Спосіб безперервного виготовлення струмовідводів для свинцево-кислотних акумуляторів

Спосіб безперервного виготовлення струмовідводів для електродів намазного типу для свинцево-кислотних акумуляторів, при якому свинцевий розплав кристалізують за допомогою ливарного барабана у вигляді ґратчастої стрічки, одержану ґратчасту стрічку охолоджують і проводять механічну обробку, який відрізняється тим, що кристалізацію розплаву проводять на профільованій формотвірній стрічці, що пропускають зверху ливарного барабана, після виливки ґратчасту стрічку охолоджують до температури 65-80°С та обтискують безпосередньо на профільованій формотвірній стрічці за рахунок її вигину, причому зменшення об'єму формотвірних порожнин профільованої формотвірної стрічки, перпендикулярних її осі, складає 3-4%. Винахід відноситься до електротехніки, а саме - до виробництва свинцево-кислотних акумуляторів і може знайти використання при їхньому виготовленні. На даний час у масовому виробництві електродних пластин намазного типу застосовують ґратчасті струмовідводи з низьколегованих свинцевих сплавів. Їх вигото вляють різними засобами. До найбільш розповсюджених відносяться, по-перше, гравітаційне лиття в кокілі, по-друге, лиття безперервної смуги (сляба) з наступною прокаткою і різнопрофільним перфоруванням, по-третє, безперервне лиття з кристалізацією між ливарними формами, одна з яких являє собою обертовий барабан. Усі перелічені способи мають безліч модифікацій. Найбільш продуктивним та економічним у даний час є спосіб безперервного лиття на обертовому профільованому барабані [Патент №4544014 США, МКИ 5 В22D11/06. Melane Jack В, S. Raymond L., Radar Robert R., Wirtz John O.; Wirtz Manufakturing Co. Inc.; Опубл. 01.10.85p. і Патент №4982482 США, МКИ 5 Η01Μ4/82. Wheadon Ellis G., Forrer Larry L.; Caltec International Inc.; Опубл. 08.01.91p.], що відноситься до третьої групи перелічених вище способів виготовлення струмовідводів. При такім У литті відразу формується ґратчаста стрічка з заданим малюнком комірок і струмовідводними вушками. Спосіб дозволяє використовувати сплави із широким діапазоном легуючих добавок. Однак виготовлена у такий спосіб ґратчаста стрічка має блокову дендритнокоміркову структур у з невисокою механічною та корозійною стійкістю. Крім того, не забезпечується сталість товщини стрічки, оскільки та частина її поверхні, що не стикається з барабаном, виходить нерівною і з безліччю дефектів. Зазначені недоліки знижують корозійну стійкість струмовідводів і скорочують термін служби акумуляторів. Найбільш близьким технічним рішенням, узятим як прототип, є спосіб безперервного виготовлення струмовідводів для електродів намазного типу для свинцево-кислотних акумуляторів зі сплавів свинець-кальцій-олово, при якому свинцевий розплав кристалізують за допомогою ливарного барабана у виді безперервної ґратчастої стрічки, отриману стрічку охолоджують і далі проводять механічну обробку, змінюючи її товщину [Next (19) UA (11) 67345 (13) C2 (21) 2003098131 (22) 01.09.2003 (24) 15.03.2007 (46) 15.03.2007, Бюл. № 3, 2007 р. (72) Дзензерський Віктор Олександрович, Скосар Юрій Іванович, Незнанов Михайло Андрійович, Анікеєв Євген Володимирович, Бурилов Сергій Володимирович, Скосар Вячеслав Юрійович (73) Дзензерський Віктор Олександрович, Скосар Юрій Іванович, Незнанов Михайло Андрійович, Анікеєв Євген Володимирович, Бурилов Сергій Володимирович, Скосар Вячеслав Юрійович (56) US 4544014, A, 01.10.1985 WO 03/038933, A2, 08.05.2003 US 3853626, 10.12.1974 JP 61080756, 24.04.1986 3 67345 4 generation of continuous platemaking / Wirtz John O. ваної поверхні, що призводить до збільшення об'// Batteries Int. - 1996, №26. - P.56-57. - Англ.]