铜排设计技术参考Rev10.docx

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铜排设计技术参考Rev10

‘Copperbardesign’TechnicalReference

“铜排设计”技术参考

1.Purpose目的

Thegoalofthisdocumentisthespecificationofcopperbardesign,Guidethemechanicalengineertoselectthecorrectmaterialsandshapeofcopperbar,toensurethepartofdesignerstodesignbetterprocessingspeeduptheprocessingprogressandreduceprocessingcosts.

本文的目的是规范铜排设计，指导机械工程师正确地选择铜排形式和材料，保证设计人员设计出的零件有较好的加工工艺性，加快加工进度，降低加工成本。

2.Scope范围

Applicabletoallmechanicalengineerofthecompany

适用于本公司机械工程师

3.Content内容

3.1Materialintroduced材料介绍

3.1.1铜和铜合金板

常用的铜和铜合金板材主要有两种：

紫铜T2和黄铜H62。

紫铜T2是最常见的纯铜，外观呈紫色，又称紫铜，具有高的导电和导热性，良好的耐腐蚀性和成形性，但强度和硬度比黄铜低得多，价格也非常昂贵，主要用做导电、导热，耐腐蚀元件，一般用于电源上需要承载大电流的零件。

黄铜H62，属高锌黄铜，具有较高的强度和冷、热加工性，易进行各种形式的成形加工和切削加工。

主要用于各种深拉伸和折弯的受力零件，其导电性不如紫铜，但有较高的强度和硬度，价格也比较适中。

3.1.2牌号及状态

公司铜板常用二号铜的纯铜，代号T2;铜母线使用二号铜的纯铜，代号TM。

Ø所使用铜板的状态、规格应符合下表：

牌号

状态

规格/mm

厚度

宽度

长度

热轧（R）

4～60

≤3000

≤6000

软（M）

0.2～12

1/8硬（Y8）

1/2硬（Y2）

硬（Y）

通常铜板选用T2Y，状态选用硬（Y）

Ø所使用的铜母线的状态、规格应符合下表：

牌号

状态

规格/mm

厚度

宽度

长度

软态（M）

2.24～50

16~400

≤8000

硬态（Y）

通常铜母线选用TMY，状态选用硬态（Y）

3.1.3力学性能

Ø铜板的力学性能：

牌号

状态

拉伸强度

Rm（MPa）

伸长率

A11.3（%）

维氏硬度

热轧（R）

≥195

≥30

——

软（M）

≥205

≥30

——

1/8硬（Y8）

215~275

≥25

55～100

1/2硬（Y2）

245~345

≥8

75～120

硬（Y）

≥295

≥3

≥80

Ø铜母线的力学性能

型号

抗拉强度Rm（MPa）

伸长率（%）

布氏硬度HB

TMR

≥206

≥35

——

TMY

——

≥205

Ø铜板的弯曲性能

T≦10mm铜板的弯曲性能（T表示板厚）

牌号

状态

厚度（mm）

弯曲试验

弯曲角度（°）

弯曲半径

弯曲结果

热轧（R）软（M）1/8硬（Y8）

≤5

＞5～10

180

0.5倍板厚

弯曲外侧不应有肉眼可见的裂纹，内侧不应有皱褶

1/2硬（Y2）

硬（Y）

≤10

1.0倍板厚

3.2Designreference设计参考

3.2.1铜排设计注意事项

3.2.1.1设计要求

1）一般情况下相间电气间隙距离保持在20mm以上，通常不建议低于15mm，若不能满足则采用隔板隔离。

2）进出铜排相间接线距离应大于50mm,便于现场电缆连接，电缆连接孔的多少根据框架断路器的额定电流安数决定，每500A至少需要一个孔，如2000A冲四个孔。

3）孔眼直径一般不得大于铜排宽度的1/2，加工应保证位置正确、垂直，不歪斜，孔眼间相互距离的误差不应大于0.5mm。

4）铜排的折弯角度不得小于90°。

成形后，弯曲处不应有裂纹或折皱，不平整度不大于1mm。

5）矩形铜排应进行冷弯，不得进行热弯。

6）铜排扭转90°时，其扭转部分的长度应为母线宽度的2.5-5倍。

7）接地排和接地线的截面最少为主回路铜排及导线截面的1/2。

8）铜母线不建议套热缩管，若必须用则热缩管不要影响带电母线与其它设备连接的接触面。

9）柜门与带电母线应有有机玻璃板或PC板及其它物理防护

10）铜排应考虑到载流量进行选择，如在铜排上开多个孔必须考虑所开孔对铜排截面的影响，适当增加铜排截面积。

11）铜排开孔要考虑到电流走向，防止电流流向不平衡（比如并联铜排向外引出线的开孔，尽量开到中间而不是两头）。

如下图，尽量选择第一种方式

3.2.1.2设计选型

1）铜母线用型号，规格及标准编号表示（参考GB5585-85）。

铜母线截面形状

厚度即窄边尺寸mm

宽度即宽边尺寸mm

圆角或圆边半径mm

如：

窄边为10，宽边为100的铜母线，硬状态。

在图纸材料栏中表示为：

TMY-100X10

铜母线的型号如表1所示。

表1铜母线的型号一览表

型号

状态

名称

布氏硬度（最小）

TMR

软铜母线

------

TMY

硬铜母线

HB65

