Verfahren zum Verbinden eines Metallteiles mit mindestens einem metallischen Bauelement, insbesondere von einem Akkumulator, durch Angiessen innerhalb einer Giessform, sowie Giessform zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbin den eines Metallteiles mit mindestens einem metallischen Bauelement, insbesondere von einem Akkumulator, durch Angiessen innerhalb einer Giessform, wobei dem bzw. den Bauelementen und dem sich im schmelzflüssi gen Zustand befindlichen Metallteil auf induktivem Wege erzeugte Wärme zugeführt und der in die Giess form eingegossene, genannte Metallteil durch Kühlen der Giessform zur Erstarrung gebracht wird.
Die Er findung betrifft weiterhin eine Giessform zur Durch führung dieses Verfahrens.
Verfahren der vorgenannten Art, mit denen bei spielsweise Polbrücken, Zellenverbinder und Polan schlüsse an in Akkumulatoren vorhandenen Bauelemen ten angegossen werden können, sind bereits bekannt. Bei einigen dieser Verfahren hat es sich als nachteilig erwiesen, dass das zur Verarbeitung kommende Metall mit einer dünnen Oxydhaut überzogen ist, die nach dem Aufschmelzen der zu verbindenden Teile das Ineinander fliessen der Metalle an den Berührungsstellen erschwert oder ganz unmöglich macht. Dies ist beispielsweise bei dem für Blei-Akkumulatoren verwendeten Hartblei der Fall.
Zur Vermeidung dieses Nachteils muss die Oxydhaut aufgerissen und zumindest teilweise weggeschwemmt werden. Dies geschieht bei einem anderen bekannten Verfahren mit Hilfe eines stark reduzierende Substan zen enthaltenen Flussmittels. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht zum Angiessen von Zellenverbindern oder Anschlusspolen.
Auch ist bereits vorgeschlagen worden, die Oxyd haut während des Giessvorganges mit Hilfe einer starken Gasflamme aufzureissen und wegzuschwemmen. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nur zur Herstellung von Polanschlüssen für Starter-Batterien, versagt hingegen beim Angiessen von Polbrücken, insbesondere dann, wenn eine grössere Anzahl von Akkumulatorenplatten an eine entsprechend lange Brückenleiste angegossen werden soll.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die Stromfahnen von Akkumulatorenplatten, von oben her in die darunterliegende Form eingesetzt, die entspre chend der anzugiessenden Polbrücke ausgestaltet und von unten induktiv mittels Hochfrequenz beheizt ist. Dabei werden die Spitzen der Stromfahnen vor dem Eingiessen des schmelzflüssigen Metalls in die Form durch Kontakt mit dem beheizten Formboden aufge schmolzen. Hierbei bleibt jedoch ebenfalls die Oxyd haut auf dem aufgeschmolzenen Metall erhalten und be hindert das Ineinanderfliessen des Metalls und damit die gewünschte Verschweissung. Auch dieses Verfahren ist deshalb für das Angiessen von Zellenverbindern und Anschlusspolen ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Giessform derart auszugestalten, dass einwandfreie Verbindungen zwi schen einem Bauelement und anzugiessendem Metallteil erreicht werden können, und zwar mit einem relativ geringen Energieaufwand.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art. das erfindungsgemäss dadurch Uekennzeichnet ist, dass in dem bzw. den mit dem Metallteil zu verbindenden, in die Giessform hineinra genden Bauelement bzw. Bauelementen oder einem Teil bzw. Teilen davon direkt mittels Induktion Wärme er zeugt wird.
Die Giessform zur Durchführung des erfindungsge mässen Verfahrens, die eine der Gestalt des anzugiessen den Metaflteiles entsprechende Form aufweist und mit mindestens einer zur induktiven Erwärmung dienenden Leiterschleife sowie mit einer Kühleinrichtung versehen ist, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zwischen Giessformhohlraum und Leiter- schleife liegender Teil der Giessform aus einem dielek trischen Material besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren geht davon aus, dass bei direkter Übertragung hochfrequente Energie auf ein leichtschmelzbares Metall, wie beispielsweise Hart blei, mit Hilfe einer von einem hochfrequenten Strom durchflossenen Leiterschleife die Oberfläche des Me talls aufgeschmolzen werden kann, wobei durch das vorhandene Wirbelfeld eine starke Bewegung der flüssi gen Teilchen hervorgerufen wird. Aufgrund dieser star ken Bewegung werden oberflächlich vorhandene Oxyd schichten aufgerissen und weggeschwemmt, so dass sich das beim Giessvorgang hinzutretende schmelzflüssige Metall mit der aufgeschmolzenen Oberfläche leicht ver binden kann.
Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Intensität der Oberflächenbewegung und damit die auf die Oxydschicht einwirkenden Kräfte durch Wahl ge eigneter Frequenzen und Stromdichten, Feldstärken und Einwirkungsdauer gesteuert werden können. Insbeson dere kann die Steuerung der genannten Grössen so er folgen, dass sich das Aufschmelzen des Metalls auf die Oberflächenschichten beschränkt, wodurch das darunter liegende Metall stehen bleibt und feste Verbindungen zwischen dem angegossenen und dem anzugiessenden Metall entstehen, zu deren Erzeugung nur relativ geringe Energiemengen erforderlich sind.
Die induktive Erwärmung der Bauelemente oder Teile davon kann sowohl vor als auch während des Eingiessens des schmelzflüssigen Metalls in die Giess form erfolgen.
Auch hat sich bewährt, das schmelzflüssige Metall während des Eingiessens direkt induktiv zu erwärmen. Dabei kann, wenn die Giessform während des Giess prozesses ständig gekühlt wird, eine vorzeitige Erstar rung an der kalten Formenwand und ein dadurch be dingtes nicht vollständiges Anfüllen der Form vermieden werden, indem die direkte induktive Erwärmung des schmelzflüssigen Metalls bevorzugt in den Schichten er folgt, die mit der Formwandung in unmittelbarer Be rührung stehen. Da der Giessvorgang relativ schnell ab läuft, braucht diese zusätzliche Wärmezufuhr nur kurz zeitig aufrechterhalten zu werden.
Somit brauchen die Formen nicht unbedingt aus hitzebeständigem Material, beispielsweise Keramik, gefertigt zu sein, sondern kön nen auch aus organischen Stoffen, beispielsweise phenol harzgetränktem Papier, Hartgummi, Press- oder Giess harz oder anderen geeigneten Kunststoffen bestehen, die einen ausreichend kleinen Verlustwinkel besitzen und sich im Hochfrequenzfeld nicht zu stark erwärmen.
Die Zuführung der Metallschmelze in die Giessform kann, falls erforderlich, auch in vorteilhafter Weise un ter Druck erfolgen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Ver fahrens besteht darin, dass jeder Giessvorgang, wie bei spielsweise das Angiessen von Polbrücken an die Strom fahnen, das Angiessen der Zellenverbinder und das An giessen der Anschlusspole, unter Verwendung der für die Montage des Akkumulators benutzten Einzelteile, wie Gehäuse, Zellendeckel, usw. durchgeführt werden kann. Dadurch ist eine leichtere und vereinfachte Montage der Akkumulatoren, beispielsweise auf automatisch arbei tenden Montagebändern, möglich.
Bei der Verwendung von nichtmetallischen Bauteilen können diese in vorteil- hafter Weise mit Durchbrüchen zur Aufnahme der mit dem Metallteil zu verbindenden metallischen Bauele mente versehen sein sowie Dichtflächen zum Verschlie ssen der Giessform besitzen. Zweckmässigerweise können diese nichtmetallischen Bauteile nach Durchführung des Giessvorgangs im bzw. am Akkumulator verbleiben.
Der Erfindungsgegenstand wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine geschnittene Form in Giessposition zum Angiessen von Starter-Rundpolen, Fig. 2 den Verlauf der Leiterschleife in der Wan dung der in Fig. 1 gezeigten Giessform, Fig. 3 eine Schnittansicht des angegossenen Giess teils, Fig. 4 eine andere geschnittene Ausführungsform einer Giessform für Starter-Rundpole in Giessposition, Fig. 5 eine Schnittansicht des angegossenen Starter- Rundpols der Giessform von Fig. 4.
Fig. 6 eine Schnittansicht einer zum Angiessen von Zellenverbindern an die Verbinderpole benachbarter Zellen geeigneten Giessform in Giessposition, Fig. 7 eine Schnittansicht der Leiterschleifen für die Giessform von Fig. 6, Fig. 8 eine Schnittansicht des mit der in Fig. 6 gezeigten Form an die Verbinderpole angegossenen Zellenverbinders, Fig. 9 eine Schnittansicht einer anderen Ausfüh rungsform einer zum Angiessen von Zellenverbindern an die Verbinderpole benachbarter Zellen geeigneten Giessform, Fig. 10 eine Schnittansicht der mit der Giessform von Fig. 9 angegossenen Zellenverbinder, Fig. 11 eine Schnittansicht eines seitlich heraus klappbaren Schiebers, Fig. 12 eine Schnittansicht einer zum Angiessen von Polbrücken an die Stromfahnen gleichnamiger Platten einer Zelle geeigneten Giessform, Fig.
13 eine Schnittansicht der in Fig. 12 darge stellten Giessform in einer Ebene senkrecht zur Schnitt ebene von Fig. 12, Fig. 14 und 15 Schnittansichten fertiggelöteter Plat tenpalette in einem Zellengefäss, Fig. 16, 17, und 18 schematische Darstellungen der Anordnung und Führung von Leiterschleifen in der Wandung der Giessform.
Die in Fig. 1 gezeigte Giessform 1 zum Angiessen von Starter-Rundpolen besteht aus einem Giess- oder Pressharz, beispielsweise Araldit oder Teflon, in das die Leiterschleife 2 aus Kupferrohr mit seitlich aus der Formwand herausgeführten Anschlüssen 3, 3' einge bettet ist. Der Verlauf der Leiterschleife 2 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Danach ist die Leiterschleife so um den zylindrischen Giessraum 6 gewickelt, dass das Kupferrohr dicht unter der Oberfläche des Giess raumes liegt.
Die Form 1 besitzt auf ihrer Oberseite einen Ein fülltrichter 5, durch den das schmelzflüssige Metall in den Giessraum 6 gefüllt werden kann. Den Boden der Giessform bildet ein Hartgummideckel 8, in den eine Bleibuchse 9 einvulkanisiert ist, durch die hindurch sich der von einer Polbrücke 10 getragene Satzendpol 11 eines nicht im einzelnen dargestellten Plattensatzes 12 einer endständigen Akkumulatorzelle erstreckt. Die Form 1 ist mit ihrer bodenseitigen Stirnfläche 4 gegen die Dichtungsfläche 7 an dem Hartgucnmideckel 8 abgedichtet.
Die Bleibuchse 9 ist an ihrem dem Giess raum 6 zugewandten Ende mit einem in den Giessraum hineinragenden Kragen 13 versehen, dessen Oberkante mit dem oberen Ende des Satzendpols bündig abschliesst. Der Kragen 13 der Bleibuchse und der Satzendpol 11 werden mit dem in Fig. 3 als fertiges Gussteil gezeigten Grundpol 14 verbunden, der in der Giessform 6 her gestellt wird. Zu diesem Zweck wird die in die Giess form hineinragende Oberfläche des Kragens 13 der Bleibuchse 9 und die Stirnseite des Satzendpols 11 auf induktivem Wege mittels Hochfrequenz durch die Lei terschleife 2 so stark erhitzt, dass die Oberfläche des Kragens 13 der Bleibuchse 9 und der Stirnseite des Satzendpols 11 aufschmelzen.
Durch das elektrische Wirbelfeld der Leiterschleife 2 wird in dem geschmol zenen Metall eine starke Bewegung der Flüssigkeitsteil chen hervorgerufen, die ein Aufreissen und Hinweg schwemmen vorhandener Oxydschichten zur Folge hat. Darauf wird der Giessraum 6 durch den Fülltrichter 5 mit schmelzflüssigem Metall gefüllt, aus dem der mit den Bauelementen 9, 11 zu verbindende Grundpol 14 bestehen soll. Da nunmehr keine Oxydschicht auf den oberflächlich geschmolzenen Bauelementen mehr vor handen ist, wird eine sehr feste Verbindung zwischen den Bauelementen und dem Grundpol 14 erreicht.
Die in Fig. 4 dargestellte Giessform 1 zum Angiessen von Starter-Rundpolen eignet sich insbesondere für Akkumulatoren mit Kunststoffgehäusen. Wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leiter schleife 2 in einem Formkörper aus warmfestem Giess- oder Pressharz eingebettet. Die Leiterschleife 2 besteht ebenfalls aus einem dünnwandigen Kupferrohr, das mit Anschlüssen 3, 3' zur Zuführung der Hochfrequenz energie und Kühlmittel ausgerüstet ist. Die Anordnung und Führung der Leiterschleife 2 entspricht der Aus führung nach Fig. 2.
