硬材料的耐磨性高于软材料的耐磨损性。原因是随着硬度的增加，将减少真实的接触面积，真实的接触面积对所有的磨损过程起着重要的作用。因此，当触点是由多层金属通过电镀或包覆而形成时，表面用硬金合金硬度高的中间层提高基底材料的硬度Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训36(1)AuCo合金的抗粘结磨损性比纯金的好，而纯金的抗擦伤磨损性优

16、于AuCo合金(2)硬的中间层金属Ni对防粘结磨损和擦伤磨损的作用。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训372umAuCo/Cu；(b) 3.3umAuCo/Cu；2umAuCo/CuBe；(d) 3.3umAu/Cu (1)AuCo合金的厚度(2) Ni中间层(3)基底金属Cu，CuBe合金对防粘结磨损和擦伤磨损的作用。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训38二、金镀层的磨损表面粗糙度：表面粗糙度与

17、磨损有关，在一定压力下，最高峰顶处易于粘结，也易于受到擦伤磨损；压力越大，磨损增加。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训39(1)粗糙度越低，磨损越小；(2)中间层镀镍后，不论粘结或擦伤磨损都会降低。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训40二、金镀层的磨损电镀工艺与磨损的关系（Relationship of Wear to Plating Process）脉冲电镀(Pulse Plating)直流镀金

18、比脉冲镀金硬度大，延展性小，不易粘结工艺窗(Process Windows)只有在很窄的镀金工艺窗内，镀层才具有满意的摩擦学性能(摩擦系数usl 。)(sllasaSBeijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训69四、液体润滑剂和半液体润滑剂当S0时，液体在固体表面铺展开，称为润滑剂润湿固体表面。对于非极性油，S 0，它们在金属表面以很小的接触角很快地铺展，铺展速度和润滑剂的粘度成反比。通常，非极性润滑剂在金属表面完全铺展开，静态覆盖性好，防腐性好。对于极性油，分子的极性基与金属反应形成化学吸附，当油滴变

19、平铺展时，油滴周围形成单分子层，它阻挡了液体的继续铺展。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训70四、液体润滑剂和半液体润滑剂润滑剂对灰尘的吸附能力润滑剂对灰尘的吸附能力F：它和介电常数之间满足以下关系：式中，Q为尘土颗粒所带的电荷量； 0为空气的介电常数， 1为润滑剂的介电常数， d0为尘土至润滑剂的距离， d为润滑剂的厚度。 1越大，吸附力F也越大，润滑表面的自然积尘也越多，但同时润滑剂也具有较大的悬浮能力和较高的流动性，从而可将尘土从接触点推走，减少尘土造成故障的几率。210002224ddQ

20、FBeijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训71四、液体润滑剂和半液体润滑剂液体润滑剂的使用液体润滑剂的厚度应适中。厚度太薄，虽可减少灰尘吸附，但灰尘也不能悬浮，另外，润滑剂太薄，在金属表面覆盖得少，金属容易腐蚀。油膜最薄不低于0.1mg/cm2,润滑剂厚度太厚，接触表面全部覆盖着润滑剂而没有直接的金属接触，使接触电阻升高。液体润滑剂的附着能力与接触面的粗糙度关系不大，故适用于光滑接触表面，是目前为止应用最为广泛的一种润滑剂。半液体润滑剂半液体润滑剂就是将液体润滑剂和蜡状润滑剂混和在一起，它的特点是兼有二者的优点。从微观表面看，蜡状物分散为小岛状，液体润滑剂则被包围在小岛之间，这样，液体不易流失，且可用于不同粗糙度的接触表面上。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2厦门迈士通公司培训72五、固体润滑剂固体润滑剂，如石墨，多用于电刷/导电环的接触表面。石墨本身导电，但呈现一定电阻值。石墨在很宽的温度范围内很稳定，故可作为良好的电刷