合金を選定する前に接点システムを定義する
電気接点材料は、電流伝達、接触抵抗、発熱と放熱、接触力、機械的支持、摩耗、運動、酸化または汚染、接合、表面状態、軟化および保守性を総合して選定する必要があります。
最初に実際の部品を特定します。SAFコンタクトシュー、SAFプレッシャーリング、EAF電極クランプまたはホルダ、溶接機用コンタクトパッド、CuCrZrコンタクトリング、剛体母線接続部、水冷導体、端子、または図面で定義された別の接点が対象です。類似形状の銅部品でも通電の仕方が異なるため、一律の自動材料選定ルールは適用できません。
1. 電気・熱入力条件
- 電流の種類と大きさ、必要に応じた周波数、デューティサイクル、過渡または故障条件、並列電流経路、電流密度の基準および許容温度。
- 接触面形状、実接触面積と公称面積、締付力、圧力分布、相手材、接続部の前処理、締結部品、運動および保守。
- 冷却方式、媒体、流量、圧力、温度、接続、監視、汚れおよび放熱境界。
- 表面酸化、スケール、粉じん、プロセス汚染、アーク、フレッティング、摺動、繰返し組立および予想摩耗。
バルク導電率だけで接続部温度が決まるわけではありません。接触抵抗、接触力、表面状態、形状、接続品質、冷却、据付および運転条件も影響します。
2. 材料候補を比較する
市販純銅は、承認された機械的・熱的要求、接合、摩耗および軟化条件が選定した材種と質別に適合する場合、高い導電率を得られる可能性があります。
無酸素銅は、酸素量の管理、導電率、接合性、真空またはプロセス適合性が必要な場合に検討できます。無酸素銅が自動的に高強度または高耐摩耗性になるわけではありません。
CuCrZrは、導電率と、より高い強度、硬さ、寸法安定性、耐摩耗性または耐軟化性を両立させる必要がある場合に検討できます。特性は合金種、製品形状、質別および熱処理に依存します。
その他の銅合金は、接触力、摩耗、腐食、成形性、ばね特性、接合または温度が支配的な場合に適することがあります。コネクタ用条材の合金指針を、部品固有の技術検討なしに大型炉用接点へ直接適用してはなりません。
Copper Development Associationの資料では、温度と合金元素が導電率に影響し、導電率は強度、耐食性および成形性と両立させる必要があるとされています。したがって、%IACSだけで材料を選定することはできません。
3. 製品形状と製造工程を定義する
- 板、棒、鍛造品、鋳造品、リング、ブロック、管、条またはその他の製品形状。
- 最終質別と、鍛造、圧延、押出、鋳造、熱処理、機械加工、溶接、ろう付け、組立、被覆、めっきまたは表面処理。
- 材料・部品のトレーサビリティ、試験位置、特性方向、サンプリングおよび試験片と納入品の関係。
- 補修、手直し、局部加熱、めっき更新および変更管理の規則。
4. 取合いと受入基準を規定する
- 管理図面、改訂、データム、重要寸法、はめあい、接触面と取付面、表面粗さ、平面度、位置合わせ、穴、接続部および冷却流路。
- 要求化学成分、導電率、硬さ、機械的性質、被覆またはめっき、寸法検査成績書、非破壊試験（NDT）、耐圧・漏れ試験および機能証拠。
- 試験方法、位置、温度、工程段階、サンプリング、受入基準、立会点（W）および報告書様式。
材料証明書または単一の導電率測定値だけでは、接続部全体の許容電流、温度上昇、接触抵抗、冷却性能、摩耗寿命、据付品質またはシステム適合性は証明されません。