CN109860625A - 电池极群组铸焊工艺过程控制方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电池极群组铸焊工艺过程控制方法及其装置，控制方法包括预处理、预注液、极耳铸焊、退液成型和脱模五个步骤；铸焊装置包括汇流排模具，汇流排模具的顶面设有铸焊型腔，铸焊型腔的底部设有储液腔，汇流排模具内还设有加热棒和冷却液通道。本发明能使汇流排模具与型腔内液态铅合金具有相同的初始温度，最大程度地降低铅液与汇流排模具的温度差，保证极耳***后熔融铸焊效果，同时通过退液成型降低高温液态铅合金影响极耳成型并带入冷空气帮助极耳成型；铸焊装置中设置储液腔提高预注液的容量，小孔径通道易于控制进液，同时在负压泵回液时会形成断流，使液态铅合金保留在铸焊型腔内更有利于极耳成型。
Description
技术领域
本发明涉及汽车蓄电池技术领域，特别涉及电池极群组铸焊工艺过程控制方法及电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置。
背景技术
随着新能源汽车及可再生能源储能需求的高速增长，铅酸蓄电池的产量也在急速增加。在铅酸蓄电池制造工艺中，铸焊是铅酸蓄电池制造过程中至关重要的一道工序。其中一种铸焊方式是将铅液注入汇流排模具的型腔中，再将带有多个极群的电池底盒倒扣在汇流排模具上进行铸焊，再将汇流排模具冷却后进行脱模取出。其中，铸焊过程是熔融液态铅合金与极耳发生热传导，使极耳表面温度迅速升高达到熔化温度，在极短时间内使极耳表面金属部分熔化而进入液态的铅合金，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。
但是这种方法由于汇流排模具在铅液注入前是低温度模具，铅液注入后会与高温的铅液发生热交换，汇流排模具在结构上由于存在腔形结构，不同的地方导热效果存在差异，会导致汇流排模具内的铅液与汇流排模具发生热交换后温度降低且产生短暂性和局部性的温度差，这样会导致电池极群组的极耳在浸入后铸焊效果不一致，容易发生铸焊极耳变薄、强度低、易断裂等问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供电池极群组铸焊工艺过程控制方法及电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
电池极群组铸焊工艺过程控制方法，包括以下步骤：
（1）预处理：在电池极群组铸焊装置的汇流排模具两侧设置加热棒，使汇流排模具具有较高的初始温度；
（2）预注液：将高温熔融的液态铅合金泵入汇流排模具的型腔内，保持液态铅合金的液面低于汇流排模具的型腔上沿；
（3）极耳铸焊：通过电池极群组夹具将电池极群组的极耳朝下浸入到汇流排模具的型腔内，再次将高温熔融的液态铅合金泵入汇流排模具的型腔内，使液态铅合金的液面达到汇流排模具的型腔上沿，保温铸焊；
（4）退液成型：通过负压泵将汇流排模具型腔内的液态铅合金抽离，使铸焊初成的极耳脱离液态铅合金；
（5）脱模：持续向汇流排模具内通冷却液循环，待极耳完成凝固成型后，停止通入通冷却液，通过电池极群组夹具将电池极群组脱模取出。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（1）中加热棒为密封式加热。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中泵入的液态铅合金液面高度为汇流排模具的型腔高度的三分之一。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（3）中极耳浸入的过程中先一次性将极耳的三分之二长度浸入汇流排模具的型腔内，再逐渐将剩下的极耳部分浸入汇流排模具的型腔内。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（4）中退液前先向汇流排模具内通冷却液循环一圈。
电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，包括汇流排模具，所述汇流排模具的顶面设有两排平行设置的铸焊型腔，所述铸焊型腔的底部都设有储液腔，所述储液腔彼此连通，所述储液腔的顶部与铸焊型腔的底部连通，所述汇流排模具的侧壁上设有铅液泵入口，所述铅液泵入口与储液腔连通，所述汇流排模具内还设有加热棒，所述加热棒设置在铸焊型腔的两侧，所述汇流排模具内还设有冷却液通道，所述冷却液通道包括进液通道和出液通道，所述进液通道和出液通道的一端连通，所述液通道和出液通道分别设置在铸焊型腔的两侧。
作为本发明的进一步改进，所述储液腔与铸焊型腔之间设有小孔径通道，所述小孔径通道的上端与铸焊型腔的底部连通，下端与储液腔连通。
作为本发明的进一步改进，所述小孔径通道的中间设有环形回转。
作为本发明的进一步改进，所述汇流排模具的底部设有与加热棒适配的容纳槽，所述容纳槽的开口处滑动安装有密封底座，所述加热棒固定安装在密封底座上。
作为本发明的进一步改进，所述冷却液通道与铸焊型腔之间设有冷却腔，所述冷却腔为片状，所述冷却腔与冷却液通道之间设有两条供液通道，两条供液通道分别位于冷却液通道的上下两侧，且供液通道的两端分别与冷却腔和冷却液通道连通。
本发明的有益效果为：
（1）本发明的电池极群组铸焊工艺过程控制方法通过预处理和预注液使汇流排模具与型腔内液态铅合金具有相同的初始温度，最大程度地降低铅液与汇流排模具发生热交换后产生短暂性和局部性的温度差，保证极耳***后熔融铸焊效果；
（2）本发明的电池极群组铸焊工艺过程控制方法冷却时通过退液成型一方面能降低高温液态铅合金影响极耳成型，另一方面能在液态铅合金排出的过程中带入冷空气帮助极耳成型；
（3）本发明的电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置中设置储液腔，提高预注液的容量，进一步提高预注液降低换热后短暂性和局部性的温度差的效果；
（4）本发明的电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置中设置小孔径通道易于控制进液，同时在负压泵回液时会形成断流，使液态铅合金保留在铸焊型腔内更有利于极耳成型。
附图说明
图1是本发明汇流排模具的结构示意图；
图2是本发明冷却液通道、冷却腔与供液通道的连接示意图；
图3是本发明储液腔、加热棒与汇流排模具的连接示意图；
图4是本发明加热棒的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
电池极群组铸焊工艺过程控制方法，包括以下步骤：
（1）预处理：在电池极群组铸焊装置的汇流排模具两侧设置加热棒，使汇流排模具具有较高的初始温度；
（2）预注液：将高温熔融的液态铅合金泵入汇流排模具的型腔内，保持液态铅合金的液面低于汇流排模具的型腔上沿；
（3）极耳铸焊：通过电池极群组夹具将电池极群组的极耳朝下浸入到汇流排模具的型腔内，再次将高温熔融的液态铅合金泵入汇流排模具的型腔内，使液态铅合金的液面达到汇流排模具的型腔上沿，保温铸焊；
（4）退液成型：通过负压泵将汇流排模具型腔内的液态铅合金抽离，使铸焊初成的极耳脱离液态铅合金；
（5）脱模：持续向汇流排模具内通冷却液循环，待极耳完成凝固成型后，停止通入通冷却液，通过电池极群组夹具将电池极群组脱模取出。
电池极群组的极耳在铸焊过程中需要与汇流排中的高温铅液发生熔融凝固的过程，这个过程需要控制高温铅液的温度，通过加热棒对汇流排模具进行预加热，使汇流排模具具有较高的初始温度，同时向汇流排模具的型腔内泵入部分液态铅合金使汇流排模具与型腔内液态铅合金具有相同的初始温度，铸焊时，***极耳后将型腔内的液态铅合金补满，这样，降低液态铅合金的一次性泵入量，最大程度地降低铅液与汇流排模具发生热交换后产生短暂性和局部性的温度差；铸焊结束后，通过负压泵排出型腔内的液态铅合金，一方面能降低高温液态铅合金影响极耳成型，另一方面能在液态铅合金排出的过程中带入冷空气帮助极耳成型，同时持续向汇流排模具内通冷却液循环加速极耳成型，结束后通入高压气体排出冷却液。
进一步的，所述步骤（1）中加热棒为密封式加热，且加热棒为点对点式控温，一个型腔对应一个单独控温的加热区域；密封式加热能减少热量的散失，且传统的型腔加热通过一根加热棒加热，温度控制不均匀，本发明的点对点式加热采用电磁线圈对中心加热棒进行涡流加热，一个型腔对应一个单独的涡流线圈并单独控制，内部设有独立的温度传感器进行反馈，使得每个型腔的温度控制统一而精确。
进一步的，所述步骤（2）中泵入的液态铅合金液面高度为汇流排模具的型腔高度的三分之一，使泵入的液态铅合金不仅能很好地储备能量，同时能避免极耳***后液态铅合金溢出。
