DE3529725A1 - Apparatus for casting lead grids for electric accumulator plates and a method for their manufacture - Google Patents

Abstract

In a device for casting lead grids for electric accumulator plates, a highly porous ceramic mould lining is produced by flame spraying, preferably of zirconium oxide. A lining of this kind can consist of a thin surface coating on a profiled metallic basic mould or be a separately produced inserted plate (9) held by a metallic mould carrier. To produce it, use is first of all made of a die (5) with a surface contour (diverter lug 6, grid webs 7) corresponding to half the profile of the lead grid and acting as a positive mould onto which, after the application of an intermediate layer of an adhesion-promoting layer (8) which can be removed again, the ceramic (4) is applied by the flame-spraying method. The ceramic is then surface-ground and removed (9). When a thin surface coating is used, the application of masks to the metallic basic mould during flame spraying can be used to reduce the thickness of the ceramic layer in the region of accumulations of material in the grid, thus making the cooling of the casting more uniform. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Bleigittern für elektrische Akkumulatorenplatten, die ein keramisches Material enthält, des­ sen Oberfläche die Gießform bildet und in direkter Berührung mit dem in die Form einlaufenden Schmelzgut steht und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a device for casting lead grids for electric accumulator plates, which contains a ceramic material, the surface forms the mold and is in direct contact with the mold Form incoming melting material stands and a process for their production.

Akkumulatorengitter, insbesondere Startergitter, werden in zweigeteilten, aufklappbaren Gießformen hergestellt, in welcher das schmelzflüssige Blei aufgrund Schwerkraft oder Druckbeaufschlagung einströmt. Um die Adhäsion des Bleis an dem in der Regel aus Gußeisen bestehenden Formenwerkstoff zu vermindern und im Schwerkraftguß ein Abführen der Luft des Formenhohl­ raumes zu ermöglichen und einer zu raschen Abkühlung des Schmelzgutes ent­ gegenzuwirken, wurden die Formen im Schwerkraftguß bislang mit einer dün­ nen Puderschicht aus Korkmehl oder Talkum versehen, die nach einer Stand­ zeit von höchstens 5000 Guß verbraucht ist und nach einer zeitaufwendigen Reinigungsoperation erneuert werden muß.Accumulator grids, especially starter grids, are divided into two, hinged molds made in which the molten lead inflows due to gravity or pressurization. Adhesion lead to the mold material, which is usually made of cast iron reduce and in gravity casting an exhaust of the air of the mold cavity To allow space and a rapid cooling of the melting material ent to counteract, the forms in gravity casting were previously with a thin NEN powder layer of cork powder or talc provided after a stand time of at most 5000 castings is consumed and after a time-consuming Cleaning operation must be renewed.

Im Druckguß werden die Formen mit einer Trennschicht aus z. B. Rindertalg ausgestattet. Diese ist vor jedem Guß aufzubringen.In die casting, the molds are made with a separating layer made of e.g. B. beef tallow fitted. This must be applied before each casting.

Ein größerer technischer Fortschritt wurde indessen gemäß EP-PS 65 996 mit der Auskleidung der ursprünglichen Metallgießform durch formgebende, temperaturbeständige Keramikplatten erzielt. Diese sind leicht auswechselbar und tragen wegen der Formtreue des keramischen Materials dem Filigran der dünnen Stege eines Startergitters in besonderer Weise Rechnung.A major technical advance was meanwhile according to EP-PS 65 996 the lining of the original metal mold by shaping, temperature-resistant ceramic plates achieved. These are easy to replace and wear the filigree because of the shape of the ceramic material thin webs of a starter grid in a special way.

