Способы изготовления токоотводов свинцовых аккумуляторов

Есть несколько способов изготовления токоотводов для аккумуляторов и в этой статье мы расскажем о двух самых распространенных: методом литья и просечно-растяжным методом.

Изготовление токоотводов методом литья

Изготовление токоотводов, в основном, производится методом литья расплава в разъемные литейные формы.

Изготовление токоотводов методом литья

Известно, что изготовление токоотводов методом литья осуществляется тремя способами: свободным литьем (заливка в верхнюю часть формы), литьем под давлением с подачей металла через низ формы, непрерывным литьем.

Свободное литье токоотводов

Свободное литье — это обычный способ, при котором расплавленный свинцовый сплав заливают в верхнюю часть формы, и он заполняет форму под действием силы тяжести. Воздух вытесняется из нижней части формы, но поскольку он стремится вверх, в отливке образуются раковины, которые под действием коррозии могут вызвать разрушение токоотводов.

Изготовление токоотводов литьем под давлением

Литье под давлением — это способ, при котором расплавленный свинец подается в форму через низ и под давлением поднимается в верхнюю часть формы, вытесняя из нее воздух. Таким образом, воздух фактически не задерживается в форме.

Литье токоотводов под давлением

Литье под давлением используется, в основном, для токоотводов крупногабаритных аккумуляторов, а также для отливки штырей панцирных аккумуляторов. Штырьевые «гребенки» отливаются вместе с токоведущими рамками и ушками. Непрерывное литье — способ, который применяется при массовом производстве автомобильных аккумуляторных батарей.

Изготовление токоотводов непрерывным литьем

С появлением способов непрерывного литья связаны работы по изготовлению токоотводов непосредственно из жидкого металла путем пропускания расплава между парой калиброванных охлаждаемых цилиндров. При этом можно получать непрерывную ленту и её штамповать, либо на поверхность валков наносить требуемый профиль токоотвода. Наиболее оригинальным здесь является способ, в котором для получения непрерывной ленты (полосы) используют один валок, температуру которого можно регулировать. Этот валок установлен так, что часть его погружена в сплав. Так как температура вращающегося валка ниже температуры кристаллизации, то на его поверхности кристаллизуется пленка, при этом толщина пленки будет зависеть от температуры поверхности валка. Чем ниже температура поверхности, тем толще полосу можно получить. Огибая валок, закристаллизовавшаяся полоса попадает на нож, плотно прилегающий к вращающемуся валку, и снимается на него, перемещаясь далее по специальному конвейеру к штампу.

В случае необходимости получения готового токоотвода без штамповки на вращающийся валок наносят канавки, соответствующие профилю токоотвода. Для удаления металла с поверхности выступов и образования отверстий токоотвода устанавливают второй валок с гладкой поверхностью, плотно прилегающей к калиброванному валку, температура которого превышает температуру плавления сплава и расплавляет пленку металла над выступами, образуя на их местах отверстия.

В настоящее время токоотводы производятся методом свободного литья.

Конструкции литейных машин и автоматов различных фирм идентичны.

литейный автомат

В современных автоматах фирмы «Хлорайд» (Англия), в отличие от установок, описанных выше, плавильный котел монтируется отдельно, что позволяет использовать его для двух литейных автоматов одновременно. Производительность автомата составляет 5 тысяч отливок за смену. Следовательно, один рабочий, обслуживая одновременно два автомата, изготавливает до 10 тысяч отливок за смену.

При отливке токоотводов особое внимание уделяется соблюдению температурного режима литейных форм. Перегрев форм и, особенно, местные перегревы, способствуют возникновению в отливках внутренних напряжений, способствующих появлению трещин.

В процессе отливки токоотводов рекомендуется поддерживать температуру расплава равную 400÷500С. Во избежание выплеска расплава свинца из котла запрещается загружать котел чушками свинца с влажной поверхностью, а также вводить в расплав влажные приспособления (шумовка, ковш и др.).

При ручной отливке пластин температура литейных форм поддерживается равной 130-150С. Заливка расплава свинца в форму производится за один прием. Отливка выдерживается в форме в течение 5+7 с, после чего остывание закристаллизованного литника производится водой.

Токоотводы массовых типов аккумуляторов отливают с помощью литейных автоматов типа УСОТ-1 С.

В современных литейных автоматах УСОТ-1С плавильный котел монтируется отдельно, что также позволяет питать сплавом одновременно два литейных автомата. Температура сплава в котле поддерживается в диапазоне320÷350°С и только при подаче сплава в заливочную насадку он дополнительно подогревается в трубопроводе до температуры 5О0÷520°С.

При применении такого режима литья сплав предохраняется от угара, чем избегается шлакообразования. Открытие и закрытие литейной формы производится с помощью пневматического привода, отливка подается на транспортер, проходит рихтовочные валики и поступает в устройство для обрубки литника, где токоотвод фиксируется по ушкам и происходит обрубка нижнего облоя.

При втором опускании штампа токоотвод фиксируется в новом положении по нижней кромке, и происходит обрубка литника. Токоотводы с помощью специального механизма собираются в стопку на направляющие накопителя  выводного устройства. Облой и литники возвращаются транспортером в плавильный котел. Автомат имеет блокирующее устройство на случай, если отливка не выпала из формы или если форма полностью не закрылась.

За смену данный автомат может производить 4-5 тыс., в зависимости от толщины токоотводов. Один оператор обслуживает два автомата. Основными достоинствами машины типа УСОТ-1C можно считать компактность, надежность в работе, высокую производительность, высокую точность отливок и лучшие санитарно-гигиенические условия работы.

Изготовление токоотводов просечно-растяжным методом

В связи с неудовлетворительными свойствами Pb — Sb сплавов с малым содержанием сурьмы в последние десятилетия широко применяется изготовление токоотводов из этих сплавов просечно-вытяжным способом.

Этот способ считается наиболее перспективным. Просечно-вытяжные токоотводы вмещают большее количество активного материала, что обеспечивает большую емкость на длительных режимах разряда.

Просечно-растяжные токоотводы получают первоначально по технологии непрерывного литья ленты из свинцового сплава. Как правило, перед просечкой и растяжкой отлитая лента прокатывается, что способствует упрочнению металла. Наибольшее упрочнение достигается резким охлаждением отливок и последующей прокатке сплавов. Существенно отметить, что сплавы с 1,5÷2,0% Sb, прокатанные с оптимальным обжатием, тверже литых сплавов, содержащих 5÷7% Sb.

Для малосурьмяного сплава (1,5%Sb) наблюдается переход от неравномерной, дендритоячеистой структуры литого сплава к структуре мелкозернистой, упорядоченной, вытянутой в направлении прокатки.

Известны машины для изготовления токоотводов просечно-растяжным способом. Принцип действия таких машин основан на одновременной рассечке ленты и растяжке при помощи специального штампа. Лента растягивается, затем поступает в узел вырубки, где происходит вырубание соответствующего профиля с одновременным оформлением ушек токоотводов. В конце машины лента калибруется по толщине, а затем поступает на пастонамазочную машину.

Производство просечно-растяжных лент непрерывным методом относится, в основном, к свинцово-кальцивым бессурьмяным сплавам.

Сам процесс производства включает следующие операции:

  1.  Изготовление свинцово-кальциевого сплава требуемого состава.
  2.  Отливка сляба — заготовки для прокатки лент.
  3.  Прокатка ленты до требуемых размеров.
  4.  Сматывание ленты в рулон.

При производстве положительных токоотводов используются ленты из сплава следующего состава: РЬ + 0,5% Са + 1,1% Sn, для отрицательных токоотводов — РЬ + 0,1 % Са + 0,3% Sn.

Ссылка на основную публикацию