CN105651391A - 一种铅酸蓄电池极群铸焊底模的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池极群铸焊底模的检测方法，包括以下步骤：铸焊脱模后，在10-20s内检测底模表面的温度，获得底模表面的最高温度和温度极差，根据所述最高温度和温度极差，判断底模是否合格。本发明还公开了一种铅酸蓄电池极群铸焊方法，包括：筛选底模，筛选底模的条件为：脱模后10-20s内，底模表面的最高温度不大于200℃，底模表面的温度极差不大于50℃。本发明通过检测底模脱模后的表面温度，依据最高温度和温度极差来判断底模是否适合用于铸焊，检测方法快速准确，通过对底模的筛选，可以很好地提升铸件的品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池制造领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池极群铸焊底模的检测方法。
背景技术
铅酸蓄电池主要包括电池槽、电池盖、极群和电解液，其中极群由正极板、负极板和隔板组成，隔板设于正、负极板之间。正、负极板上设有汇流排，用于汇集各个极板上的电流，汇流板上一般还设有连接柱，用于相邻极群的串接。汇流排一般通过铸焊或烧焊的方法制成，烧焊需要手工操作完成，首先需要将极群按照电池单个排列，用夹具夹紧后，在极群上放置模具，将铅液倒入模具，冷却固化后即形成汇流排。手工烧焊工作强度大，效率低，已经逐渐被铸焊所替代。
铸焊也同样需要先把极群按照电池格排列，夹具夹紧后，将极群倒置，极耳伸入铸焊模的模腔内，冷却固化后形成汇流排。如CN201791951U公开了一种蓄电池极群铸焊模具，包括铸焊模体，在铸焊模体上设有正极汇流排铸焊腔和负极汇流排铸焊腔，在需连通的正极汇流排与负极汇流排之间的铸焊模体上设有一过桥铸焊腔，在过桥铸焊腔上方的铸焊模体上设有一抽芯条插孔，在抽芯条插孔中设有一对应的抽芯条。
CN203390187U公开了一种自动铸焊机，包括内置冷却水道的底模以及与底模连接的冷却水管，冷却水管与冷却水道连通，所述冷却水道的进出口处设有与底模一体成型的连接管，所述连接管与冷水水管焊接。本实用新型通过设置与底模一体成型的连接管，延长冷却水管与连接管的焊接点到底模的铸焊区的距离，使底模从铸焊到冷却过程中，所述焊接点周边的配件温差变小，从而使焊接点位置的所述冷却水管和连接管因热胀冷缩而发生的变形量都变小，有效防止所述焊接点因变形量差异大而发生开裂。
如上所述，铸焊模具的底部一般还设有冷却水管，极耳伸入模腔后，首先被模具内的铅液溶解，通入冷却水，模腔内的铅液就会固化，形成汇流排。铸件的脱模温度和温度分布对铸件的性能有显著影响，但是铸件的脱模温度以及温度分布受底模质量的限制。由于底模质量又和很多因素相关，比如冷却水管排布，尺寸设计精度等，导致无法对模具进行检测筛选，提高铸件的性能。
发明内容
本发明提供了一种铅酸蓄电池极群铸焊底模的检测方法，通过该方法检测底模的质量，筛选获得合格的底模，以提高铸件的质量和性能。
一种铅酸蓄电池极群铸焊底模的检测方法，包括以下步骤：
铸焊脱模后，在10-20s内检测底模表面的温度，获得底模表面的最高温度和温度极差，根据所述最高温度和温度极差，判断底模是否合格。
现有的铸焊工艺如下：先将底模浸入铅液，让铅液进入模腔中，然后提起底模，刮去底模表面多余的铅液，接着将极群的极耳伸入到模腔中，极耳熔化瞬间通冷却水，模腔内的铅液固化形成汇流排，立即脱模。
整个过程底模均是位于熔炉铅液的上方，一般为5-10cm。所述冷却水采样普通的自来水，其温度控制在室温附近。
底模脱模后一直位于铅液上方，温度下降不会很快，在20s内，底模表面的温度以及各处的温度差基本不发生变化，应该基本与铸件各点脱模时温度相同。
可以采用热电偶测量底模表面的温度，但是热电偶覆盖面小，而且误差较大，最好采样红外表面热成像仪测量，一次可以测量整个底模表面各个点的温度，从而得到最高温度和温度极差，具有准确、快速的优点。本发明还提供了一种铅酸蓄电池极群的铸焊方法，包括以下步骤：
(1)取底模，所述底模底部设有冷却水管，表面设有模腔，将铅液灌满模腔；
(2)将极群装配在夹具上，夹紧后倒置在底模上，极耳伸入模腔内；
(3)铅液固化形成汇流排后进行脱模；
脱模后10-20s内，底模表面的最高温度不大于200℃，底模表面的温度极差不大于50℃。
试验发现，当脱模温度高于200℃，温度极差大于50℃，金相结构显示，晶体粗大松散，铸件容易被腐蚀而断裂。
极耳插入模腔的深度影响铸焊效果，本发明实验发现，当极耳插入深度为2.2mm，未形成爬焊，而当极耳插入深度为1.5mm时，形成爬焊，根据本领域技术人员的合理预测，在插入深度1.-1.8mm，均可以形成爬焊。究其原因，当极耳插入模腔过深，会导致铅液的热量无法完全熔化极耳，导致露齿，但当极耳插入过浅，由于热量过多，会熔断极耳。
所述底模为单模或双模，所谓单模就是仅仅能够针对单个电池的铸焊，双模就是同时可以针对两个电池的铸焊。
一般情况下，底模为单模时，极群的铸焊时间少于55s，底模为双模时，极群的铸焊时间少于100s，当然具体时间应根据实际情况确定。
如背景技术所述，底模的质量很难界定，本发明通过检测底模脱模后的表面温度，依据最高温度和温度极差来判断底模是否适合用于铸焊，检测方法快速准确，通过对底模的筛选，可以很好地提升铸件的品质。
附图说明
图1为底模的结构示意图。
图2为不同脱模温度下极柱的金相结构图，(a)为260℃，(b)为150℃。
图3为极柱断裂后断裂处和内部的金相结构图，(a)内部，(b)断裂处。
图4为不同长度极耳插入模腔铸焊形成的汇流排的图片，(a)插入2.2mm，(b)插入1.5mm。
图5为不同长度极耳插入模腔铸焊形成的汇流排经腐蚀试验的图片。(a)插入2.2mm，(b)插入1.5mm。
图6为同一底模脱模后不同时间的红外成像图；(a)10s，(b)20s。
图7为实施例5底模脱模后的红外表面热成像图。
具体实施方式
如图1所示，一种铅酸蓄电池铸焊用底模，包括本体1，本体上设有正极汇流排模腔11、负极汇流排模腔12，以及两者之间的过桥模腔13，本实施例中的底模为双模结构，可以同时进行两个蓄电池的铸焊，汇流排模腔排成两排，正极汇流排模腔11、负极汇流排模腔12错位设置，过桥模腔13向外伸出，在折弯处有凸点15，用于形成凹陷，与电池槽隔板配合。本体1的四个角上有定位孔14，主要和夹具的定位柱配合，防止夹具和极群铸焊过程中移动。另外模具的底部有冷却水管(图中未示出)。
铅酸蓄电池的铸焊过程如下：首先，将极群放入夹具内，其排布和电池槽的排布一致，夹具的结构可以参见CN204639509U公开的铅蓄电池铸焊夹具；夹具夹紧极群后，将夹具导致放在底模本体上；在放置夹具前，底模浸入铅液，铅液自动灌入模腔内，提起底模本体，用刮板刮去多余的铅液，正极汇流排模腔11、负极汇流排模腔12，以及过桥模腔13内就盛满了铅液。夹具和极群倒置后，极耳就会插入到正极汇流排模腔11和负极汇流排模腔12内，插入瞬间，极耳会熔融，同时通入冷却水，铅液固化形成汇流排和过桥。
本发明主要改进在于对底模的检测筛选，通过控制底模的质量提高铸件的性能，铸焊的其余工艺参数与现有方法相同。本发明检测底模的方法为：采用红外表面热成像仪测量底模表面的温度，得到最高温度和温度极差，如果最大温度高于200℃，极差大于50℃，则认为底模不合格。
实施例1
