Курсовая работа: Модернизация автоматизированного устройства исследования слаботочных контактов
Поставленные задачи :
Во втором разделе: выяснить понятия "Сверхпроводимости". Рассмотреть методы анализов проводников. Выделить основные этапы в развитии технологии для получения сверхпроводимости. Рассмотреть структуры основных видов приборов для измерения и анализа.
В третьем разделе: Рассмотреть методику, приемлемую для проверки контактного сопротивления в скользящих контактах. Приводиться описание измерительных устройств, необходимых для реализации цели. Представлены рисунки, основанные на экспериментальных данных, которые наглядно отображают проводимость различного рода проводников, полученных с помощью трения.
2. Явление сверхпроводимости в материале
2.1 Сверхпроводимость
Сверхпроводимость – физическое явление, наблюдаемое у некоторых веществ (сверхпроводников), при охлаждении их ниже определенной критической температуры (0,35-11,7К), и состоящее в обращении в нуль электрического сопротивления постоянному току и выталкивания магнитного поля из объема образца (эффект Майснера). При крайне низких температурах целый ряд веществ обладает сопротивлением, по крайней мере, в 10-12 раз меньше, чем при комнатной температуре. Изучение прохождения тока через ряд различных проводников показало, что сопротивление контактов между сверхпроводниками тоже равно нулю. В обычных проводниках под влиянием магнитного поля ток металле смещается, в сверхпроводниках это явление отсутствует. Ток в сверх проводнике как бы закреплен на своем месте. Сверхпроводимость наблюдается как у элементов, так и у сплавов и неметаллических соединений. Сверхпроводимость есть у Hg, Pb, Tl, Ta, Ti, Th, Nb, Sn(белое), Al и т.д.
2.2 Автоматизированное измерительное устройство
Установка И-189-73 предназначена для контроля и измерения параметров процесса электрического контактирования слаботочных электрических контактов.Позволяет регистрировать превышение контактного сопротивления выше установленной величины (отказы) с селекцией по длительности и амплитуде, измерять их суммарную длительность. В том числе в процессе испытания в режиме скольжения и качения. Схема подключения проверяемого скользящего контакта через соединительный жгут показана на рисунке 8.
2.2.1 Порядок работы с установкой
1) Исходное положение переключателей:
П6 – "Измерение" в положении "Стоп";
П1 – "Порог переходного сопротивления" в положении "1 Ом";
П2 – "Измерительный ток" в положении "1 мА";
П7 – "Индикация" в положении "Время измерения";
2) Подключите к установке через соединительный жгут испытуемый скользящий контакт.
3) Установить переключатель П3 "Режим работы" в положение "Скользящие контакты" Переключателем П2 "Измерительный ток" выбирается заданный ток. Переключателем П1 "Порог переходного сопротивления" устанавливается заданное значение переходного сопротивления. Переключателем П8 "Длительность отказов" устанавливается та длительность отказов, которые должны фиксироваться на индикаторном табло. Нажать клавишу "Сброс".
4) На переключателе П6 "Индикация", снять показания счетчиков.
2.3 Формирование структуры "трибометаллокерамики"
Во многих публикациях о высокотемпературной сверхпроводимости говориться, о получении ее на основе керамических композиционных материалов, являющихся признанными диэлектриками. Получение этих проводников связано с традиционными технологиями, применяемыми в микроэлектронике. [2]
Подобные методы искусственного получения сверхпроводниковых материалов в исходном состоянии не могут гарантировать устойчивость сверхпроводимости при длительной эксплуатации, т.к. не учитывают естественных методов "самоорганизации трибосопряжений" созданных самой природой и сопровождающихся образованием на поверхности новых структур и фаз со свойствами отличными от исходных материалов. [3]
До настоящего времени идеальная проводимость перехода с одной контактной поверхности на другую достигалась за счет применения драгоценных металлов в т.ч. золота, поверхностное сопротивление, которого (после зачистки) RП =0. Но при этом адгезионные взаимодействия двух подвижных контактов настолько высоко, что возникает схватывание (холодная сварка), что ограничивает их использование в подвижных контактах, и при больших ресурсах работы.
Вместе с тем имеют место сведения о том что устойчивые структуры обладающие низким контактным сопротивлением RК , могут возникать и без специальной термообработки за счет процессов трения, в результате чего устойчивость такой структуры должна поддерживаться и восстанавливаться во время эксплуатации. Образование таких структур замечено не только при трении металла но и неметаллических материалов в том числе фрикционного полимера и "трибометаллокерамики", что дает возможность в отличии от искусственного достижения неустойчивой сверхпроводимости в исходном состоянии получить ее в реальных условиях, где она может сохраняться и восстанавливаться длительное время. Идеальная проводимость скользящего контакта замечена при образовании на юнивильной поверхности взаимодействующей с парами ацетона, в результате чего проводимость совмещалась с износостойкостью т.к. возникающая при этом тонкая плотная пленка фрикционного полимера подавляла диффузию окислителя и защищала поверхность от износа. [4] Аналогичное явление замечено при формировании диэлектрической пленки "трибометаллокерамики" которая неожиданно стала обладать контактным сопротивлением чистого металла.
Заключение
1. Обоснована необходимость и подтверждена расчётами экономическая выгода от модернизации установки, окупаемость 0,3 года.
2. Подтверждена возможность эффективного применения метода и аппаратуры для непрерывной автоматической регистрации скачков Rк выбранных уровней в комбинации с машиной трения, для выявление формирования на поверхности трения сверхпроводящих слоёв.
3. Сверхпроводящие слои могут формироваться при трении не только на основе благородных металлов, обладающих в исходном состоянии нулевым контактным сопротивлением, но и без благородных металлов на основе структурной самоорганизации высокоактивных композиций.
4. в случае закрепления результата исследований сверхпроводимости в слаботочном контакте, в будущем появляется возможность не только создания высоконадёжных контактных устройств, совмещающих противоположные свойства сверхпроводимости и износостойкости, но и достижение сверхпроводимости при комнатной температуре на неблагородных металлах, в том числе таких, которые в исходном состоянии являются диэлектриками.
5. Искусственные методы получения сверхпроводимости в в исходном состоянии не могут гарантировать её устойчивость при длительно эксплуатации, так как, не учитывают естественных процессов самоорганизации, созданные самой природой, формирующей на поверхности новые структуры со свойствами, отличными от исходных.