CN102629689B - 铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法及专用组合模具 - Google Patents

Abstract

一种铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法，具体生产方法是：将模具A与模具C合拢固定，加热至120℃～140℃，进行第一次浇铸，形成带有凹槽的铅层，待铅熔液和模具冷却后，将模具C从模具A上取下，在铅层的凹槽中装入作为铜板栅的铜丝，将带有凹槽的模具B加热至120℃～140℃，将模具A与模具B合拢固定，进行第二次浇铸，构成表面完全被铅覆盖的铅包铜板栅；上述生产方法的专用组合模具，它有两个相互对应的模具A和模具B，其特殊之处是，本发明还有一个与模具A相配使用的模具C，在模具C内侧的表面上有与模具A上凹槽相配的凸棱，该凸棱的横截面尺寸小于模具A上凹槽的横截面尺寸，该凸棱的横截面直径与铜板栅铜丝的直径相同。

Description

铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法及专用组合模具

技术领域

本发明属于蓄电池生产领域，特别涉及一种铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法及专用组合模具。

背景技术

目前，铅酸蓄电池在蓄电池的市场份额中仍占有一定的优势，在国民经济的各部门中发挥着不可替代的重要作用。铅酸蓄电池的理论比能量为170W·h/kg，但实际上大多数铅酸蓄电池只能释放30~50 W·h/kg的能量，这一方面是由活性物质利用率低引起的，另一方面则是由惰性成份的质量引起的，如电池壳、极板栅、隔膜、终端等。特别是作为支撑活性物质的极板栅，对蓄电池的主要性能具有较大影响。为了提高铅酸蓄电池的比能量，人们一直探索和寻找一种新的板栅材料及板栅结构，以期用最小的质量和最低的价格，得到最大的电导率和最高的强度。镀铅铜板栅近年来受到了人们的普遍关注，它是用铜网作基体，表面包覆一层铅，以减小板栅电阻，提高输出功率，这种结构的板栅也被称作铜板栅。目前，在铜网上包覆铅的方法有三种：浸镀、喷镀和电镀。浸镀就是将作为基体的铜网放入铅熔液中，在铜网的表面挂上一层铅后取出。浸镀生产工艺存在的问题是，基体表面挂上的铅层较薄，且挂铅后板栅的表面不平整，实际使用效果较差。喷镀就是将铅喷涂在基体的表面，这种加工方法存在的问题是，板栅铅层薄厚不均匀，铅层的致密性也较差，在使用的过程中容易脱落。电镀就是采用普通电镀的方法在基体的表面镀上一层铅。这种方法的制造成本非常高，因为板栅表面包覆铅的厚度一般应为100μｍ～300μｍ，而在基体上电镀100μｍ～300μｍ的铅则需要花费很长的时间，因而不具备大规模工业化实施的价值。上述方法虽然都可以在基体的表面包覆一层铅，并生产出表面包覆有铅层的铜板栅，但没有一种方法能够以低廉的成本生产出高质量的铜板栅，并适合于大规模工业化生产，因此，铜板栅的研制已经成为铅酸蓄电池生产领域中的一个重要研究课题。

为了解决上述问题，本人研制出了一种采用铸造工艺生产铅酸蓄电池铜板栅的方法及专用模具，并申请了中国发明专利，专利号为“ZL200410100486.2”，名称为“铅酸蓄电池铜板栅生产方法及专用模具”。该专利采用铜网作为铜板栅的基体，铜网用线切割或冲压等方式生产，铜网在模具中用定位铅环和定位针来定位，以确保铜网位于模具的中间，并使铸造后铜网表面的铅层薄厚均匀。该方法生产的铜板栅虽然铅层的致密性好，厚度不受限制，产品合格率高，但生产成本依然较高，并难以实现大规模工业化生产。其主要原因是：1、铜网采用铜片材制作，材料的利用率不足百分之十，超过百分之九十的原材料变成废铜，而且还需要经过线切割或冲压来成型，生产成本相对较高。2、铜网在放入模具前要安装若干个定位铅环，由于铜网的厚度非常薄，所以要使铜网保持在模具的中间，就需要安装很多个定位铅环，而安装定位铅环则要耗费很多工时，生产效率较低。3、由于铜网的厚度非常薄，所以还需要在模具上安装很多对定位针对铜网定位，而定位针的直径又很小，在模具上钻孔的难度就比较大，钻头还容易折断，针尖的高度也必须保持一致，装配的难度较大，因而模具的制作也需要很多工时才能完成。4、由于模具内有很多定位针，这些定位针在铸造后都嵌入到铅层中，虽然针尖是锥形的，但起模也比较费力，力度掌握不好还容易损坏铅层。5、由于模具内有很多定位针，所以铸造后会在铜板栅的铅层上留下很多针孔，这些针孔还需要闭合，才能成为铜板栅成品。上述问题的存在导致了该专利难以实现大规模工业化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有铅酸蓄电池铜板栅生产方法及模具存在的生产成本高、难以大规模工业化生产的问题，提供一种生产成本低、适合于大规模工业化生产的铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法及专用组合模具。

本发明采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铅包铜板栅，其具体生产方法是：

1、将带有凹槽的模具A与带有凸棱的模具C合拢固定；

2、将合拢固定的模具加热至120℃～140℃；

3、将铅熔液浇铸到模具A与模具C中，进行第一次浇铸，利用模具A中凹槽与模具C中凸棱之间的间隙形成带有凹槽的铅层；

4、待铅熔液和模具冷却后，打开模具，将模具C从模具A上取下，带有凹槽的铅层则保留在模具A的凹槽中，去除铅层的浇铸口部分；

5、在铅层的凹槽中装入作为铜板栅的铜丝；

6、将带有凹槽的模具B加热至120℃～140℃，然后，将模具A与模具B合拢固定；

7、将铅熔液浇铸到模具A与模具B中，进行第二次浇铸，将铅熔液充满模具B中凹槽与铜丝之间的间隙，将铜丝完全包裹起来，构成表面完全被铅覆盖的铅包铜板栅；

8、待铅熔液和模具冷却后，打开模具，取出已经铸上铅的铅包铜板栅坯料，清除铅包铜板栅坯料边缘的气道毛刺及浇铸口，即成为铅包铜板栅成品。

一种实施上述铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法的专用组合模具，它有两个相互对应的模具，即模具A和模具B，在模具A和模具B内侧的表面上有形状相同、横截面尺寸大于铜板栅铜丝的凹槽，该凹槽为若干条横向凹槽和若干条纵向凹槽，其特殊之处是，本发明还有一个与模具A相配使用的模具C，在模具C内侧的表面上有与模具A上凹槽相配的凸棱，该凸棱的横截面尺寸小于模具A上凹槽的横截面尺寸，该凸棱的横截面直径与铜板栅铜丝的直径相同。

所述的模具C内侧表面上的凸棱为一条横向凸棱和若干条纵向凸棱，横向凸棱位于纵向凸棱的上端。

本发明的优点在于：

1、采用铜丝作为铜板栅的基体，大大提高了材料的利用率，降低了铜的使用量，从而大幅度降低了生产成本，提高了经济效益，且选材容易，铜丝不用进行加工，剪切后直接使用，简化了生产工艺。

2、模具上不需要安装定位针，简化了模具的生产，铜丝上不需要安装定位铅环，起模后也不需要平针孔，减少了生产工序，降底了生产的难度，提高了生产效率，从而实现了铜板栅的大规模工业化生产。

3、通过二次铸造成型，将铜丝精确的铸造在铅层的中心，确保了铅层薄厚均匀，没有漏铜现象，且铅层的厚度不受限制，铅层的致密性好，产品的合格率高，从而生产出高质量的铜板栅。

附图说明

图1是本发明模具A的结构示意图；

图2是图1的A—A剖视图；

图3是图1的B—B剖视图；

图4是本发明模具B的结构示意图；

图5是图4的C—C剖视图；

图6是本发明模具C的结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是图6的D—D剖视图；

图9是本发明模具A与模具C的横截面剖视图；

图10是本发明模具A与模具B的横截面剖视图；

图11是图9的E部放大图；

图12是图10的F部放大图。

具体实施方式

本发明采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铅包铜板栅，其具体生产方法是：

1、将带有凹槽的模具A与带有凸棱的模具C合拢固定；

2、将合拢固定的模具加热至120℃～140℃，在实际操作时，若采用普通浇铸的方法，模具的温度应接近铅的熔点温度，既确保铅在模具中具有良好的流动性，又不致于浇铸后模具降温时间太长，本发明采用压铸的方法进行浇铸，模具加热至120℃～140℃即可进行浇铸，实际操作时，模具A和模具C的加热温度可根据模具的大小，及以模具A的凹槽与模具C的凸棱之间的间隙大小在120℃～140℃范围内确定，若模具大、且模具A的凹槽与模具C的凸棱之间的间隙小，模具A和模具C的加热温度应在温度范围内取上限值，反之则应取下限值；

3、将铅熔液浇铸到模具A与模具C中，进行第一次浇铸，利用模具A中凹槽与模具C中凸棱之间的间隙形成带有凹槽的铅层，该铅层即是铅包铜板栅的一个侧面；

4、待铅熔液和模具冷却后，打开模具，将模具C从模具A上取下，带有凹槽的铅层则保留在模具A的凹槽中，去除铅层的浇铸口部分；

5、在铅层的凹槽中装入作为铜板栅的铜丝，铜丝要安装平整，不能有弯曲、上翘；

6、将带有凹槽的模具B加热至120℃～140℃，然后，将模具A与模具B合拢固定，实际操作时，模具B的加热温度可根据模具的大小，及以模具中铜丝与模具B的凹槽之间的间隙大小在120℃～140℃范围内确定，若模具大、且模具中铜丝与模具B的凹槽之间的间隙小，模具B的加热温度应在温度范围内取上限值，反之则应取下限值；

7、将铅熔液浇铸到模具A与模具B中，进行第二次浇铸，将铅熔液充满模具B中凹槽与铜丝之间的间隙，形成铅包铜板栅的另一个侧面，从而将铜丝完全包裹起来，构成表面完全被铅覆盖的铅包铜板栅；

8、待铅熔液和模具冷却后，打开模具，取出两面均已经铸上铅的铅包铜板栅坯料，清除铅包铜板栅坯料边缘的气道毛刺及浇铸口，即成为铅包铜板栅成品。

实施上述铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法的专用组合模具如图1-图12所示，它有两个相互对应的模具，即模具A和模具B，在模具A和模具B内侧的表面上有形状相同、横截面尺寸大于铜板栅铜丝的凹槽，该凹槽为若干条横向凹槽4和若干条纵向凹槽3，横向凹槽4与纵向凹槽3之间纵横相交，横向凹槽4与纵向凹槽3的横截面形状为半圆形，也可以是矩形或其他形状，可根据需要确定；在模具A的最上端有一条横向凹槽2，横向凹槽2的深度大于下边的横向凹槽4，因为此处不仅要包裹纵向设置的铜丝12，还要包裹横向设置的铜丝12，因此，横向凹槽2的深度可根据铜丝12的直径来确定，而模具B的所有横向凹槽4的深度均相同，本发明采用横截面为圆形的铜丝作为铜板栅的基体，实际应用时也可以采用其他横截面形状的铜丝作为铜板栅的基体；在模具A和模具B内侧表面的上部还有二个挂件凹槽5，挂件凹槽5与横向凹槽4及纵向凹槽3相连通；在模具A和模具B内侧表面的上部还有一个浇铸口1，浇铸口1与模具A的横向凹槽2及模具B最上端的横向凹槽4相连通，并与模具A及模具B的二条纵向凹槽3相对应；在模具A和模具B的上部还有一个极耳凹槽6，极耳凹槽6与模具A的横向凹槽2及模具B最上端的横向凹槽4相连通，并与一条纵向凹槽3相对应，以便于在浇铸时铸出极耳；本发明还有一个与模具A相配使用的模具C，在模具C内侧的表面上有若干条与模具A上纵向凹槽3相配的纵向凸棱7，纵向凸棱7的横截面形状为半圆形，纵向凸棱7的横截面直径根据铜丝12的直径确定，纵向凸棱7的直径与铜丝12的直径相同，或者略小于铜丝12的直径0.05～0.1毫米，以便于铸造后形成的铅层凹槽能够夹紧铜丝12，避免铜丝12上翘；模具C上的纵向凸棱7比模具A上的纵向凹槽3少二条，以便于铸造完成后在铅包铜板栅的两侧各形成一条全铅的边框10，边框10由两次浇铸形成，第一次浇铸只形成半个边框10，如图9和图11所示，第二次浇铸后，形成完整的边框10，如图10和图12所示；在模具C内侧的表面上还有一条与模具A上横向凹槽2相配的横向凸棱8，横向凸棱8的横截面的顶部为半圆形，底部为矩形，横向凸棱8顶部的半径及底部的宽度与铜丝12的直径相同，或者略小于铜丝12的直径0.05～0.1毫米，以便于铸造后形成的铅层凹槽能够夹紧铜丝12，避免铜丝12上翘；横向凸棱8的高度要高于纵向凸棱7，高出的尺寸由铜丝12的直径确定，因为在此处第一次浇铸后形成的铅层凹槽中既要放置横向设置的铜丝12，还要放置纵向设置的铜丝12，横向设置的铜丝12与纵向设置的铜丝12要相互搭接在一起，以确保两者接触良好；横向凸棱8位于纵向凸棱7的上端，横向凸棱8只设置一条，即在铅包铜板栅中只设置一根横向设置的铜丝12，以节省铜材料，一根横向设置的铜丝12即可将纵向设置的若干条铜丝12上的电流汇集起来，模具A和模具B中其他横向凹槽4中铸出来的都是不含铜丝12的全铅柱体；所述的纵向凸棱7的横截面尺寸小于模具A上纵向凹槽3的横截面尺寸，横向凸棱8的横截面尺寸小于模具A上横向凹槽2的横截面尺寸，两者之差即为铅层11的厚度，可根据实际需要来确定，铅层11通过二次浇铸形成，第一次浇铸形成带有凹槽的半个铅层11，如图9和图11所示，第二次浇铸形成完整的铅层11，将铜丝12完全包裹起来，如图10和图12所示；在模具C内侧的表面上还有一条极耳凸棱9，极耳凸棱9位于横向凸棱8的上部，并与一条纵向凸棱7相对应。

Claims (3)

1.一种铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法，其特征在于，它采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铅包铜板栅，其具体生产方法是：

（1）将带有凹槽的模具A与带有凸棱的模具C合拢固定；

（2）将合拢固定的模具加热至120℃～140℃；

（3）将铅熔液浇铸到模具A与模具C中，进行第一次浇铸，利用模具A中凹槽与模具C中凸棱之间的间隙形成带有凹槽的铅层；

（4）待铅熔液和模具冷却后，打开模具，将模具C从模具A上取下，带有凹槽的铅层则保留在模具A的凹槽中，去除铅层的浇铸口部分；

（5）在铅层的凹槽中装入作为铜板栅的铜丝；

（6）将带有凹槽的模具B加热至120℃～140℃，然后，将模具A与模具B合拢固定；

（7）将铅熔液浇铸到模具A与模具B中，进行第二次浇铸，将铅熔液充满模具B中凹槽与铜丝之间的间隙，将铜丝完全包裹起来，构成表面完全被铅覆盖的铅包铜板栅；

（8）待铅熔液和模具冷却后，打开模具，取出已经铸上铅的铅包铜板栅坯料，清除铅包铜板栅坯料边缘的气道毛刺及浇铸口，即成为铅包铜板栅成品。

2.一种实施如权利要求1所述铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法的专用组合模具，它有两个相互对应的模具，即模具A和模具B，在模具A和模具B内侧的表面上有形状相同、横截面尺寸大于铜板栅铜丝的凹槽，该凹槽为若干条横向凹槽和若干条纵向凹槽，其特征在于，模具A还有一个相配使用的模具C，在模具C内侧的表面上有与模具A上凹槽相配的凸棱，该凸棱的横截面尺寸小于模具A上凹槽的横截面尺寸，该凸棱的横截面直径与铜板栅铜丝的直径相同。

3.根据权利要求2所述的专用组合模具，其特征在于，所述的模具C内侧表面上的凸棱为一条横向凸棱和若干条纵向凸棱，横向凸棱位于纵向凸棱的上端。

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