Как я могу обеспечить низкоомные контакты заземления с алюминиевым корпусом?

13

Я строю проект электроники с алюминиевым корпусом. Я должен обосновать это - и очень хорошо - для безопасности человека. (Система выдерживает ток 300 А, и я хочу быть уверенным, что если в устройстве произойдет внутренний сбой, приводящий к возбуждению панели корпуса, то перегорит предохранитель, а не панель станет смертельной для прикосновения.)

Разумеется, алюминий образует слой оксида алюминия толщиной 4 нм в течение 100 пикосекунд соприкосновения с воздухом , а оксид алюминия является электрическим изолятором с удельным сопротивлением 1x10 ^ 14 Ом · см .

Соединение этих элементов означает, что между алюминиевым куском и 0,5- дюймовым проводящим диском (например, металлической шайбой), находящимся в идеальном контакте с ним, если сопротивление слоя оксида алюминия не нарушено, сопротивление составляет 31,5 мегаом .

Я знаю, что (например) механически затягивая вещи, в частности, с помощью стопорной шайбы с зубами, может легко проникать через слой оксида алюминия, но я ищу для промышленных спецификаций или наилучшей практики по выбору шайб и затягиванию разъемов, чтобы обеспечить это происходит. Эти заземляющие разъемы также могут быть удалены и заменены при обслуживании оборудования, и я хочу предоставить спецификации для их повторной установки, чтобы убедиться, что это сделано правильно, чтобы обеспечить прокалывание слоя оксида алюминия и поддержание проводимости.

Например, я хотел бы иметь возможность написать в руководстве по ремонту - с расчетами, основанными на источниках, которые я могу привести, - что-то типа «заменить стопорную шайбу новой, номер детали XXXXX, а затем затянуть болт до YYYY». Момент Ньютона крутящего момента, который обеспечит электрическое сопротивление корпуса менее 2,5 мОм. Проверьте это, проведя четырехточечное измерение сопротивления между контрольными точками 17 и 29, которое должно быть 5,0 мОм или менее ".

Мне также были бы интересны такие вещи, как проводящие смазки, которые я мог бы надеть на самонарезающие шпильки, которые могли бы особенно хорошо работать на алюминии для предотвращения образования оксидного слоя, а затем могли бы быть оставлены на месте.

Может ли кто-нибудь предложить несколько указателей на ресурсы, которые я мог бы использовать для изучения передовых методов работы с алюминием в качестве проводника, и которые я мог бы использовать для разработки набора руководящих принципов для ремонта и доработки электрических проводников, контактирующих с алюминием?

JohnSpeeks
источник
1
Не могу ответить с нужной вам властью и желанием. Но идея жеребца звучит многообещающе. Если шип также имеет своего рода плечо, оно может фактически служить точкой контакта для всего, что вы закрепляете. Таким образом, у вас есть проводник в прямом контакте с неалюминиевым штифтом, а штырь в контакте с алюминиевым шасси
Mkeith
1
Не могли бы вы приварить стальные бобышки к корпусу?
Игнасио Васкес-Абрамс
2
При покраске алюминия существует метод, при котором вы наносите эпоксидную грунтовку, а затем шлифуете ее, пока она влажная. Это влажное шлифование пробивает слой оксида, но поскольку эпоксидная смола присутствует, она не может повторно образовываться. Не знаю, сказка ли это старой жены или нет. Но если вы нанесете какую-либо проводящую смазку или просто клей на самонарезающий винт, кажется, что это создаст хороший контакт, и оксидный слой никогда не будет проблемой.
Mkeith
3
Не нужно много усилий, чтобы сломать оксидный слой (потому что он очень тонкий), чтобы доказать это, положить монету на металл и слегка надавить мультиметровым датчиком, измерить сопротивление алюминия другим датчиком, вы не нужно нажимать сильно, чтобы получить хороший контакт, я видел множество алюминиевых закрытых блоков питания, где это просто крепкий винт, устойчивый к вибрации, к корпусу, кажется, работает довольно хорошо.
Сэм
6
Это нормальное требование к бортовому оборудованию. Я бы предложил посмотреть на MIL-HBK-419A.
Питер Смит

Ответы:

2

Я собираюсь уточнить, так что это становится ответом.

мΩ

Существует превосходное исследование НАСА по методам, использовавшимся годами, и обоснованию их применения.

Как уже отмечалось, MIL-HDBK-419A том 1 и том 2 содержат множество приложений помощи.

Что касается окисления, то обычно используют химическое конверсионное покрытие для предотвращения окисления алюминия как в самолетах, так и на судах; это дает преимущество уменьшения общих коррозионных артефактов, поскольку сопряженная поверхность может быть тем же металлом, что и новое покрытие.

Обратите внимание , что электрохимическая коррозия (также известная как отличающаяся коррозия металла) может быть серьезной проблемой в авиации, и мы стремимся свести к минимуму (или исключить) как это добавляет затраты оператору система , так как коррозия будет в конечном счете , требует ремонта.

Не всегда очевидно, что для решения этого типа проблемы может быть оказана значительная помощь, если только вы не оказались (или не участвовали) в одной из отраслей, которые в ней нуждаются.

Питер Смит
источник
1

Существуют специализированные шайбы, предназначенные для создания газонепроницаемых соединений через слои анодирования. http://www.we-llc.com/docs/librariesprovider3/default-document-library/code-compliant-weeb-info-for-inspectors.pdf?sfvrsn=0

Я бы соблазнился анодировать корпус, так как не уверен, что слой оксида алюминия является эквивалентом анодирования. Я уверен, что создатели стиральных машин WEEB могли бы сказать вам.

Скотт Сейдман
источник
0

Вы также можете попробовать сварку емкостным разрядом или сварку короткой дугой, которая в настоящее время используется для стальных электрических коробок и может быть выполнена также для алюминия. Это очень быстрая и надежная система. Вообще, кто делает коробки для электроники, может сделать это, спросите его. Помните также, что оксид алюминия очень хрупкий, а алюминий очень мягкий, поэтому, когда вы затягиваете болт, местное давление разрушает слой и обеспечивает хороший контакт с основным металлом.

krufra
источник