对于标准规格铜母线满足不了设计要求时，可使用纯铜板，如厚度为3的纯铜板零件，在图纸材料栏中表示为：

T2Y-3.0（参考GB2059-89）

2）基本状态

退火的O——适用于完全退火而获得最小强度状态的压力加工制品

硬的H——适用于退火后进行冷加工或冷加工与不完全退火结合而获得标准规定的机械性能的制品。

3）对母线材料及加工的技术要求

（1）铜母线应采用符合GB468-82要求的铜线锭制造

（2）铜母线的电阻率不大于0.01774欧姆.mm2/m

（3）铜排表面有裂痕,斑痕,凹坑及有硝石沉积的母线不得使用

（4）表面有直径大于2.5mm，深度大于0.15mm气孔的母线不得使用

（5）经过折弯加工的母线不得平直或重新折弯使用

（6）母线需矫直，校平，在剪切断面，钻孔及冲孔后应去除毛刺

（7）铜排折弯，推荐的弯曲半径如表2所示。

表2铜排宽面弯曲（平弯）推荐的弯曲半径

铜排厚度

折弯内角半径

T=1--2

R=1、3

T=3--4

R=3、4.5

T=5--6

R=5、7、8

T=8--12

R=7、8、10、12

（铜排截面）折弯内半径R示意图

（8）铜排压印等标示应标注，压印位置公差允许在±5mm范围内。

3.2.2铜排连接设计注意事项

最主要的要求，就是接触紧密。

为了实现这个要求，以下几点是必须遵守的：

1）搭接长度至少等于一个短边长度。

2）冲孔直径与紧固螺栓实现紧密配合，不允许电焊、气焊开孔，不建议开椭圆孔。

3）在POC柜子内，铜排搭接装配时接触面涂抹导电膏。

4）铜排搭接，不允许使用绝缘子等承受力矩不大的充当连接固定作用。

5）有可能多次拆卸的铜排搭接位置建议是用拱垫来代替弹平垫。

6）跟据选用铜排的宽度确定搭接形式及钻孔位置的要求如表3、表4所示。

表3铜排开孔表

铜排宽

12to50

25to60

80to120

160to200

铜排一端开孔

（钻孔方式）

钻孔尺寸

宽度b

5.5

6.6

7.5

9.0

12.5

13.5

100

120

160

200

表4铜排搭接表

纵向搭接

垂直搭接

T搭接

尺寸b,d,e2参考表3铜排开孔表.

在铜排末端或者搭接处铜排上允许开长孔.

7）铆接介绍

铜排可以直接通过攻丝、铆接螺母或光孔形式来实现连接。

（视板材厚度而定）

铜排在使用涨铆螺母时,为了连接牢固可靠,一般选取六角涨铆螺母,供应商选择螺母时会根据铜排厚度来选用适合板厚的螺母（铆接厚铜排的螺母一般为定制）.

铜排上有时也会铆接螺钉,通常选用（HFH）高强度铆钉来实现。

3.3Other其它

3.3.1铜排镀层介绍

主要应用的镀层:

亮镍,亮锡

镀层性能、特点

电镀镍

1.电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。

2.可作为防护装饰性镀层

3.厚度均匀性

电镀锡

具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易焊、柔软和延展性好，但易划伤，不宜接触手汗，不宜存放在潮湿地方，否则易变色。

3.3.1.1镀层表示法

图纸要求标注为：

镀镍Cu/Ni15b　　镀锡Cu/Sn15b　　　

标注诠释:

（1）Cu/-表示基体为铜或铜合金

（2）化学符号Ni，表示镍镀层；Sn,表示锡镀层

（3）Ni、Sn后的数字，代表镀层的最小厚度，um

（4）按使用条件为室外一般的大气环境，且铜层作为底层时的镀层的最小厚度为15um

（5）数字后的小写字母，表示镀层的类型：

b——表示是全光亮的电镀规范下沉积的镀层。

3.3.1.2外观

电镀后未经任何加工的表面，不应有明显的电镀缺陷，如鼓泡，麻点，孔隙，脱皮，粗糙，裂纹，漏镀，污迹或不良颜色。

表面上不可避免的挂具痕迹及其位置也应由需方作出规定。

　a锡镀层应是呈光亮淡灰色。

c镀层结晶应均匀、细致、光滑、连续。

d在零件的非主视表面，允许有以下缺陷：

1）小而少的夹具印

2）锡镀层轻微的水印或灰暗影（雾状、水印或灰暗影面积小于10×10mm2）。

不允许：

3）镀层有斑点、黑点、烧焦、粗糙、针孔、麻点、分层、起泡、起皮、脱落：

4）树枝状、海绵状和条纹状镀层；

5）局部无镀层（盲孔内、以及深度大于直径的孔内部分除外）；

3.3.1.3镀层厚度的测定

镀层厚度测定在需方指定的主要表面上任何位置进行，所用方法测量误差必须小于10%。

3.3.1.4结合强度实验

镀层的结合强度应按GB5270中规定的锉刀试验，或热震试验方法中的一种进行。

试验后镀层不应与基体有任何形式的分离。

3.3.2搭接面检查

铜排连接处的检验方法

（1）.使用0.03mm塞尺插入铜排搭接面的间隙中，从四个方向插入，塞尺四个方向插入的最大深度之和不大于该处搭接周长的12.5%。

　　　　单个方向塞尺插入的长度不大于该处搭接长度的25%

L1+L2+L3+L4≦（A+B+A+B）×12.5%；

L1≦A×25％，L3≦A×25％；

　　　　　　L2≦B×25％，L4≦B×25％；

L1,L2,L3,L4:

插入方向1，2，3，4的塞尺最大插入深度。

铜排1的搭接宽度。

铜排2的搭接宽度。

（2）.如以连接处的温度高低判断，温度不高于70℃.

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