СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКООТВОДОВ ДЛЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКООТВОДОВ ДЛЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ


RU (11) 2273546 (13) C2

(51) МПК
B22D 11/06 (2006.01)
H01M 4/84 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 17.03.2008 - действует

Документ: В формате PDF
(21) Заявка: 2004116744/02
(22) Дата подачи заявки: 2004.06.01
(30) Приоритетные данные: 2003098131 2003.09.01 UA 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.06.01
(45) Опубликовано: 2006.04.10
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Wirtz John O. Next generation of continuous platemaking. Batteries Int. 1996, №26, p.56-57. US 4982482 А, 08.01.1991. JP 10202345 A, 04.08.1998. SU 694920 А1, 30.10.1979.
(72) Автор(ы): Дзензерский Виктор Александрович (UA); Скосарь Юрий Иванович (UA); Незнанов Михаил Андреевич (UA); Аникеев Евгений Владимирович (UA); Бурылов Сергей Владимирович (UA); Скосарь Вячеслав Юрьевич (UA)
(73) Патентообладатель(и): Дзензерский Виктор Александрович (UA); Дзензерский Денис Викторович (UA); Скосарь Юрий Иванович (UA); Бурылов Сергей Владимирович (UA); Скосарь Вячеслав Юрьевич (UA)
Адрес для переписки: 49005, Украина, г. Днепропетровск, ул. Писаржевского, 5, С.В. Бурылову


(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКООТВОДОВ ДЛЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству свинцово-кислотных аккумуляторов. Свинцовый расплав кристаллизуют с помощью литейного барабана на профилированной формообразующей ленте в виде решетчатой ленты. Полученную ленту охлаждают до температуры (65-80)°С и обжимают непосредственно на профилированной формообразующей ленте. Уменьшение объема формообразующих полостей профилированной формообразующей ленты, перпендикулярных ее оси, составляет 3-4%. Объемное обжатие упрочняет структуру сплава жилок решетки и выравнивает их поверхность. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству свинцово-кислотных аккумуляторов, и может найти использование при их изготовлении.

В настоящее время в массовом производстве электродных пластин намазного типа применяют решетчатые токоотводы из низколегированных свинцовых сплавов. Их изготавливают различными способами. К наиболее распространенным относятся, во-первых, гравитационное литье в кокили, во-вторых, литье непрерывной полосы (сляба) с последующей прокаткой и разнопрофильным перфорированием, в-третьих, непрерывное литье с кристаллизацией между литейными формами, одна из которых представляет собой вращающийся барабан. Все перечисленные способы имеют множество модификаций.

Самым производительным и экономичным в настоящее время является способ непрерывного литья на вращающемся профилированном барабане [Патент №4544014 США, МКИ5 B 22 D 11/06. Melane Jack В., S. Raymond L., Rader Robert R., Wirtz John О.; Wirtz Manufakturing Co. Inc.; Опубл. 01.10.85 г. и Патент №4982482 США, МКИ5 Н 01 М 4/82. Wheadon Ellis G., Forrer Larry L.; Caltec International Inc.; Опубл. 08.01.91 г.], относящийся к третьей группе перечисленных выше способов изготовления токоотводов. При таком литье сразу формируется решетчатая лента с заданным рисунком ячеек и токоотводными ушками. Способ позволяет использовать сплавы с широким диапазоном легирующих добавок. Однако полученная решетчатая лента имеет блочную дендритно-ячеистую структуру с невысокой механической и коррозионной стойкостью. Кроме того, не обеспечивается постоянство толщины решетчатой ленты, поскольку ее поверхность, не соприкасающаяся с барабаном, получается неровной с множеством дефектов. Указанные недостатки снижают коррозионную стойкость токоотводов и сокращают срок службы аккумуляторов.

Наиболее близким техническим решением, взятым в качестве прототипа, является способ непрерывного изготовления токоотводов для электродов намазного типа для свинцово-кислотных аккумуляторов из сплавов свинец-кальций-олово, при котором свинцовый расплав кристаллизуют с помощью литейного барабана в виде непрерывной решетчатой ленты, полученную ленту охлаждают и проводят механическую обработку, изменяя ее толщину [Next generation of continuous platemaking / Wirtz John О. // Batteries Int. - 1996, №26. - P.56-57. - Англ.]. В этом способе кристаллизацию расплава проводят между профилированным и гладким литейными барабанами, причем гладкий барабан является охлаждающим. Механическую обработку проводят путем пропускания решетчатой ленты через гладкие прокатные валки, которые удлиняют ее и делают соответственно тоньше.

Способ является одним из самых производительных. Дополнительная прокатка с небольшой величиной обжатия по толщине калибрует токоотводы, способствует созданию однородной мелкозернистой структуры металла и тем самым упрочняет их.

К недостаткам описанного способа можно отнести следующее. Наличие ячеек (пустых клеточек) в ленте существенно изменяет характер растекания металла при прокатке. На внутренней поверхности, образующей контуры ячеек, образуются различные дефекты: микротрещины, наплывы, расслоения, сколы металла. Особенно опасны микротрещины, прогрессирующие при дальнейших технологических деформациях и становящиеся при эксплуатации очагами ускоренной коррозии, захватывающей внутренние слои металла. Это сокращает срок службы аккумуляторов.

В основу изобретения поставлена задача увеличения долговечности электродов намазного типа за счет увеличения механической прочности и коррозионной стойкости решетчатой ленты путем объемного обжатия, упрочняющего структуру сплава жилок решетки и выравнивающего их поверхность.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе непрерывного изготовления токоотводов для электродов намазного типа для свинцово-кислотных аккумуляторов, при котором свинцовый расплав кристаллизуют с помощью литейного барабана в виде решетчатой ленты, полученную решетчатую ленту охлаждают и проводят механическую обработку, согласно изобретению, кристаллизацию расплава проводят на профилированной формообразующей ленте, которую пропускают поверх литейного барабана, после отливки решетчатую ленту охлаждают до температуры (65-80)°С и обжимают непосредственно на профилированной формообразующей ленте за счет ее изгиба, причем уменьшение объема формообразующих полостей профилированной формообразующей ленты, перпендикулярных ее оси, составляет 3-4%.

Раскроем суть заявленного технического решения. Свинцовый расплав равномерно подают на профилированную формообразующую ленту и заполняют им формообразующие полости (канавки). Поскольку расплавленный металл очень короткое время находится в зоне кристаллизации (в узкой полосе контакта формообразующей ленты и литейного валика), то требуется быстрое охлаждение расплава непосредственно перед зоной формообразования до температуры, близкой к точке кристаллизации, а также быстрая кристаллизация расплава в самой зоне формообразования. Для этого формообразующая лента проходит между гладким литейным барабаном, который одновременно выполняет функцию холодильника, и литейным валиком. Гладкий барабан охлаждает формообразующую ленту и расплав до необходимой температуры. Кроме того, гладкий барабан задает кривизну изгиба формообразующей ленты наружу, в сторону от профилированной поверхности, что приводит к увеличению объема формообразующих полостей (канавок) и количества залитого в них расплава. Затвердевший расплав образует решетчатую ленту, которая вместе с несущей ее формообразующей лентой подвергается принудительному охлаждению, а затем попадает в зону обжатия. Здесь формообразующая лента изгибается на обжимном вале на профилированную сторону, что приводит к уменьшению объема формообразующих полостей и обжатию жилок и рамок решетчатой ленты. Объемное обжатие жилок и рамок, проведенное в диапазоне температур порога рекристаллизации (65-80)°С, при котором уменьшение объема формообразующих полостей профилированной формообразующей ленты, перпендикулярных ее оси, составляет 3-4%, позволяет не только выровнять поверхность жилок, но также увеличить механическую прочность и коррозионную стойкость сплава. Более того, такое деформационное воздействие не только приводит к глубокому смещению слоев металла с образованием зон напряжения (что ускоряет процесс дальнейшей рекристаллизации), но и устраняет дефекты, образовавшиеся при отливке. Причем устраняются не только поверхностные дефекты в виде выхода деформационных дислокации, прорастаний в поверхностные слои дендритов, но и микротрещины в междендритных промежутках.

При указанных условиях облегчается процесс деформации монокристаллов и перемещения дислокации, но нагрева еще недостаточно для снятия внутренних напряжений и они могут фиксироваться и накапливаться, образуя энергетическое обеспечение процессов образования мелких зерен при старении сплава.

Как показали эксперименты, при температурах менее 65°С все полезные процессы замедляются, обжатие происходит с повышением плотности дислокации и выходом их на поверхность, а также с образованием микротрещин, что снижает коррозионную стойкость сплава. Особенно большое количество дефектов в этих условиях образуется на жилках, расположенных параллельно оси формообразующей ленты, поскольку они по геометрическим причинам не обжимаются, а подвергаются изгибу. Наоборот, при температурах более 80°С быстро снимаются внутренние напряжения в сплаве и уменьшается эффект упрочнения решетчатой ленты в процессе дальнейшего старения, что также является неблагоприятным фактором. При слишком большой величине обжатия (когда уменьшение объема формообразующих полостей профилированной формообразующей ленты, перпендикулярных ее оси, составляет более 4%) усиливаются процессы образования различных дефектов: дислокации, микротрещин, снижающих коррозионную стойкость сплава. Кроме того, такое объемное обжатие превосходит объемную усадку свинца, возникающую при кристаллизации расплава и дальнейшем охлаждении твердого металла, что может привести к образованию другого дефекта - облоя. При слишком малом обжатии (менее 3%) эффект упрочнения жилок и увеличения коррозионной стойкости сплава становится незначительным.

По имеющимся у авторов сведениям предложенные существенные признаки, характеризующие суть изобретения, не известны в данном разделе техники.

Предложенное техническое решение может быть использовано на предприятиях по производству свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей, в частности в производстве герметизированных аккумуляторных батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава.

На фиг.1 представлена общая схема процесса изготовления токоотводов согласно заявляемому способу. На фиг.2 представлена схема обжатия жилок и рамок решетчатой ленты за счет изгибов формообразующей ленты.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. 

Вначале отливают решетчатую ленту, подавая расплав низколегированного свинцового сплава из литникового ковша 1 на движущуюся профилированную формообразующую ленту 2 и заполняя ее формообразующие полости (канавки). Обычно используют свинцово-сурьмянистые или свинцово-кальциевые сплавы, в том числе сплавы свинец-кальций-олово, причем массовое содержание свинца в сплавах составляет 96-99,5%. Кристаллизация расплава происходит тут же, когда профилированная формообразующая лента 2 проходит между литейным валиком 3 и гладким литейным барабаном 4, радиус которого равен R1. Затем формообразующую ленту 2 вместе с отлитой решетчатой лентой, температура которой составляет 180-200°С, пропускают через узел охлаждения 5. Здесь обе ленты охлаждают до температуры, близкой к 65-80°С. Процесс обжатия профиля жилок и рамок ленты производят за счет изгиба формообразующей ленты 2 на профилированную сторону на обжимном вале 6, радиус которого равен R2. Прижимные валики 7 фиксируют изгиб формообразующей ленты 2 и обеспечивают равномерное распределение давления ее на обжимной вал 6. После операции обжатия с помощью натяжного вала 8 решетчатую ленту 9 отделяют от формообразующей ленты 2 и отводят в сторону валиком 10. Скорость движения формообразующей ленты 2 задается ведущим валом 11.

Величина объемного обжатия 5 жилок и рамок решетчатой ленты выражается формулой



где L, H - ширина и толщина жилок (рамок), равные 1,0-1,5 мм;

- угол обжатия, показывающий изменение профиля формообразующей полости в процессе изгиба ленты 2 (недеформированный профиль 12 становится максимальным профилем 13 в момент заливки расплава и минимальным профилем 14 при обжатии на обжимном вале 6).

Для обеспечения качественного объемного обжатия формообразующая лента 2 должна быть изготовлена из низкоуглеродистой стали с большим значением модуля упругости и локальной закалкой формообразующих стенок 15. Оптимальные механические и температурные условия обжатия, а также габаритные размеры элементов инструмента и изделия получены экспериментальным путем в цеховых условиях.

По окончании отливки и обжатия изготовленную решетчатую ленту подвергают дальнейшим технологическим операциям изготовления электродных пластин намазного типа для свинцово-кислотных аккумуляторов.


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ непрерывного изготовления токоотводов для электродов намазного типа для свинцово-кислотных аккумуляторов, при котором свинцовый расплав кристаллизуют с помощью литейного барабана в виде решетчатой ленты, полученную решетчатую ленту охлаждают и проводят механическую обработку, отличающийся тем, что кристаллизацию расплава проводят на профилированной формообразующей ленте, которую пропускают поверх литейного барабана, после отливки решетчатую ленту охлаждают до температуры 65-80°С и обжимают непосредственно на профилированной формообразующей ленте за счет ее изгиба, причем уменьшение объема формообразующих полостей профилированной формообразующей ленты, перпендикулярных ее оси, составляет 3-4%.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru