浅谈铸焊汇流排的工艺和设计要求

—●—蠢　．　Ｊ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉ』ＡＢＡＴ　Ｍａｎ　Ｊ　；ｌｉｌｉＡｌ￥ｉｌ－流排昀工艺和设计要求　徐国荣，全勇，杨广福，孙言行　（陕西凌云蓄电池有限公司，陕西宝鸡７２１００８）　摘要：根据铸焊机的工作原理，并结合多年铅酸蓄电池制造技术的工作实践，对铸焊汇流排的　工艺和设计提出了一些具体建议。　关键词：汇流排铸焊机；铸焊工艺；汇流排设计　中图分类号：ＴＭ９１２．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－－０８４７（２０１１）０４—１８０—０３　Ａ　ｆｅｗ　ｗｏｒｄｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃａｓｔ－ｏｎ　ｓｔｒａｐ　ＸＵ　Ｇｕｏ—ｒｏｎｇ，ＱＵＡＮ　Ｙｏｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｇｕａｎｇ－ｆｕ，ＳＵＮ　Ｙａｎ－ｘｉｎｇ　（Ｓｈａｎｘｉ　Ｌｉｎｇｙｕｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｊｉ　Ｓｈａｎｘｉ　７２１ｏｏ＆Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｃａｓｔ－ｏｎ　ｓｔｒａｐ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｌｅａｄ—ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｆｏｒ　ｙｅａｒｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ａ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉｉｆｃ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃａｓｔ—ｏｎ　ｓｔｒａｐ　ｏｆ　ｌｅａｄ—ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔ——Ｏｉｌ　ｓｔｒａｐ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｃａｓｔ——ｏｎ　ｓｔｒａｐ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｃａｓｔ——Ｏｉｌ　ｓｔｒａｐ　ｄｅｓｉｇｎ　１　前言　剂及处理，第三工位铸焊　［流排，第四工位拆卸极　群组、整理入槽。按照浇铅方式和使用模具的不　铸焊汇流排具有效率高、质量好、污染少、表　同，在中国蓄电池行业使用的自动控制铸焊机可分　面清洁及适合批量生产等优势，因此被越来越多的　为两种，其中一种是由英国ＴＢＳ公司设计的（简　铅酸蓄电池企业所采用。汇流排的优劣直接影响着　称ＴＢＳ型），把铅液通过模具内铅道注入模具型　蓄电池的质量和性能。而铸焊汇流排的工艺和设计　腔，适合采用片式、袋式隔板的极群；另一种是由　决定着汇流排的质量。因此了解和掌握汇流排的工　美国Ｊｏｈｎｓｏｎ公司设计的（简称Ｊｏｈｎｓｏｎ型），把铅　艺和设计要求对提高蓄电池的质量有着重要的实际　液从模具上方的小铅锅浇入模具型腔，适合采用片　意义。　式隔板的极群。由于ＴＢＳ型铸焊机适用于片式、　袋式隔板，目前被多数蓄电池厂家所采用，ＴＢＳ型　２铸焊机的工作原理　铸焊机与Ｊｏｈｎｓｏｎ型铸焊机相比较，模具结构复　杂，造价高，更换品种及模具时间较长。　铸焊机是由一个十字架形旋转臂和４个工位组　成，４个旋转臂上分别装有一组极群夹具，可夹持　３铸焊汇流排　６个最大厚度为５８　ｍｍ或３个最大厚度为１３４　ｍｍ　极群，第一工位为极群整理，第二工位为刷蘸助焊　３．１原理　铸焊汇流排是将板栅的极耳与液态汇流排合金　铸焊在一起。其过程主要是将表面氧化层清除干净　收稿日期：２０１１－０ｌ一２８　的极耳浸入充满液态铅合金的型腔中，由熔融液态　铅合金传导加热，使极耳表面温度迅速升高达到熔　——　鳓　　：ｌ　竺！　！　：！　｛　化温度，在极短时间内使极耳表面金属部分熔化而　成。浇注温度包括铅液和模具的温度等，浇注温度　进入液态的铅合金，随着铸模型腔的冷却，汇流排　铅合金快速凝固与极耳形成一体。　３．２铸焊工艺　是根据模具结构、极耳厚度、脱模剂的喷涂、助焊　剂添加以及合金成分确定的。