Andererseits hat die Praxis gezeigt, daß sich die konventionelle Korkmehl­ schicht dank ihrer Porosität gegenüber der vom Gießling verdrängten Luft wesentlich durchlässiger als bekannte Keramikeinlagen verhält. Die relativ geringe Wärmeisolation bekannter Keramikauskleidungen im Vergleich zur metallischen Grundform stellt ein neues Problem dar, nämlich das einer raschen und vor allem nicht genug differenzierten Wärmeabfuhr mit Hilfe der in die Grundform eingelassenen und von einem Kühlmedium durchflossenen Ka­ näle.On the other hand, practice has shown that conventional cork flour layer thanks to its porosity to the air displaced by the casting behaves much more permeable than known ceramic inlays. The relative low thermal insulation of known ceramic linings compared to Metallic basic form represents a new problem, namely one rapid and above all not enough differentiated heat dissipation with the help of  Ka embedded in the basic form and through which a cooling medium flows channels.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, auf unzweifelhaften Vorzü­ gen eines keramischen Materials für Gießformen aufbauend, diese so auszu­ gestalten, daß sich eine Form von hoher Verschleißbarkeit beim Gittergießen ergibt, die einen dem Gieß- und Erstarrungsvorgang rationell angepaßten Wär­ mehaushalt besitzt sowie eine gute Entformbarkeit des Gießlings und ein Ent­ weichen der aus dem Formenhohlraum verdrängten Luft sicherstellt.The invention is therefore based on the object on undoubted advantages building a ceramic material for casting molds, so to this shape that a form of high wear when casting lattice results in a rationally adapted to the casting and solidification process mehaushalt as well as good demouldability of the casting and a Ent the air displaced from the mold cavity.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das keramische Ma­ terial eine hohe Porosität besitzt und durch Flammspritzen hergestellt ist.The object is achieved in that the ceramic Ma material has a high porosity and is produced by flame spraying.

Die erfindungsgemäße Maßnahme geht aus von dem Befund, daß im Gegensatz zum Elektro- oder Lichtbogenspritzen bzw. Plasmaspritzen durch Flamm­ spritzen von Keramikmaterial wie Aluminiumoxid, Zirkonsilikat, Chromoxid oder Magnesiumaluminat, vorzugsweise aber von Zirkonoxid bei entsprechen­ der Wahl der Prozeßparameter hochporöse Schichten erzeugt werden können. Auf die profilierten metallischen Gittergießformen aufgebracht oder als Ein­ legeteil ausgebildet, erweisen sich diese Schichten hinsichtlich der Funktionen "Trennen", "Isolieren" und "Luftführung" den Korkmehlschichten nicht nur als ebenbürtig, sondern zeichnen sich darüber hinaus durch den Vorteil einer nahe­ zu unbegrenzten Standzeit im Produktionsprozeß aus. Die Gießformen arbeiten praktisch wartungsfrei.The measure according to the invention is based on the finding that in contrast for electrical or arc spraying or plasma spraying through flame spraying of ceramic material such as aluminum oxide, zirconium silicate, chromium oxide or magnesium aluminate, but preferably of zirconium oxide the choice of process parameters, highly porous layers can be generated. Applied to the profiled metallic lattice molds or as an Laying part formed, these layers prove in terms of functions "Separating", "isolating" and "airflow" not only as layers of the cork flour layers equal, but are also characterized by the advantage of a close to an unlimited service life in the production process. The molds work practically maintenance-free.

Die Auftragung des Beschichtungsmaterials auf die profilierten metallischen Gittergießformen durch Flammspritzen erlaubt es außerdem, die Schichtdicke über den gesamten Formenhohlraum so zu differenzieren, daß sie in Bereichen von Materialanhäufungsstellen des Gitters wie Gitterrahmen und Ableiterfah­ nen gering ist und daher schlecht isoliert, in den Stegbereichen des Gitters dagegen dick ist und gut isoliert, so daß deren Abkühlungsgeschwindigkeit in zeitlichen Einklang mit derjenigen der massiveren Teile des Gitters gebracht wird. Die Dickenauslegung der Keramikschicht geschieht mittels Masken, die entsprechende Bereiche der metallischen Grundform abdecken und andere durch Löcher der Flammspritzbehandlung zugänglich machen. Auch kann durch Einlegeteile in der Gießform, die nicht benetzt werden, ein Abdeckeffekt erzielt werden. Wegen seiner sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit, die etwa um die Hälfte geringer als bei den anderen weiter vorn genannten Keramikmaterialien ist, erreicht man mit Zirkonoxid bereits bei sehr geringer Auftragsstärke die gewünschte erfindungsgemäße Wirkung.The application of the coating material on the profiled metallic Lattice molds by flame spraying also allow the layer thickness to differentiate across the entire mold cavity so that they are in areas of material accumulation points of the lattice such as lattice frames and arresters NEN is small and therefore poorly insulated in the web areas of the grid on the other hand is thick and well insulated so that its cooling rate in brought in line with that of the more massive parts of the grid becomes. The thickness of the ceramic layer is done using masks cover corresponding areas of the metallic basic shape and others accessible through holes for flame spray treatment. Can also by Inserts in the mold that are not wetted, a covering effect be achieved. Because of its very poor thermal conductivity, which is around  half less than the others mentioned above Ceramic materials are already very low with zirconium oxide Application strength the desired effect according to the invention.