进一步的，所述步骤（3）中极耳浸入的过程中先一次性将极耳的三分之二长度浸入汇流排模具的型腔内，再逐渐将剩下的极耳部分浸入汇流排模具的型腔内，极耳进入高温液态铅合金后会发生熔融再凝固，但是由于液面处与空气存在热交换，液态铅合金内部发生速率会高于液面处，所以露液面外的极耳及靠近液面处的极耳会作为再凝固的依附点帮助铸焊凝固，另外，当剩下的极耳全部进入后已经依附凝固的下端极耳又可以作为上端熔融再凝固的依附点，这样可以强化凝固效果。
进一步的，所述步骤（4）中退液前先向汇流排模具内通冷却液循环一圈，冷却凝固时，先通冷却液循环一圈使液态铅合金发生热胀冷缩，使得液态铅合金与汇流排模具内腔壁发生分离，有利于极耳凝固成型和脱膜分离。
如图1至3所示，本发明中电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，包括汇流排模具10，所述汇流排模具10的顶面设有两排平行的铸焊型腔20，包括正极型腔和负极型腔，所述铸焊型腔20的底部都设有储液腔23，所述储液腔23彼此连通，所述储液腔23的顶部与铸焊型腔20的底部连通，所述汇流排模具10的侧壁上设有铅液泵入口11，所述铅液泵入口11与储液腔23连通，所述汇流排模具10内还设有加热棒30，所述加热棒30设置在铸焊型腔20的两侧，所述汇流排模具10内还设有冷却液通道，且两排平行的铸焊型腔20设有单独的冷却液通道，所述冷却液通道包括进液通道141和出液通道142，所述进液通道141和出液通道142的一端连通，所述液通道141和出液通道142分别设置在铸焊型腔20的两侧。
本实施例中的铸焊装置底部设置有储液腔23，能储存较大容量的高温液态铅合金，加热棒30对汇流排模具10进行预加热，使汇流排模具10具有较高的初始温度，同时加热汇流排模具10的铸焊型腔20内泵入的部分液态铅合金，使汇流排模具10与铸焊型腔20内液态铅合金具有相同的初始温度，降低液态铅合金的一次性泵入量，最大程度地降低铅液与汇流排模具10发生热交换后产生短暂性和局部性的温度差；冷却液通道用于冷却成型时加速降温，提高冷却速率。
进一步的，如图1所示，所述储液腔23与铸焊型腔20之间设有小孔径通道22，所述小孔径通道22的上端与铸焊型腔20的底部连通，下端与储液腔23连通；小孔径通道22的直径小，当加液铸焊时，由储液腔23向铸焊型腔20内进液比较慢，容易控制，当冷却回液时，进行通入冷却液与负压泵回液，由于冷却液瞬时降温和回液，小孔径通道22内会形成断流，液态铅合金保留在铸焊型腔20内更有利于极耳成型。
进一步的，如图1所示，所述小孔径通道22的中间设有环形回转221；环形回转221设置回液时更易形成断流。
进一步的，如图1、3、4所示，所述汇流排模具10的底部设有与加热棒30适配的容纳槽12，所述容纳槽12的开口处滑动安装有密封底座13，所述加热棒30固定安装在密封底座13上；加热棒30密封式加热能减少热量的散失，密封底座13便于拆装维修和检查，而且，加热棒30为独立的铁棒，外部套设有与型腔20数量相同的涡流线圈，一个型腔20对应一个单独的涡流线圈并单独控制内部设有独立的温度传感器进行反馈，当某个型腔20的温度出现温度波动且超过波动范围时，通过调节涡流线圈的输入值来调控型腔20加热温度，由于涡流为局部加热特点明显，所以涡流线圈内的加热棒30温度调控敏感度高，能及时反馈给对应的型腔20，使得每个型腔的温度控制统一而精确，解决了传统的型腔加热通过一根加热棒加热，温度控制不均匀的温度。
进一步的，如图1和2所示，所述冷却液通道与铸焊型腔20之间设有冷却腔15，所述冷却腔15为片状，所述冷却腔15与冷却液通道之间设有两条供液通道151，两条供液通道151分别位于冷却液通道的上下两侧，且供液通道151的两端分别与冷却腔15和冷却液通道连通，片状冷却腔15分布在铸焊型腔20两侧，瞬时冷却效果好，两条供液通道151能及时更新冷却腔15内的冷却液，保持冷却效果，同时，冷却腔15靠近铸焊型腔20而远离储液腔23，几乎不会影响储液腔23内的液态铅合金温度。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.电池极群组铸焊工艺过程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）预处理：在电池极群组铸焊装置的汇流排模具两侧设置加热棒，使汇流排模具具有较高的初始温度；
（2）预注液：将高温熔融的液态铅合金泵入汇流排模具的型腔内，保持液态铅合金的液面低于汇流排模具的型腔上沿；
（3）极耳铸焊：通过电池极群组夹具将电池极群组的极耳朝下浸入到汇流排模具的型腔内，再次将高温熔融的液态铅合金泵入汇流排模具的型腔内，使液态铅合金的液面达到汇流排模具的型腔上沿，保温铸焊；
（4）退液成型：通过负压泵将汇流排模具型腔内的液态铅合金抽离，使铸焊初成的极耳脱离液态铅合金；
（5）脱模：持续向汇流排模具内通冷却液循环，待极耳完成凝固成型后，停止通入通冷却液，通过电池极群组夹具将电池极群组脱模取出。
2.根据权利要求1所述的电池极群组铸焊工艺过程控制方法，其特征在于，所述步骤（1）中加热棒为密封式加热。
3.根据权利要求1所述的电池极群组铸焊工艺过程控制方法，其特征在于，所述步骤（2）中泵入的液态铅合金液面高度为汇流排模具的型腔高度的三分之一。
4.根据权利要求1所述的电池极群组铸焊工艺过程控制方法，其特征在于，所述步骤（3）中极耳浸入的过程中先一次性将极耳的三分之二长度浸入汇流排模具的型腔内，再逐渐将剩下的极耳部分浸入汇流排模具的型腔内。
5.根据权利要求1所述的电池极群组铸焊工艺过程控制方法，其特征在于，所述步骤（4）中退液前先向汇流排模具内通冷却液循环一圈。
6.电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，包括汇流排模具（10），所述汇流排模具（10）的顶面设有两排平行设置的铸焊型腔（20），其特征在于，所述铸焊型腔（20）的底部都设有储液腔（23），所述储液腔（23）彼此连通，所述储液腔（23）的顶部与铸焊型腔（20）的底部连通，所述汇流排模具（10）的侧壁上设有铅液泵入口（11），所述铅液泵入口（11）与储液腔（23）连通，所述汇流排模具（10）内还设有加热棒（30），所述加热棒（30）设置在铸焊型腔（20）的两侧，所述汇流排模具（10）内还设有冷却液通道，所述冷却液通道包括进液通道（141）和出液通道（142），所述进液通道（141）和出液通道（142）的一端连通，所述液通道（141）和出液通道（142）分别设置在铸焊型腔（20）的两侧。
7.根据权利要求6所述电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，其特征在于，所述储液腔（23）与铸焊型腔（20）之间设有小孔径通道（22），所述小孔径通道（22）的上端与铸焊型腔（20）的底部连通，下端与储液腔（23）连通。
8.根据权利要求7所述电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，其特征在于，所述小孔径通道（22）的中间设有环形回转（221）。
9.根据权利要求6所述电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，其特征在于，所述汇流排模具（10）的底部设有与加热棒（30）适配的容纳槽（12），所述容纳槽（12）的开口处滑动安装有密封底座（13），所述加热棒（30）固定安装在密封底座（13）上。
10.根据权利要求6所述电池极群组铸焊工艺过程控制方法使用的铸焊装置，其特征在于，所述冷却液通道与铸焊型腔（20）之间设有冷却腔（15），所述冷却腔（15）为片状，所述冷却腔（15）与冷却液通道之间设有两条供液通道（151），两条供液通道（151）分别位于冷却液通道的上下两侧，且供液通道（151）的两端分别与冷却腔（15）和冷却液通道连通。
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Denomination of invention: Process Control Method and Device for Casting and Welding of Battery Pole Groups Granted publication date: 20240329 Pledgee: Anhui Suixi rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: ANHUI LEOCH POWER SUPPLY Corp. Registration number: Y2024980021027 |