Die Form 1 sitzt auf einem den Satzendpol 11 konzentrisch umgebenden Metallring 13, der mit einer äusseren Dichtungsfläche 14 in eine Vertiefung 15 eines Kunststoffdeckels 16 eingreift. Der vorzugsweise aus Aluminium gefertigte Metallring 13 wird von einem unabhängigen Kühlsystem 17 durchzogen, dessen Zu leitungen und Ableitungen bei 9, 9' aus dem Formkör per 1 herausgeführt sind. Der Giessraum 6 der Form 1 wird unten von dem Boden 19 der Vertiefung 15 und den durch die Öffnung 20 des Bodens 19 in den Giess raum 6 hineinragenden Pol 11 begrenzt. Der Pol 11 wird von einer Brücke 21 eines im einzelnen nicht dargestellten Plattensatzes 12 getragen.
Im oberen Bereich der Giessform I befindet sich der Einfülltrichter 5, durch den über die Bleileitung 22 und ein nicht näher beschriebenes Magnetventil 23 das schmelzflüssige Metall der Giessform zugeführt wird. Ausserdem ist der Kopf der Giessform 1 mit zwei Kontaktstiften 24, 24' versehen, die mit Hilfe der Lei tungen 25, 25' an eine nicht dargestellte Schalteinrich tung angeschlossen sind, die beim Kurzschliessen <B>der</B> Kontaktstifte, sobald die Metallschmelze in der Form ein festgelegtes Niveau erreicht, die weitere Zufuhr von schmelzflüssigem Metall und hochfrequenter Energie unterbricht.
Nach dem Abbau der Form 1 und ihres konzen trischen, metallenen Lagerringes 13 bleibt der in Fig. 5 gezeigte gegossene Starter-Rundpol zurück, der mit dem Satzendpol 11 eine Einheit bildet und auf der Ver tiefung 15 im Kunststoffdeckel 16 aufsitzt. Der um den Rundpol vorhandene geringe Raum 26 dient zur Auf nahme einer Abdichtungsmasse.
Die in Fig. 6 im Schnitt dargestellte Giessform 1 eignet sich für das Angiessen von Zellenverbindern an die Verbinderpole benachbarter Zellen. Die in Giess position gezeigte Form besteht wiederum aus einem warmfesten Giessharz, in das die hintereinander geschal teten Leiterschleifen 2, 2' eingebettet sind. Die An schlussstutzen 3, 3' dienen der Zuführung von Hoch frequenzenergie und Kühlmittel, das die hohlen Induk tionsschleifen durchströmt, so dass die Form auf einer gewünschten Temperatur, beispielsweise Umgebungs temperatur, gehalten werden kann. Die Lage der Uiter- schleifen 2, 2' innerhalb des Formkörpers 1 geht aus Fig. 7 hervor, wo die Schleifen waagrecht geschnitten sind.
Die Giessform 1 sitzt mit einer Dichtungsfläche 26 auf dem Boden 27 der wannenförmigen Vertiefung 15 auf, die in einem durchgehenden, aus Kunststoff be stehenden Zellendeckel 16 eingelassen ist. Der Giess raum 6 wird von dem Boden 27 der Wanne 15 und der Oberfläche zweier durch im Boden 27 befindliche Öffnungen 20, 20' hindurch in den Giessraum hinein ragender Verbinderpole 11, 11' nach unten zu abge schlossen. Das schmelzflüssige Metall wird durch den Einfülltrichter 5 zugeführt. Der Zufluss lässt sich, wie im Zusammenhang mit dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, mit nicht dar gestellten Steuerorganen regeln.
Die Fig. 8 zeigt die Vorrichtung von Fig. 6 nach dem Ausbau aus der Giessform 1. Der an die Verbinder pole 11, 11' angegossene Verbinder 29 liegt flach und dicht auf dem Boden 27 der wannenförmigen Vertie fung 15 auf. Die Verbinderpole 11, 11' sind bei dieser Ausführungsform des Zellenverbinders gegen das Zellen innere durch Gummiringe 28, 28' abgedichtet. Die wannenförmige Vertiefung 15 kann oberhalb des Ver binders und in dem seitlichen Ringraum 30 mit einer Vergussmasse angefüllt werden.
Eine der in Fig. 6 gezeigten ähnliche Ausführungs form ist in Fig. 9 dargestellt. Hierbei sind jedoch seit lich ausschwenkbare Schieber 31, 3l' vorgesehen, die in den Giessraum 6 hineinragen und dazu dienen, zwi schen dem anzugiessenden Verbinder, der in Fig. 10 bei 29 gezeigt ist, und dem Boden 27 der wannen- förmigen Vertiefung 15 einen Raum auszusparen. In diesen ausgesparten Raum wird nach Herstellung des Verbinders 29 eine Vergussmasse gefüllt, die die Pol durchführungen isoliert. Dadurch erübrigt sich der Ein bau der in Fig. 8 beschriebenen Dichtungsringe 12, 12' unterhalb des Zellendeckels.
Die Anordnung der in Fig. 9 angedeuteten seitlich ausschwenkbaren Schieber 31, 3l' geht aus Fig. 11 genauer hervor. Danach sind die Schieber bei 33, 33' seitlich verschwenkbar gelagert und fassen zangenartig unter den Giessraum 6, wenn das schmelzflüssige Me tall durch den Trichter 5 in die Form 1 eingefüllt wird. Mit Hilfe der am oberen Ende der Schieber 31, 31' angebrachten Griffe 32, 32' lassen sie sich nach dem Erkalten des Gusses in die gestrichelt gezeichnete Stel lung verschwenken und zusammen mit der Form 1 aus der muldenförmigen Vertiefung 15 entfernen.
Die in den Fig. 12 und 13 dargestellte weitere Ausführungsform der neuartigen Giessform eignet sich insbesondere zum Angiessen von Polbrücken an die Stromfahnen gleichnamiger Platten einer Zelle. Die in Giessposition gezeigte Giessform 1 besteht wiederum aus einem warmfesten Giess- oder Pressharz, in das die Hochfrequenz-Induktionsschleife 2 eingebettet ist, die bei 3, 3' mit Anschlüssen für die Zuführung der Hoch frequenzenergie und des Kühlmittels versehen ist. Die Giessform 1 sitzt mit einer Dichtungsfläche 4 auf einer Kammleiste 33 aus säurefestem, elastischem Material auf, die von Separatoren 34 des Plattensatzes getragen wird und gleichzeitig als Schutzplatte für die Separato ren und Satzabdeckplatte dient.
Die Kammleiste 33 ist mit schlitzförmigen Durchgängen 35 versehen, durch die Stromfahnen 36 der Platten des Plattensatzes in den Giessraum 6 zur Ausbildung der Polbrücke hineinragen. Die Kammleiste 33 bildet zusammen mit den Strom fahnen 36 den unteren Abschluss der Form 1. Im oberen Bereich der Giessform ist ähnlich wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Einfülltrichter 5 angeordnet, durch den über die Bleileitung 22 und ein im einzelnen nicht dargestelltes Magnetventil 23 das schmelzflüssige Metall in den Giessraum 6 eingeführt wird.
Am Kopf der Form 1 befinden sich des weiteren zwei Kontaktstifte 24, 24'. die über elektrische Leitun gen 25, 25' an eine nicht gezeigte Schalteinrichtung an geschlossen sind, welche beim Kurzschliessen der Ko taktstifte durch das in der Giessform hochsteigende flüssige Metall die Zufuhr der Metallschmelze und der hochfrequenten Energie drosselt oder ganz unterbricht. Bei 37 und 37' sind die Wände eines Zellengefässes eines Akkumulators gezeigt, das vor der Durchführung des Lötprozesses zur Aufnahme der Plattenpakete dient und in dem die fertiggelöteten Plattensätze bei der Fertigstellung des Akkumulators verbleiben.
In den Fig. 14 und 15 sind die Plattensätze zu sammen mit der angegossenen Polbrücke und dem Satzendpol 14 im Schnitt so dargestellt, wie sie nach der Entfernung des Formkörpers 1 aus dem Innenraum 38 des Zellengefässes vorliegen.
Die Fig. 16 bis 18 verdeutlichen in schematischer Darstellung die Anordnung der Hochfrequenzinduk tionsschleife 2 innerhalb des Formkörpers 1 der Fig. 12 und 13, wobei die Leiterschleife spiralförmig um den Giessraum 6 gewickelt ist und dicht unterhalb der Wandung des Giessraums liegt. Auch im Bereich der beispielsweise rechteckig geformten Polbrücke sind, wie insbesondere Fig. 18 entnommen werden kann, Win dungen der Leiterschleife 2 vorhanden, so dass diesem Bereich sowohl eine ausreichende Hochfrequenzenergie als auch das zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Formtemperatur erforderliche Kühlmittel über die An schlüsse 3, 3' zugeführt werden kann.
Method for connecting a metal part to at least one metallic component, in particular an accumulator, by casting within a casting mold, as well as a casting mold for carrying out the method. The invention relates to a method for connecting a metal part to at least one metallic component, in particular an accumulator Pouring within a casting mold, the component or components and the metal part in the molten state being supplied with heat generated inductively and the said metal part cast into the casting mold being solidified by cooling the casting mold.
The invention also relates to a mold for implementing this process.
Process of the aforementioned type, with which, for example, pole bridges, cell connectors and pole connections can be cast onto existing Bauelemen th in accumulators, are already known. In some of these processes it has proven to be disadvantageous that the metal to be processed is coated with a thin oxide skin, which makes it difficult or even impossible for the metals to flow into one another at the contact points after the parts to be connected have melted. This is the case, for example, with the hard lead used for lead accumulators.
To avoid this disadvantage, the oxide skin has to be torn open and at least partially washed away. In another known method, this is done with the aid of a flux containing strongly reducing substances. However, this method is not suitable for casting on cell connectors or connection poles.
It has also been proposed that the oxide skin be torn open during the casting process with the help of a strong gas flame and washed away. However, this method is only suitable for producing pole connections for starter batteries, but fails when casting pole bridges, especially when a large number of battery plates are to be cast onto a correspondingly long bridge strip.
In another known method, the current lugs of accumulator plates are inserted from above into the underlying mold, which is designed accordingly to the pole bridge to be cast and is inductively heated from below by means of high frequency. The tips of the current lugs are melted before the molten metal is poured into the mold by contact with the heated mold base. Here, however, the oxide skin is also retained on the melted metal and prevents the metal from flowing into one another and thus the desired welding. This method is therefore also unsuitable for casting cell connectors and connection poles.
The object of the invention is to design a method of the type mentioned and a casting mold in such a way that perfect connections between a component and a metal part to be cast can be achieved, with a relatively low expenditure of energy.
This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, which is characterized according to the invention in that in the component or components to be connected to the metal part, or a part or parts thereof, directly by induction heat is produced.
The casting mold for performing the method according to the invention, which has a shape corresponding to the shape of the metal part to be cast on and is provided with at least one conductor loop serving for inductive heating and with a cooling device, is characterized according to the invention in that at least one between the casting mold cavity and conductor loop lying part of the mold consists of a dielectric material.
The method according to the invention assumes that with direct transmission of high-frequency energy to an easily fusible metal, such as hard lead, the surface of the metal can be melted with the help of a conductor loop through which a high-frequency current flows, whereby the vortex field causes a strong movement of the liquid particles is caused. Because of this strong movement, the oxide layers present on the surface are torn open and washed away, so that the molten metal that is added during the casting process can easily bond with the molten surface.
It is particularly advantageous that the intensity of the surface movement and thus the forces acting on the oxide layer can be controlled by selecting suitable frequencies and current densities, field strengths and duration of action. In particular, the mentioned variables can be controlled in such a way that the melting of the metal is limited to the surface layers, whereby the metal underneath remains standing and solid connections are created between the cast and the metal to be cast, which only requires relatively small amounts of energy to be generated are.
The inductive heating of the components or parts thereof can take place both before and during the pouring of the molten metal into the casting mold.
It has also proven useful to inductively heat the molten metal directly during pouring. If the casting mold is constantly cooled during the casting process, premature solidification on the cold mold wall and the resulting incomplete filling of the mold can be avoided by direct inductive heating of the molten metal preferably in the layers, which are in direct contact with the mold wall. Since the casting process takes place relatively quickly, this additional supply of heat only needs to be maintained for a short time.
Thus, the molds do not necessarily need to be made of heat-resistant material, for example ceramic, but can also be made of organic materials, such as phenolic resin-soaked paper, hard rubber, molding or casting resin or other suitable plastics that have a sufficiently small loss angle and do not heat up too much in the high frequency field.
The supply of the molten metal into the casting mold can, if necessary, also advantageously take place under pressure.
A particular advantage of the method according to the invention is that each casting process, such as the casting of terminal bridges on the current flags, casting of the cell connectors and casting of the connection poles, using the individual parts used for mounting the accumulator, such as the housing , Cell cover, etc. can be carried out. This enables easier and simplified assembly of the accumulators, for example on automatically working assembly lines.
When non-metallic components are used, these can advantageously be provided with openings for receiving the metallic components to be connected to the metal part and have sealing surfaces for closing the casting mold. These non-metallic components can expediently remain in or on the accumulator after the casting process has been carried out.
The subject of the invention is explained in more detail in the following description in connection with the drawing, in which exemplary embodiments are shown schematically.
In the drawing: Fig. 1 shows a cut shape in the casting position for casting starter round poles, Fig. 2 shows the course of the conductor loop in the wall of the casting mold shown in Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view of the cast part, Fig 4 shows another sectional embodiment of a casting mold for starter round poles in the casting position; FIG. 5 shows a sectional view of the cast-on starter round pole of the casting mold from FIG.
6 shows a sectional view of a casting mold suitable for casting cell connectors onto the connector poles of adjacent cells in the casting position, FIG. 7 shows a sectional view of the conductor loops for the casting mold of FIG. 6, FIG. 8 shows a sectional view of the mold shown in FIG. 6 9 is a sectional view of another embodiment of a casting mold suitable for casting cell connectors onto the connector poles of adjacent cells, FIG. 10 is a sectional view of the cell connector cast on with the casting mold of FIG. 9, FIG. 11 is a sectional view of a side 12 a sectional view of a mold suitable for casting pole bridges onto the current lugs of the same name plates of a cell, FIG.
13 shows a sectional view of the casting mold shown in FIG. 12 in a plane perpendicular to the sectional plane of FIG. 12, FIGS. 14 and 15 sectional views of fully soldered plate pallet in a cell container, FIGS. 16, 17 and 18 are schematic representations of the arrangement and guidance of conductor loops in the wall of the mold.
The mold 1 shown in Fig. 1 for casting starter round poles consists of a casting or molding resin, for example araldite or Teflon, in which the conductor loop 2 made of copper pipe with connections 3, 3 'laterally out of the mold wall is embedded. The course of the conductor loop 2 is shown schematically in FIG. Thereafter, the conductor loop is wrapped around the cylindrical casting space 6 that the copper pipe lies just below the surface of the casting space.
The mold 1 has a funnel 5 on its top, through which the molten metal can be filled into the casting space 6. The bottom of the casting mold is formed by a hard rubber cover 8 into which a lead bushing 9 is vulcanized, through which the set end pole 11 of a plate set 12 (not shown in detail) of a terminal accumulator cell extends, carried by a pole bridge 10. The mold 1 is sealed with its bottom end face 4 against the sealing surface 7 on the hard rubber cover 8.
The lead bushing 9 is provided at its end facing the casting space 6 with a collar 13 protruding into the casting space, the upper edge of which is flush with the upper end of the set end pole. The collar 13 of the lead socket and the set end pole 11 are connected to the base pole 14 shown in FIG. 3 as a finished cast part, which is made in the mold 6 ago. For this purpose, the protruding into the mold surface of the collar 13 of the lead socket 9 and the face of the set end pole 11 is inductively heated by high frequency through the loop 2 so that the surface of the collar 13 of the lead socket 9 and the face of the Melt the end of the sentence 11.
The electrical vortex field of the conductor loop 2 causes a strong movement of the liquid particles in the molten metal, which causes the oxide layers present to be torn open and flooded away. The casting space 6 is then filled with molten metal through the filling funnel 5, of which the base pole 14 to be connected to the components 9, 11 is to consist. Since there is no longer any oxide layer on the superficially melted components, a very firm connection between the components and the base pole 14 is achieved.
The casting mold 1 shown in FIG. 4 for casting on round starter poles is particularly suitable for accumulators with plastic housings. As in the embodiment shown in Fig. 1, the conductor loop 2 is embedded in a molded body made of heat-resistant cast or pressed resin. The conductor loop 2 also consists of a thin-walled copper tube, which is equipped with connections 3, 3 'for supplying the high-frequency energy and coolant. The arrangement and management of the conductor loop 2 corresponds to the implementation according to FIG. 2.
The mold 1 sits on a metal ring 13 concentrically surrounding the set end pole 11, which with an outer sealing surface 14 engages in a recess 15 of a plastic cover 16. The metal ring 13, which is preferably made of aluminum, is traversed by an independent cooling system 17, the lines and discharges of which at 9, 9 'are led out of the molded body per 1. The casting space 6 of the mold 1 is delimited at the bottom by the bottom 19 of the recess 15 and the pole 11 protruding through the opening 20 of the bottom 19 into the casting space 6. The pole 11 is carried by a bridge 21 of a plate set 12, not shown in detail.
In the upper region of the casting mold I is the filling funnel 5, through which the molten metal is fed to the casting mold via the lead line 22 and a solenoid valve 23, which is not described in detail. In addition, the head of the casting mold 1 is provided with two contact pins 24, 24 'which are connected with the help of the lines 25, 25' to a switching device (not shown) which, when the contact pins are short-circuited, as soon as the Molten metal in the mold reaches a set level, interrupting further supply of molten metal and high frequency energy.
After the dismantling of the form 1 and its concentric, metal bearing ring 13, the cast starter round pole shown in Fig. 5 remains, which forms a unit with the set end pole 11 and on the recess 15 in the plastic cover 16 is seated. The small space 26 around the round pole is used to receive a sealing compound.
The casting mold 1 shown in section in FIG. 6 is suitable for casting cell connectors onto the connector poles of adjacent cells. The shape shown in the casting position consists in turn of a heat-resistant casting resin, in which the conductor loops 2, 2 'switched one behind the other are embedded. The connection pieces 3, 3 'are used to supply high-frequency energy and coolant, which flows through the hollow induction loops, so that the mold can be kept at a desired temperature, for example ambient temperature. The position of the Uiter loops 2, 2 'within the shaped body 1 is shown in FIG. 7, where the loops are cut horizontally.
The mold 1 sits with a sealing surface 26 on the bottom 27 of the trough-shaped recess 15, which is embedded in a continuous cell cover 16 be made of plastic. The casting space 6 is closed by the bottom 27 of the tub 15 and the surface of two through openings 20, 20 'in the bottom 27 protruding into the casting space connector poles 11, 11' down to abge. The molten metal is fed through the hopper 5. The inflow can, as has been described in connection with the exemplary embodiment shown in FIG. 4, be regulated with control elements which are not provided.
8 shows the device of FIG. 6 after it has been removed from the mold 1. The connector 29 cast onto the connector pole 11, 11 'lies flat and tight on the bottom 27 of the trough-shaped recess 15. In this embodiment of the cell connector, the connector poles 11, 11 'are sealed against the interior of the cells by rubber rings 28, 28'. The trough-shaped recess 15 can be filled above the connector and in the lateral annular space 30 with a potting compound.
A similar embodiment to that shown in FIG. 6 is shown in FIG. Here, however, slide 31, 3l 'which can be swiveled out are provided which protrude into the casting space 6 and serve to insert between the connector to be cast, which is shown in FIG. 10 at 29, and the bottom 27 of the trough-shaped recess 15 To cut out space. After the connector 29 has been produced, a potting compound is filled into this recessed space, which insulates the pole bushings. This eliminates the need for a construction of the sealing rings 12, 12 'described in Fig. 8 below the cell cover.
The arrangement of the laterally pivotable slides 31, 31 'indicated in FIG. 9 is shown in greater detail in FIG. Thereafter, the slides are mounted laterally pivotable at 33, 33 'and grip like tongs under the casting space 6 when the molten metal is poured into the mold 1 through the funnel 5. With the help of the handles 32, 32 'attached to the upper end of the slide 31, 31', they can be pivoted into the dotted position after the casting has cooled and removed from the trough-shaped recess 15 together with the mold 1.
The further embodiment of the novel casting mold shown in FIGS. 12 and 13 is particularly suitable for casting terminal bridges onto the current lugs of plates of the same name in a cell. The mold 1 shown in the casting position consists in turn of a heat-resistant casting or molding resin in which the high-frequency induction loop 2 is embedded, which is provided at 3, 3 'with connections for the supply of high-frequency energy and the coolant. The mold 1 sits with a sealing surface 4 on a comb strip 33 made of acid-resistant, elastic material, which is supported by separators 34 of the plate set and at the same time serves as a protective plate for the separators and set cover plate.
The comb strip 33 is provided with slot-shaped passages 35 through which the current lugs 36 of the plates of the plate set protrude into the casting space 6 to form the pole bridge. The comb strip 33 forms, together with the current flags 36, the lower end of the mold 1. In the upper area of the casting mold is arranged similar to the embodiments described above, the funnel 5, through which the lead line 22 and a solenoid valve 23, not shown in detail molten metal is introduced into the casting space 6.
There are also two contact pins 24, 24 'on the head of the mold 1. the electrical lines 25, 25 'are connected to a switching device, not shown, which when shorting the Ko clock pins through the rising liquid metal in the mold, the supply of molten metal and the high-frequency energy throttles or completely interrupts. At 37 and 37 ', the walls of a cell container of a storage battery are shown, which is used to hold the plate packs before the soldering process is carried out and in which the fully soldered plate sets remain when the battery is completed.
14 and 15, the plate sets are shown together with the cast-on pole bridge and the set end pole 14 in section as they exist after the removal of the molded body 1 from the interior 38 of the cell vessel.
16 to 18 show a schematic representation of the arrangement of the high frequency induction loop 2 within the molded body 1 of FIGS. 12 and 13, the conductor loop being spirally wound around the casting space 6 and lying just below the wall of the casting space. As can be seen in particular from FIG. 18, there are also windings in the conductor loop 2 in the area of the, for example, rectangularly shaped pole bridge, so that this area has both sufficient high-frequency energy and the coolant required to maintain a desired mold temperature via the connections 3, 3 'can be fed.