Die Haftung der Keramikschicht auf der Grundform läßt sich verbessern, in­ dem man letztere vor dem Flammspritzen sandstrahlt. Darüber hinaus kann, um die thermische Zyklisierbarkeit des Formenwandmaterials zu erhöhen, eine Grundierung mit einer Legierungsschicht von großem Vorteil sein. Diese be­ steht z. B. aus einer Chrom-, Kobalt- oder Nickelbasisiegierung und läßt sich entweder galvanisch auf die metallische Grundform aufplattieren oder auch Flammspritzen.The adhesion of the ceramic layer to the basic shape can be improved in where the latter is sandblasted before flame spraying. In addition, to increase the thermal cyclability of the mold wall material, a Priming with an alloy layer can be of great advantage. These be stands z. B. from a chrome, cobalt or nickel base alloy and can either electroplate onto the metallic basic shape or Flame spraying.

Anstatt während des Flammspritzens der Keramik die Grundform zwecks Her­ steliung unterschiedlicher Schichtdicken zu maskieren, kann dies bereits wäh­ rend des Sandstrahlens und gegebenenfalls Plattierens geschehen, da die hier­ bei abgedeckten Stellen vergleichsweise schlecht benetzbar bleiben und so der späteren Flammspritzbehandlung weniger als ihre Umgebung zugänglich sind. Eine Beschichtung in diesen Bereichen ist erst in einem weiteren Schritt nach einem erneuten Sandstrahlen möglich.Instead of during the flame spraying of the ceramics, the basic form for the purpose masking different layers of thickness can do this sandblasting and plating if necessary, because the here remain comparatively poorly wettable at covered areas and so the subsequent flame spraying treatments are less accessible than their surroundings. A coating in these areas is only in a further step after a new sandblasting possible.

Das Flammspritzen gemäß der Erfindung ermöglicht es auch, die Form und verschiedene Einlegeteile wie z. B. vent bars getrennt zu beschichten und erst im Anschluß an diese Fertigungsschritte zusammenzusetzen. Damit ist es möglich, die Entlüftungsspalte zwischen Form und vent bars aufrecht zu er­ halten und dadurch die Wirkungsweise der Entlüftungssysteme nicht zu be­ einträchtigen. Auch können Entlüftungslöcher durch nachträgliches Aufbohren oder durch Entfernen von vor dem Beschichten eingesetzter, von der Keramik­ schicht nicht benetzter Stifte hergestellt werden.The flame spraying according to the invention also allows the shape and various inserts such. B. to coat vent bars separately and only to assemble following these manufacturing steps. So that's it possible to maintain the ventilation gap between the mold and vent bars keep and thereby not the mode of operation of the ventilation systems compromise. Venting holes can also be made by drilling or by removing from the ceramic those used before coating layer of non-wetted pins.

Fig. 1 zeigt schematisch eine oberflächenbeschichtete Gittergießform. Fig. 1 shows schematically a surface coated grid mold.

Fig. 2 zeigt schematisch den Herstellungsgang eines erfindungsgemäßen Ein­ legeteils für den metallischen Formträger. Fig. 2 shows schematically the manufacturing process of a laying part according to the invention for the metallic mold carrier.

Nach Fig. 1 sind in die Oberfläche der metallischen Gießform 1 (linke Hälfte) Vertiefungen 2, 3 eingraviert, welche die Negativformen für den Gitterrahmen bzw. für die Gitterstege darstellen. Die Profilseite der Gießform ist gleich­ mäßig von einer flammgespritzten Keramikschicht 4 abgedeckt.According to FIG. 1, depressions 2 , 3 are engraved into the surface of the metallic casting mold 1 (left half), which represent the negative shapes for the lattice frame or for the lattice webs. The profile side of the casting mold is evenly covered by a flame-sprayed ceramic layer 4 .