. У єму формоутвірних порожнин (канавок) і кількості цьому способі кристалізацію розплаву проводять залитого в них розплаву. Затверділий розплав між профільованим і гладким ливарними барабаутворює ґратчасту стрічку, що разом з формоутвінами, причому гладкий барабан є охолоджуваним. рною стрічкою піддається примусовому охолоМе ханічну обробку виконують шляхом пропущення дженню, а потім надходить в зону обтиснення. Тут стрічки скрізь гладкі прокатні валки, які подовжуформоутвірна стрічка згинається на обтискному ють її та роблять відповідно тоншою. валі на профільовану сторону, що призводить до Спосіб є одним із найбільш продуктивних. Дозменшення об'єму формоутвірних порожнин і обдаткова прокатка з малою силою обтиснення по тисненню жилок та рамок ґратчастої стрічки. Об'товщині калібрує стр умовідводи, сприяє створенємне обтиснення жилок і рамок, проведене в діаню однорідної дрібнозернистої структури металу, і пазоні температур (65-80)°С, при якому тим самим зміцнює їх. зменшення об'єму формоутвірних порожнин проДо недоліків описаного способу можна віднесфільованої формоутвірної стрічки, перпендикуляти подальше. Наявність комірок (порожніх клітирних її осі, складає 3-4%, дозволяє не тільки вирінок) у стрічці істотно змінює характер розтікання вняти поверхню жилок, але й також збільшити металу при прокатці. На внутрішній поверхні, що механічну міцність та корозійну стійкість сплаву. утворюють контури комірок, виникають різні дефеБільш того, такий деформаційний вплив не тільки кти: мікротріщини, напливи, розшарування, відкопризводить до глибокого зсуву шарів металу з ли металу. Особливо небезпечними є мікротріщиутворенням зон напруги (що прискорює процес ни, що прогресують при подальших те хнологічних подальшої рекристалізації), але й усуває де фекти, деформаціях і, що стають при експлуатації що утворилися при виливку. Причому усуваються центрами прискореної корозії, яка захоплює також не тільки поверхневі дефекти у виді ви ходу де фоі внутрішні шари металу. Це скорочує термін слурмаційних дислокацій, проростань у поверхневі жби акумуляторів. шари дендритів, але і мікротріщини у междендриВ основу винаходу поставлена задача збільтних проміжках. При зазначених умовах полегшушення довговічності електродів намазного типу за ється процес деформації монокристалів і перемірахунок збільшення механічної міцності і корозійщення дислокацій, але нагріву ще недостатньо ної стійкості ґратчастої стрічки шляхом її об'ємного для зняття внутрішніх напружень і вони можуть обтиснення, що зміцнює структуру сплаву жилок фіксуватися і накопичуватися, утворюючи енергеґрати та вирівнює їхню поверхню. тичне забезпечення процесів росту дрібних зерен Поставлена задача вирішується тим, що у віпри подальшому старінні сплаву. Як показали ексдомому способі безперервного виготовлення перименти, при температурах, менших від 65°C, струмовідводів для електродів намазного типу для усі корисні процеси сповільнюються, обтиснення свинцево-кислотних акумуляторів, при якому відбувається з підвищенням щільності дислокацій і свинцевий розплав кристалізують за допомогою виходом їх на поверхню, а також з утворенням ливарного барабана у виді ґратчастої стрічки, мікротріщин, що знижує корозійну стійкість сплаву. отриману ґратчасту стрічку о холоджують і провоОсобливо велика кількість дефектів у цих умовах дять механічну обробку, відповідно до винаходу, утворюється на жилках, розташованих паралельно кристалізацію розплаву проводять на профільоваосі формоутвірної стрічки, оскільки вони по геоменій формоутвірній стрічці, яку пропускають зверху тричних причинах не обтискуються, а піддаються ливарного барабана, після виливки ґратчасту стрівигину. Навпаки, при температурах, більших від чку охолоджують до температури (65-80)°С та об80°С, швидко знімаються внутрішні напруження в тискують безпосередньо на профільованій формосплаві і зменшується ефект зміцнення ґратчастої утвірній стрічці за рахунок її вигину, причому стрічки в процесі подальшого старіння, що також є зменшення об'єму формоутвірних порожнин пронесприятливим чинником. При занадто великому фільованої формоутвірної стрічки, перпендикуляобтисненні (коли зменшення об'єму формоутвіррних її осі, складає 3-4%. них порожнин профільованої формоутвірної стрічРозкриємо суть заявленого технічного рішенки, перпендикулярних її осі, складає більш 4%) ня. Свинцевий розплав рівномірно подають на підсилюються процеси утворення різних дефектів профільовану формоутвірну стрічку і заповнюють (дислокацій, мікротріщин), що знижує рівень короїм формоутвірні порожнини (канавки). Оскільки зійної стійкості сплаву. Крім того, таке об'ємне оброзплавлений метал дуже короткий час знахотиснення перевершує об'ємну усадку свинцю, що диться в зоні кристалізації (у вузькій смузі контакту виникає при кристалізації розплаву і подальшому формоутвірної стрічки і ливарного валика), то поохолодженні твердого металу, що може призвести трібне швидке охолодження розплаву безпосередо утворення іншого дефекту - облоя. При занадто дньо перед зоною формоутворення до температумалому обтисненні (менше ніж 3%) ефект зміцри, близької до точки кристалізації, а також швидка нення жилок і збільшення корозійної стійкості кристалізація розплаву в самій зоні формоутвосплаву стає незначним. рення. Для цього формоутвірна стрічка проходить За наявними в авторів відомостями запропоміж гладким ливарним барабаном, що одночасно новані істотні ознаки, що характеризують сутність виконує функцію холодильника, і ливарним валивинаходу, не відомі в даному розділі техніки. ком. Гладкий барабан охолоджує формоутвірну Запропоноване технічне рішення може бути стрічку і розплав до оптимальної температури. використане на підприємствах з виробництва Крім того, гладкий барабан задає кривизну вигину свинцево-кислотних акумуляторів та акумуляторформоутвірної стрічки назовні, убік від профільоних батарей, насамперед - у виробництві гермети 5 67345 6 зованих акумуляторних батарей із струмовідводаля операції обтиснення за допомогою натяжного ми зі свинцево-кальцієвого сплаву. вала 8 ґратчасту стрічку 9 відокремлюють від На Фіг.1 представлена загальна схема процеформоутвірної стрічки 2 і відводять убік валиком су виготовлення струмовідводів відповідно до за10. Швидкість руху формоутвірної стрічки 2 задаявленого способу. На Фіг.2 представлена схема ється ведучим валом 11. обтиснення жилок і рамок ґратчастої стрічки за Величина об'ємного обтиснення δ жилок і рарахунок вигинів формоутвірної стрічки. мок ґратчастої стрічки обчислюється по формулі: Спосіб, що заявляється, здійснюється наступ(1) d(%)@gH/L·100% ним чином. Спочатку відливають ґратчасту стрічку, де L, Η - ширина і товщина жилок (рамок), які подаючи розплав низьколегованого свинцевого дорівнюють 1,0-1,5мм; сплаву з ливникового ковша 1 на профільовану g - кут обтиснення, що показує зміну профілю формоутвірну стрічку 2, що рухається, і заповнююформоутвірної порожнини в процесі вигину стрічки чи формоутвірні порожнини (канавки). Звичайно 2 (недеформований профіль 12 стає максимальвикористовують свинцево-сурм'янисті чи свинценим профілем 13 у момент заливання розплаву і во-кальцієві сплави, у тому числі сплави свинецьмінімальним профілем 14 при обтисненні на кальцій-олово, причому масовий вміст свинцю в валі 6). сплавах складає 96-99,5%. Кристалізація розплаву Для забезпечення якісного об'ємного обтисвідбувається відразу, коли профільована формонення формоутвірна стрічка 2 повинна бути вигоутвірна стрічка 2 проходить між ливарним валиком товлена з низьковуглеродистої сталі з великим 3 і гладким ливарним барабаном 4, радіус якого значенням модуля пружності і локальним загартудорівнює R1. Потім формоутвірну стрічку 2 разом з ванням формоутвірних стінок 15. Оптимальні мевідлитою ґратчастою стрічкою, температура якої ханічні і температурні умови обтиснення, а також складає 180-200°С, пропускають через вузол охогабаритні розміри елементів інструмента і виробів лодження 5. Тут обидві стрічки охолоджують до отримані експериментальним шляхом у це хових температури близької до 65-80°С. Процес обтисумовах. нення профілю жилок і рамок стрічки відбувається По закінченні виливки й обтиснення виготовза рахунок вигину формоутвірної стрічки 2 на пролену ґратчасту стрічку піддають подальшим техфільовану сторону на обтискному валі 6, радіус нологічним операціям виготовлення електродних якого дорівнює R2. Притискні валики 7 фіксують пластин намазного типу для свинцево-кислотних вигин формоутвірної стрічки 2 і забезпечують рівакумуляторів. номірний розподіл тиску її на обтискний вал 6. Піс Комп’ютерна в ерстка О.Гапоненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601