采样同一台铸焊机，同一副铸焊模具，对同一批次的两个铅酸蓄电池进行铸焊，通过调整冷却时间调整脱模温度，分别为150℃和260℃，然后观察两个铅酸蓄电池极柱的金相结构，如图2(a)、(b)所示。
如图2所示，脱模温度为260℃，铅合金结晶粗大，而当脱模温度为150℃，结晶相对细密。
实施例2
得到市场回收的一个极柱断裂的蓄电池，观察极柱断裂处和内部的金相结构，极柱内部局部晶粒较细小均匀，属于典型铅锡合金金相结构，而从断裂极柱整体状况来看，晶粒大小不均，晶粒和晶界相对较粗大，极柱表面层有直长的粗大柱状晶存在，造成该结果的原因是脱模是温度极差过大，断裂处温度高于200℃。。
实施例3
采样同一台铸焊机，同一副铸焊模具，对同一批次的两个铅酸蓄电池进行铸焊，区别在于两个电池极耳伸入模腔的深度不同，分别为2.2mm和1.5mm。铸焊完成后对两个电池腐蚀试验，肉眼观察结果。
如图4和图5所示，汇流排插入过深，模腔内的热量不足，来不及形成补缩，助焊剂汽化也来不及排出，因此内部形成较大的晶粒或气孔，导致出现露齿，未形成爬焊。而极耳插入模腔1.5mm，铅液刚好可以熔化极耳，形成爬焊。
爬焊的汇流排具有较好的耐腐蚀性能，经过腐蚀试验后，表面光洁、平滑。而露齿的汇流排经过耐腐蚀试验以后，在极耳周边形成了比较深的密集的腐蚀孔，影响了极耳与汇流排的结合，形成较高的电阻，如果在电池的实际使用当中，腐蚀会加速，最终影响电池寿命。
实施例4
铸焊脱模后，将底模悬于铅液上方10cm，铅液一般维持在490-530℃，利用红外表面热成像仪对脱模后10s和20s的同一底模进行成像，如图6所示。脱模20s后所测的的温度与脱模10s后的温度相差不大，平均温度升高2℃左右，并且伴随轻微的温度匀化，温度高的地方向温度低的地方传热。
实施例5
蓄电池铸焊脱模后20s，对底模进行红外表面热成像，见图7，具体如下表所示：
从图7和上表可以看出，汇流排和过桥的最高温度未超过200℃，极差也没有超过50摄氏度，通过金相结构发现，汇流排各处结晶细密，长时间使用均没有出现腐蚀现象，说明本发明检测方法准确，适用于底模的筛选。
Claims (9)
1.一种铅酸蓄电池极群铸焊底模的检测方法，包括以下步骤：
铸焊脱模后，在10-20s内检测底模表面的温度，获得底模表面的最高温度和温度极差，根据所述最高温度和温度极差，判断底模是否合格。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，底模表面的温度利用红外表面热成像仪测量获得。
3.一种铅酸蓄电池极群的铸焊方法，包括以下步骤：
(1)筛选底模，所述底模底部设有冷却水管，表面设有模腔，将铅液灌满模腔；
(2)将极群装配在夹具上，夹紧后倒置在底模上，极耳伸入模腔内；
(3)铅液固化形成汇流排后进行脱模；
其特征在于，筛选底模的条件为：脱模后10-20s内，底模表面的最高温度不大于200℃，底模表面的温度极差不大于50℃。
4.如权利要求3所述的铸焊方法，其特征在于，所述极耳伸入模腔的深度为1.2-1.8mm。
5.如权利要求4所述的铸焊方法，其特征在于，所述耳伸入模腔的深度为1.5mm。
6.如权利要求3所述的铸焊方法，其特征在于，脱模后，底模表面的最高温度为150-200℃。
7.如权利要求3所述的铸焊方法，其特征在于，所述铅液的温度为490-530℃。
8.如权利要求3所述的铸焊方法，其特征在于，所述底模为单模，铸焊时间少于55s。
9.如权利要求3所述的铸焊方法，其特征在于，所述底模为双模，铸焊时间少于100s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160608 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |