Спосіб контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцево-кислотних акумуляторних батарей

Реферат: Об'єкт винаходу: спосіб контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцевокислотних акумуляторних батарей. Область застосування: електротехнічна промисловість, виробництво свинцево-кислотних акумуляторних батарей. Суть винаходу: спосіб контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцевокислотних акумуляторних батарей, при якому заздалегідь заряджені батареї, що досягли . ємності 20-годинного режиму розряду (С20 (А год.)), піддають переривчастому розряду струмом І, що складається з чотирьох періодів тривалістю t і трьох пауз тривалістю 10 с, при цьому контрольна напруга в кінці четвертого розряду повинна бути не нижче 6 В, а після проведеного повного заряду характеристики контрольного розряду струмом холодної прокрутки, вказаним в ТУ на даний тип батарей, при температурі електроліту (25±5) °С повинні бути наступними напруга на виводах на 10-ій секунді першого ступеня контрольного розряду повинна бути не нижче 7,5 В, загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 150 с, загальна ємність двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 0,2 С 20 . (А год.), якщо хоч би одна з вказаних контрольних величин не досягається, то батареї UA 100032 C2 (12) UA 100032 C2 вважаються дефектними. У пропонованому способі величину струму І (А) розряду витримують (11,5-15,0) С20 (А), час t (с) розряду витримують, згідно з формулою: t = 45 С20/І ± 0,5, де t - час пропускання струму через батарею, с; . С20 - номінальна ємність батареї при 20-годинному режимі розряду, А год.; І - постійний струм, А. 45 - емпіричний коефіцієнт. Технічний результат: підвищення достовірності способу контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей. Споживчі властивості: підвищення якості акумуляторних батарей, зменшення рекламацій від споживачів. UA 100032 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електротехнічної промисловості, а саме до виробництва свинцевокислотних акумуляторних батарей. У технології акумуляторобудівництва однією з найважливіших операцій є контроль якості вузлів паяння і струмоведучих деталей акумуляторних батарей. До вузлів паяння належать міжелементні з'єднання, полюсні виводи, місця припаювання вушок електродів до полюсних містків. До струмоведучих деталей належать вушка електродів, полюсні містки, борни. Від результату цієї операції істотно залежить якість продукції, що випускається, і кількість претензій від споживачів. По ДСТУ ГОСТ 959:2006 операцію контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей здійснюють при періодичних випробуваннях акумуляторних батарей двічі на рік. Як прототип нами узято спосіб контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцево-кислотних акумуляторних батарей, при якому заздалегідь заряджені батареї, що , досягли ємності 20-годинного режиму розряду (С20 (А год)), піддають переривчастому розряду струмом 9С20 (А), що складається з чотирьох періодів тривалістю 5 с і трьох пауз тривалістю 10 с, при цьому контрольна напруга в кінці четвертого періоду розряду повинна бути не нижче 6 В, а після проведеного повного заряду характеристики контрольного розряду струмом холодної прокрутки, вказаним в ТУ (технічних умовах) на даний тип батарей, при температурі електроліту (25±5) °С повинні бути наступними - напруга на виводах на 10-ій секунді першого ступеня контрольного розряду повинна бути не нижче 7,5 В, загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 150 с, загальна ємність двох ступенів , контрольного розряду повинна бути не менше 0,2 С20 (А год), якщо хоч би одна з вказаних контрольних величин не досягається, то батареї вважаються дефектними [ДСТУ ГОСТ 959:2006, пп. 5.2.7, 7.2.6]. У способі-прототипі використовується наступний ефект. При потужному розряді струмом 9 С20 (А), який, як правило, перевищує струм холодної прокрутки, відбувається сильне розігрівання і подальше руйнування неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей батарей, що веде до істотного збільшення їх електричного опору. В результаті, при переривчастому розряді помітно зменшується контрольна напруга на виводах батарей, а при контрольному розряді зменшуються напруга на виводах батарей, загальна тривалість контрольного розряду і загальна ємність контрольного розряду. Ці величини і нормуються в способі-прототипі по ДСТУ ГОСТ 959:2006. Переривчастий розряд з паузами використовується з наступних причин. Через великий струм розряду виникає сильна електрохімічна поляризація в батареї на межі розділу електроліт-електроди. Вона також помітно зменшує контрольну напругу на виводах в кінці переривчастого розряду. Щоб знизити вплив поляризації і виділити ефект зменшення контрольної напруги на виводах батарей, викликаний саме руйнуванням неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей, роблять паузи в переривчастому розряді. Під час пауз поляризація зникає. Вкажемо на недолік способу-прототипу. Спосіб-прототип фактично застосовувався і раніше (20 років тому) і тому приведений в старих редакціях ГОСТ 959. Раніше струми холодної прокрутки (стартерні) були менші і, як правило, не перевищували 6 С 20 (А), що відповідним чином відбивалося на конструкції батарей і технології їх виготовлення. Тому для виявлення неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей досить потужним вважався струм 9 С 20 (А). В даний час струми холодної прокрутки свинцево-кислотних батарей зросли і досягали приблизно 6 С20 (А). Це відбилося на конструкції сучасних батарей і технології їх виготовлення, зменшилися електричні опори вузлів паяння і струмоведучих деталей. В результаті струм 9 С 20 (А) виявився дуже низьким для виявлення неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей, і спосіб-прототип став недостовірним. Як показав суцільний візуальний контроль полюсних виводів, вушок електродів, полюсних містків і борнів, а також вибірковий руйнуючий контроль міжелементних з'єднань і місць припаювання вушок електродів до полюсних містків багатьох партій свинцево-кислотних батарей, спосіб-прототип не виявляє багато дефектних батарей. Тому нами вирішувалася задача підвищення достовірності способу контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцево-кислотних акумуляторних батарей, що понизило б рекламації від споживачів за рахунок підвищення якості продукції. Поставлена задача вирішувалося тим, що в способі контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцево-кислотних акумуляторних батарей, при якому заздалегідь , заряджені батареї, що досягли ємності 20-годинного режиму розряду (С20 (А год.)), піддають переривчастому розряду струмом І, що складається з чотирьох періодів тривалістю t і трьох пауз тривалістю 10 с, при цьому контрольна напруга в кінці четвертого періоду розряду повинна бути не нижче 6 В, а після проведеного повного заряду характеристики контрольного розряду струмом холодної прокрутки, вказаним в ТУ на даний тип батарей, при температурі електроліту (25±5) °С повинні бути наступними - напруга на виводах на 10-ій секунді першого ступеня 1 UA 100032 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 контрольного розряду повинна бути не нижче 7,5 В, загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 150 с, загальна ємність двох ступенів , контрольного розряду повинна бути не менше 0,2 С20 (А год), якщо хоч би одна з вказаних контрольних величин не досягається, то батареї вважаються дефектними, згідно з винаходом, величину струму І (А) розряду витримують (11,5-15,0) С20 (А), час t (с) розряду витримують, згідно з формулою: t = 45 С20/I ± 0,5, (1) де t - час пропускання струму через батарею, с; , С20 - номінальна ємність батареї при 20-годинному режимі розряду, А год.; І - постійний струм, А. 45 - емпіричний коефіцієнт. Розкриємо суть заявленого технічного рішення. В порівнянні з прототипом, ми збільшили струм переривчастого розряду з 9 С 20 (А) до (11,515,0) С20 (А), що істотно збільшило достовірність способу контролю. Це пов'язано з тим, що тепер ефективніше йде процес розігрівання і подальшого руйнування неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей батарей, а це веде до істотного збільшення їх електричного опору, навіть у тому випадку, коли дефекти не дуже виражені. А збільшення електричного опору дефектних батарей відразу відіб'ється на контрольних величинах: контрольній напрузі на виводах в кінці переривчастого розряду, напрузі на виводах при контрольному розряді, загальній тривалості контрольного розряду і загальної ємності контрольного розряду. Якщо розрядний струм буде нижчий 11,5 С20 (А), то процес розігрівання і подальшого руйнування неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей батарей буде неефективний, і спосіб контролю втратить достовірність. Якщо розрядний струм буде вищий 15,0 С 20 (А), то можливе руйнування навіть якісних вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцево-кислотних батарей, що також зробить спосіб контролю недостовірним. Відповідно до величини струму розряду, витримують і час розряду для того, щоб дотримати однаковий ефект розігрівання і руйнування неякісних вузлів паяння і струмоведучих деталей батарей, щоб цей ефект однаковим чином відбився на контрольних величинах. Якщо час розряду буде менше, вказаного у формулі (1), то недостатньо прогріються і руйнуватимуться неякісні вузли паяння і струмоведучі деталі, і спосіб втратить достовірність. Час розряду не повинен бути більше, вказаного у формулі (1), інакше можливий перегрів і руйнування навіть якісних вузлів паяння і струмоведучих деталей, що також призведе до втрати достовірності способу контролю. Всі чисельні параметри, вказані у формулі винаходу, встановлені емпірично за результатами багатократних випробувань. Запропоноване технічне рішення може бути використане у виробництві свинцево-кислотних акумуляторних батарей. Заявлений спосіб реалізують таким чином. Контрольовану акумуляторну батарею, що успішно пройшла випробування на ємність 20, годинного режиму розряду (С20 (А год.)) і повністю заряджену, підключають до автоматичного зарядно-розрядного пристрою, який задає струм і час заряду-розряду, а також фіксує напругу на виводах батареї. Батарею піддають переривчастому розряду струмом І, що складається з чотирьох періодів тривалістю t і трьох пауз тривалістю 10 с. Величину струму І (А) розряду витримують (11,5-15,0) С20 (А), час t (с) розряду витримують, згідно з формулою (1). Контрольною величиною на даному етапі є контрольна напруга в кінці четвертого періоду розряду, яка повинна бути не нижче 6 В. Якщо контрольна напруга виявиться нижчою 6 В, то таку батарею бракують. Інакше батарею піддають подальшим випробуванням. Батарею повністю заряджають і піддають контрольному розряду по ДСТУ ГОСТ 959:2006 струмом Іх.п. холодної прокрутки, вказаним в ТУ на даний тип батарей (звичайно це струм приблизно 6 С 20 (А), при температурі електроліту (25±5) °С. При цьому повинні бути досягнуті наступні контрольні величини. Напруга на виводах на 10-ій секунді першого ступеня контрольного розряду струмом Іх.п. повинно бути не нижче 7,5 В. Другий ступінь контрольного розряду проводять струмом 0,6 Іхп. після 10 с паузи до кінцевої напруги 6 В на виводах батареї. При цьому загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 150 с, , загальна ємність двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 0,2 С20 (А год.). Розрахунок загальної тривалості двох ступенів контрольного розряду і загальної ємності двох ступенів контрольного розряду проводять по ДСТУ ГОСТ 959:2006, п. 7.3.5. Якщо хоч би одна з вказаних контрольних величин не досягається, то таку батарею бракують. Приклад. Провели контроль якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцевокислотних акумуляторних батарей 6СТ-60АЗ з електролітом в кількості 1500 піт. Контроль провели згідно зі способом-прототипу переривчастим розрядом струмом 540 А, що складається з чотирьох періодів тривалістю 5 с і трьох пауз тривалістю 10 с, з подальшим повним зарядом і 2 UA 100032 C2 5 10 15 20 25 контрольним розрядом струмом холодної прокрутки 360 А. У одній батареї загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду виявилась 105 с, загальна ємність двох ступенів контрольного розряду виявилась 8,4 А-год. (0,14 С20), так що батарея була зафіксована як дефектна. Решта батарей успішно пройшла випробування (справні). Потім на цих же батареях в кількості 1500 шт. провели контроль якості вузлів паяння і струмоведучих деталей, згідно з заявленим способом переривчастим розрядом струмом 900 А (15С20), що складається з чотирьох періодів тривалістю 3 с і трьох пауз тривалістю 10 с, з подальшим повним зарядом і контрольним розрядом струмом холодної прокрутки 360 А. У тій самій батареї, яка була зафіксована як дефектна, загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду виявилась 63 с, загальна ємкість двох ступенів контрольного розряду , виявилась 4,8 А год (0,08С20), що ще виразніше указує на дефектність батареї. Крім того, ще три батареї були визнані дефектними, оскільки загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду виявилась в межах 133-141 с, а загальна ємність двох ступенів контрольного розряду , виявилась в межах 7,8-9,6 А год (0,13-0,16 С20). Отже забраковано було чотири батареї, а не одна, як в способі-прототипі. Для уточнення діагностики проводили руйнуючий контроль якості вузлів паяння і струмоведучих деталей шляхом механічного розлому міжелементних з'єднань і місць припаювання вушок електродів до полюсних містків. Руйнуючий контроль якості показав, що у трьох забракованих батарей є дефекти зварювання міжелементних з'єднань у вигляді раковин і порожнеч в металі, розташованих по всій площі розлому міжелементного з'єднання, у одній забракованій батареї виявилися дефекти припаювання вушок електродів до полюсних містків. Тоді як у батарей, визнаних справними, вибірковий руйнуючий контроль якості дефектів не виявив. Приклад показує, що в порівнянні із способом-прототипом, спосіб контролю якості, що заявляється, дає достовірніші результати і дозволяє точно провести відбракування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 Спосіб контролю якості вузлів паяння і струмоведучих деталей свинцево-кислотних акумуляторних батарей, при якому заздалегідь заряджені батареї, що досягли ємкості 20. годинного режиму розряду (С20 (А год.)), піддають переривчастому розряду струмом І, що складається з чотирьох періодів тривалістю t і трьох пауз тривалістю 10 с, при цьому контрольна напруга в кінці четвертого періоду повинна бути не нижче 6 В, а після проведеного повного заряду характеристики контрольного розряду струмом холодної прокрутки, вказаним в ТУ на даний тип батарей, при температурі електроліту (25±5) °С повинні бути наступними напруга на виводах на 10-ій секунді першого ступеня контрольного розряду повинна бути не нижче 7,5 В, загальна тривалість двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 150 с, загальна ємність двох ступенів контрольного розряду повинна бути не менше 0,2 С20 . (А год.), з можливістю визначення дефекту, якщо хоч би одна з вказаних контрольних величин не досягається, який відрізняється тим, що величину струму І (А) розряду витримують (11,515,0) С20 (А), час t (с) розряду витримують, згідно з формулою: t = 45 С20/І ± 0,5, (1) де t - час пропускання струму через батарею, с; . C20 - номінальна ємність батареї при 20-годинному режимі розряду, А год.; І - постійний струм, А. 45 - емпіричний коефіцієнт. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3