Simulation thermomechanischer Spannungen in Ag/SnO_2-Werkstoffen nach Lichtbogenbelastung

摘要

In den Anwendungsfeldern elektromechanische Relais und Schutze sind Schaltkontakte aus Silberzinnoxid (Ag/SnO_2) weit verbreitet. Ein grundsatzlicher Trend in diesen Anwendungsfeldern ist eine stetige Gerateminiaturisierung, welche mit einer Erhohung der Energiedichten einhergeht. Diese Erhohung der Energiedichten in den Schaltgeraten hat einen deutlichen Anstieg der in die Kontaktstucke thermisch induzierten mechanischen Spannungen zur Folge. Da es bislang nicht moglich war diese Eigenspannungen messtechnisch zu erfassen, wurden im Rahmen der vorliegenden Studie Simulationen nach der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgefuhrt, um die induzierten mechanischen Spannungen bei Schwerlastbetrieb eines Schutz abzuschatzen. Die Publikation beschreibt zunachst die experimentellen schalttechnischen Untersuchungen, welche zur Festlegung der Simulationsrandbedingungen dienten. Des Weiteren wird die temperaturabhangige Modellierung elastischer und plastischer Eigenschaften des Funktionswerkstoffes Ag/SnO_2 vorgestellt. Als Ergebnisse werden zeitliche und raumliche Temperatur- und Spannungsverlaufe aufgezeigt, sowie die erzielten Simulationsergebnisse bezuglich ihrer Bedeutung fur die Anwendung diskutiert. Basierend auf diesen Ergebnissen war es uber Parametervariation moglich die Spannungseigenschaften von Ag/SnO_2 Werkstoffverbunden zu optimieren.