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 bildet das Keramikmaterial aus sich allein die komplette Gießform, indem diese ein in einem metallischen Träger gehaltertes Einsatzteil darstellt.In an alternative embodiment of the invention according to FIG. 2, the ceramic material on its own forms the complete casting mold in that it represents an insert part held in a metallic carrier.

Die Figur zeigt schematisch den Herstellungsgang einer derartigen Einlege­ platte.The figure shows schematically the manufacturing process of such an insert plate.

Die Herstellung beginnt mit dem Anfertigen einer metallischen Matrize 5 oder Positivform, deren Oberflächenkontur mit dem Gitterrahmen 6 und Gitter­ stegen 7 einem Halbprofil des zu gießenden Bleigitters entspricht: Stadium a. Die Matrize wird gesandstrahlt (Stadium b) und zur Vorbereitung für die Keramikbeschichtung mit einer dünnen Haftschicht 8 aus einer leicht schmelzenden Legierung oder einem chemisch leicht auflösbarem Material überzogen, was wiederum durch Flammspritzen oder Elektroplattieren erfolgen kann: Stadium c. In Stadium d entsteht durch Auftragen der Keramik 4 nach dem Flammspritzverfahren das spätere Einsatzteil, wobei die Auftragsdicke die Profiltiefe des Bleigitters wesentlich übersteigen muß, damit sich nach egalisierendem Planschleifen (gestrichelte Linie) und dem Ablösen der Schicht von der Matrize, z. B. durch Aufschmelzen der Legierung 8 (Stadium e), im Fertigstadium f eine mechanisch stabile, hochporöse Einlegeplatte 9 ergibt. Sie stellt als Negativform das von einer metallischen Trägerplatte zu halternde, erfindungsgemäße Einsatzteil dar. Die metallischen Trägerplatten sind mit Heiz- und Kühlsystemen sowie Formentlüftungs­ systemen bestückt und werden in die Formaufnahmen der Gießmaschinen eingebaut.The production begins with the production of a metallic die 5 or positive mold, the surface contour of which with the lattice frame 6 and lattice webs 7 corresponds to a half profile of the lead lattice to be cast: stage a . The die is sandblasted (stage b) and coated in preparation for the ceramic coating with a thin adhesive layer 8 made of a lightly melting alloy or a chemically easily dissolvable material, which in turn can be done by flame spraying or electroplating: stage c . In stage d , the later insert is created by applying the ceramic 4 after the flame spraying process, the thickness of the application must significantly exceed the profile depth of the lead grid, so that after leveling flat grinding (dashed line) and the layer has been detached from the die, e.g. B. by melting the alloy 8 (stage e) , in the finished stage f results in a mechanically stable, highly porous insert plate 9 . It represents as a negative form the insert part to be held by a metallic carrier plate according to the invention. The metallic carrier plates are equipped with heating and cooling systems and mold ventilation systems and are installed in the mold holders of the casting machines.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Gießen von Bleigittern für elektrische Akkumulatoren­ platten, die ein keramisches Material enthält, dessen Oberfläche die Gießform bildet und in direkter Berührung mit dem in die Form einlaufen­ den Schmelzgut steht, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Ma­ terial (4) eine hohe Porosität besitzt und durch Flammspritzen hergestellt ist.1. Apparatus for casting lead grids for electric accumulators, which contains a ceramic material, the surface of which forms the casting mold and is in direct contact with the melting material entering the mold, characterized in that the ceramic material ( 4 ) is high Has porosity and is produced by flame spraying. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kera­ mische Material auf eine profilierte metallische Grundform (1) in dünner Schicht aufgebracht ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the ceramic material is applied to a profiled metallic basic shape ( 1 ) in a thin layer. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kera­ mische Material ein in einem metallischen Träger gehaltertes, die Gieß­ form bildendes Einsatzteil (9) ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ceramic material is a in a metallic carrier, the casting mold forming insert ( 9 ). 4. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine profilierte metallische Grundform durch Flammspritzen eine dünne Oberflächenschicht aus keramischem Material aufgebracht wird.4. A method for producing a device according to claim 2, characterized characterized in that on a profiled metallic basic shape Flame spraying a thin surface layer made of ceramic material is applied. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte metallische Grundform vor dem Aufbringen der Keramik gesandstrahlt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the profiled basic metallic shape sandblasted before applying the ceramic becomes.   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte metallische Grundform vor dem Aufbringen der Keramik zusätzlich durch Flammspritzen oder galvanische Abscheidung mit einer die Haftung der Keramikschicht verbessernden Schicht aus einer Chrom-, Kobalt- oder Nickeibasislegierung plattiert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the profiled metallic basic shape before applying the ceramic Flame spraying or electrodeposition with a liability of Ceramic layer improving layer of a chrome, cobalt or Nickel-based alloy is plated. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer unterschiedlichen Dickenverteilung der Keramik­ schicht zwecks rascherer Wärmeableitung aus Materialanhäufungsstellen des Gitters wie Gitterrahmen und Ableiterfahnen, hingegen besserer Wär­ medämmung an den dünnen Gitterstegen die Oberfläche der metallischen Grundform im Bereich der Anhäufungsstellen entweder während des Flammspritzens der Keramik oder während des Sandstrahlens und gegebenenfalls Plattierens durch Masken abgedeckt wird.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that to achieve a different thickness distribution of the ceramic layer for faster heat dissipation from material accumulation points of the grid such as the grid frame and drain tabs, but better heat insulation on the thin grid bars the surface of the metallic Basic form in the area of the accumulation points either during the Flame spraying of ceramics or during sandblasting and optionally plating is covered by masks. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der metallischen Grundform im Bereich der Materialanhäufungsstellen im ersten Schritt des Flammspritzens von Einlegeteilen gebildet wird, die keiner Benetzung durch das flammgespritzte keramische Material unterliegen, und in den weiteren Schritten von benetzbaren Einlegeteilen gebildet wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the surface the metallic basic shape in the area of the material accumulation points in the first step of flame spraying inserts is formed no wetting due to the flame-sprayed ceramic material subject, and in the further steps of wettable inserts is formed. 9. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Matrize, deren Oberflächenkontur einem Halbprofil des zu gießenden Bleigitters entspricht, gesandstrahlt und durch Flammspritzen oder galvanische Abscheidung mit einer Haft­ schicht aus einer niedrigschmelzenden Legierung oder einem chemisch leicht auflösbaren Material versehen wird, daß auf die haftvermittelnde Schicht durch Flammspritzen ein keramisches Material in einer die Profil­ tiefe des Bleigitters wesentlich übersteigenden Schichtdicke aufgetragen wird, daß die freiliegende Oberfläche der Keramikschicht durch Plan­ schleifen geglättet wird und daß die Keramikschicht als integrales Teil von der Matrize abgelöst, von anhaftenden Resten der haftvermittelnden Schicht gereinigt und als Einsatzteil in die metallische Grundform einge­ legt wird. 9. A method for producing a device according to claim 3, characterized characterized in that a metallic die, the surface contour corresponds to a half profile of the lead grid to be cast, sandblasted and by flame spraying or electrodeposition with an adhesive layer of a low-melting alloy or a chemical easily dissolvable material is provided that on the adhesive Layer by flame spraying a ceramic material in the profile depth of the lead grating applied, layer thickness substantially exceeding that the exposed surface of the ceramic layer by plan grinding is smoothed and that the ceramic layer as an integral part detached from the matrix, from adhering residues of the adhesion promoter Layer cleaned and inserted as an insert in the metallic basic shape is laid.   10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Grundform aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist und die Entlüftung durch nicht benetzte Stifte erfolgt.10. The method according to claim 9, characterized in that the metallic Basic shape is composed of several parts and the ventilation done by not wetted pins. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Flammspritzen ausgewählte Keramikmaterial Aluminium­ oxid, Zirkonsilikat, Chromoxid oder Magnesiumaluminat, vorzugsweise jedoch Zirkonoxid ist.11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that that the ceramic material selected for flame spraying is aluminum oxide, zirconium silicate, chromium oxide or magnesium aluminate, preferably however, is zirconium oxide.