模具是依据电池型号　和汇流排结构而设计制造的，起动用蓄电池的极群　铸焊工艺是由浇注温度和模具设计制造工艺组　铸焊模具汇流排型腔排布平面示意图见图１。　图１起动用蓄电池的极群铸焊模具汇流排型腔排布平面示意图　当正、负极耳的厚度差超过０．５　ｆｉｌｍ时，将　正、负极耳汇流排统一分别排放在模具前、后两　３ｏｏ　边，这是因为厚度超过这一差值浇铸温度也不尽　相同。脱模剂厚度由操作经验来确定，大约在　０．０３～０．１０　ｍｉｌｌ之间。助焊剂主要分为油溶性、水　ｐ　道２娟　００　ｌ０ｏ　０　溶性两种，分别适用于ＴＢＳ型和Ｊｏｈｎｓｏｎ型铸焊　机，起动用蓄电池要求极耳刷蘸助焊剂的高度在　５　ｈｉｍ左右，铸焊时极耳上不得有液滴和水存在，　否则会产生气泡和溅铅。表１为含锑４％铅锑合　金的浇铸温度。　表１　含锑４％铅锑合金铸焊温度工艺参数　合金位置　铅锅　钳管　ｓｂ含重量比　图２铅锑合金相图　从图２看出，含锑２．８％～３．５％的合金比较适　温度（℃）　４７０　合起动和动力用蓄电池汇流排的铸焊，因为该类合　金具有一个中等的共晶体（３０％～４０％），与中、　低锑含量的铅锑合金以及铅钙合金的极耳焊接起来　比较容易。由于该类合金的凝固温度范围较宽。为　增加流动性，防止裂纹、孔洞和气泡等缺陷产生，　铸焊汇流排合金中应含适量的Ｓｎ和ｓｅ、ｃｕ等成　核剂。对于同时要满足铅钙、铅锑合金极耳铸焊　的，可选择含锑３％合金，参见表２。　表２含锑３％铅锑合金化学成分　元素　Ｓｂ　Ｓｎ　ｅ　４７５　１２Ｏ　模具（汇流排）　３．３汇流排的设计　铸焊汇流排的基本要求是，汇流排与极耳结合　牢固，符合图纸尺寸要求并具有一定的强度。这个　要求不仅与浇铸温度等铸焊工艺有关，还与汇流排　的合金选择等设计有关。　汇流排合金的凝固点应当低于极耳与汇流排铸　焊的平衡温度，考虑到穿壁焊等因素其含锑量应低　于７％。图２是经过修正的Ｐｂ—Ｓｂ相图，表示了实　含量（％）　３．Ｏ　０．５Ｏ　Ｏ．Ｏ３　Ｏ．ＯＯｌ　Ｃｕ　际铸焊时的凝固情况。　Ｐｂ　余鼙　汇流排结构是依据极耳和电池槽体以及铸焊机　边缘应保证距极群边板的极耳有ｄ那么长，ｄ＞　的结构设计的。根据笔者经验，设计中应满足如图　１　ｍｍ；汇流排凸台即穿壁焊部分的长和宽应较冲　３中所示的要求。在脱模方向上，脱模斜度ａ应选　孔大ｅ，ｅ＞３　ｍｍ，以防止穿壁焊时溅铅。　４结束语　总而言之，铸焊汇流排的工艺和设计的目的就　是要保证汇流排与极耳铸焊牢靠、无虚焊，汇流排　无毛刺、表面平整、外形尺寸符合图纸等。为此要　求铸焊汇流排的工艺和设计应根据蓄电池类型，结　合铸焊原理及上述意见建议进行工艺设计改进，从　而有效地保证和提高铸焊汇流排的质量和性能。　图３汇流排结构图　参考文献：　择６。～１５。，ａ　应选择１。～３。；为防止极耳　外漏，汇流排宽度应较极耳宽度大２×ｂ以上，　【１】朱松然．蓄电池手册Ｉｎ］．天津：天津大学出版社，　ｂ≥２．２　ｍｍ；同样汇流排厚度应比极耳焊接处高出　１９９８．　ｅ，ｅ取１．１　ｍｍ；由于铸焊汇流排长度受铸焊机模　［２】王振和．铅蓄电池的制造、使用和修理【Ｍ】．北京：　具结构的限制，即２５　ＩＴＩｍ＜Ｌ＜１３４　ｍｉｌｌ，但长度的　中国科学技术出版社，１９９１．　’一－’十一——　－——　ｎ＋“＋　＋　＋一＋一＋一＋一＋－＋＊＋ｕ＋一＋一＋＊＋＊＋一＋一＋一＋－＋－十一＋一＋　＋　＋－十一＋一＋－＋－＋－＋－＋一＋－＋－　（上接第１７９页）　设计电动自行车用蓄电池的板栅时，应注意加　模具并没有过去那么难，而且开模具的效率和尺寸　强导电筋条间连接点的强度、筋条根数和筋条分布　精度完全达标。用此种结构的板栅做成的蓄电池可　的宽度，这些都直接影响蓄电池的大电流放电性能　完成３５０次深循环，如果用于电动自行车，过去可　和使用寿命。当今电动自行车用蓄电池虽然普及，　用ｌ２个月，现在就会接近ｌ７个月，寿命相对延长　生产企业也很多，但是质量提升还有一定的空间，　了５个月；蓄电池由于大电流放电得到提高（３．６１２　需要制造厂家不断投入，研发人员努力进取。　即２１．６　Ａ放电过去为２０　ａｒｉｎ，用此板栅所做电池可　放电２８　ｍｉｎ），从而对电动自行车的及时提速或爬坡　参考文献：　性能有明显的改善。用上述两种板栅分别制成的蓄　电池的陛能比较见表１。由表１可见，采用图２所示　…１朱松然．蓄电池手册【Ｍ］．天津：天津大学出版社，　板栅的蓄电池的性能优于采用图１板栅的蓄电池。　１９９８．　［２］Ｄ．Ａ．Ｊ．Ｒａｎｄ，等．阀控式铅酸蓄电池［Ｍ］．北京：　４结论　机械工业出版社，郭永榔，等，译，２００６，１０．