CN111893517A - 一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁及其压铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁及其压铸方法，适用于铝质导电梁一体成型的压铸，该压铸方法包括预热工序、铝料熔炼工序和压铸成型工序，所述预热工序包括对压铸模具以及对压室预热，所述铝料熔炼包括将铝锭加热至熔化并除气，所述压铸工序包括在压铸前，导电用铜排或铜夹先放置在压铸模具上、将液态铝浇入压室中、压铸机将铝液充填入模具型腔中以及压射结束后铸件冷却、开模并顶出导电梁。本发明的导导电梁由横梁、吊钩/吊耳及铜夹/铜排组成。该导电梁的铜夹或铜排、吊耳或吊钩与导电横梁一体压铸成型，铜排或铜夹除露出导电梁的部分外，其余全部包覆铝材中,增大了铜夹或铜排与横梁的接触面积,提高了导电的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁及其压铸方法，适用于纯铝及铝合金导电梁一体成型的压铸,属于压铸技术领域。
背景技术
在锌电解行业中，阴极导电梁通常使用纯铝或高导电铝合金作为材料，通过铝板裁剪加工或是挤压型材的方式加工出导电横梁，带铜排的导电头由铜排与铝板爆炸焊接为一体,再将导电头和吊耳焊接在导电横梁的相应位置,加工出阴极板的导电梁。导电梁长度根据阴极板的大小而变化，如1.2m2的导电梁长度为1225mm，1.6m2的导电梁长度为1450m等。
上述这种方式生产导电梁需要分别加工三个零件,再通过焊接加工成一个阴极板导电梁,生产效率低，制造成本高。尤其是吊耳与导电横梁的焊接要求高，是主要的承重部位,且导电梁的使用环境中有酸雾存在，导致焊接部位容易因腐蚀而损坏。一旦焊接部位损坏，需要重新焊接，电解企业需专人每天检查焊接部位，及时重焊更换，造成工人工作量增加,运行成本高。
发明内容
本发明旨在解决现有阴极板导电梁存在的不足，提供一种不需要焊接的压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁及其压铸方法，可实现将长度超过1米的带铜排或铜夹的铝导电梁的一体压铸成型，该方法具有减少了焊接工序、降低了加工成本，具有生产效率高，耐酸腐蚀好等特点，能够提高阴极板导电梁的使用寿命。
本发明提供一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁，由横梁、吊钩及铜夹组成，所述横梁由长段和短段组成且呈横置的L型，所述铜夹位于横梁短段的与长段一致的方向的末端，所述吊钩位于横梁的中段的中心处，所述横梁、吊钩及铜夹采用压铸整体成型制成，所述横梁及吊钩为铝质，所述铜夹为铜质。
采用所述的压铸方法整体压铸成型的另一种铜铝复合阴极板导电梁，由横梁、吊耳及铜排组成，所述横梁呈一字型，所述铜排位于横梁一端，所述吊耳位于横梁的中段的重心处，所述横梁、吊耳及铜排采用压铸整体成型制成，所述横梁及吊耳为铝质，所述铜排为铜质。
本发明的导电梁的铜夹或铜排、吊耳或吊钩与导电横梁一体压铸成型，铜排或铜夹除露出导电梁外部的部分外，其余全部包覆在纯铝或铝合金中,有效增大了铜夹或铜排与铝质横梁的接触面积,提高了导电的稳定性。所述铜排或铜夹采用纯铜加工成型，在铝包覆位置加工直径约15-20mm的一个或两个孔，用于填充铝来固定铜排或铜夹在导电梁上的位置，所述铜排加工成T型，T型头露出导电梁，在压铸后T型头上表面与铝紧密接触，T型头宽度和导电梁厚度相同，厚度为15～20mm，包覆在纯铝中的铜排厚度为导电梁厚度的三分之一，厚度为4～7mm，以保证两边均充分包覆铝材或铝合金。所述铜夹包覆纯铝的后端厚度为导电梁厚度的三分之一，铜夹前端内侧加工成有一定斜度的U型槽，两侧斜度间的角度为2～5°，铜夹前端总厚度与导电梁厚度相同。所述发明中的铜排或铜夹也可以根据产品需求加工成其他形状。
一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁的压铸方法包括预热工序、铝料熔炼工序和压铸成型工序，步骤如下：
(1)预热工序：
a.对压铸模具采用电加热的方式进行预热，同时加热模架和模芯，预热温度控制在100～200℃；
b.对压室预热温度控制在200℃以上；
c.对铜排或铜夹快速预热到150～200℃，防止氧化，或是不预热，将浇注温度提高到较高数值；
(2)铝料熔炼：
将铝锭加热至熔化，铝料熔化温度到740℃后开始除气，
在对铜排或铜夹快速预热情况下，除气后将铝液温度控制在650～720℃保温0.5h，
在不对铜排或铜夹预热情况下，除气后将铝液温度控制在720-740℃保温0.5h。
(3)压铸工序：
a)压铸前，将导电用铜排或铜夹放置在压铸模具的相应位置上；
b)将液态铝浇入预热好的压室中，压铸机将按设定的工艺将铝液充填入模具型腔中，其中，所述压铸机的压射速度为30～35m/s，增压压力为70～80MPa，以保证压力传递到铜排或铜夹位置，使铝紧密包覆在铜排或铜夹上；
c)压射结束后铸件在模具中冷却30s，开模后铸件随动模运动，通过顶杆顶出。
(4)冷却工序：将压铸成型的导电梁取出后空冷或是压缩空气风冷至室温。
本发明的压铸方法适宜各种规格的阴极板导电梁的一体压铸成型，零件结构完整，表面无焊接痕迹及杂质带入。
本发明的工艺合理，压铸生产的阴极板导电梁的铸件无裂纹，压铸中具有填充好、不粘模等特点，其固体铜排或铜夹与铝结合处致密、导电性能高、耐酸腐蚀性能好、使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的压铸方法压铸成型的带铜夹的阴极板导电梁构型示意图。
图2为本发明的压铸方法压铸成型的带铜排的阴极板导电梁构型示意图。
图3为图1中的铜夹结构示意图。
图4为图3的侧视图。
图5为图2中的铜排结构示意图。
图6为图5的A-A剖视图。
图7为图2的带铜排的阴极板导电梁的铜排与横梁结合处的切面图片。
图中：1-横梁，2-吊钩，3-铜夹，4-吊耳，5-铜排。
具体实施方式
本发明的导电梁的实施例1
一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁，由横梁1、吊钩2及铜夹3组成，所述横梁1由长段和短段组成且呈横置的L型，所述铜夹3位于横梁1短段的末端且与横梁方向一致，所述吊钩2位于横梁1的中段的重心处，所述横梁1、吊钩2及铜夹3采用整体成型的压铸制成，所述铜夹3除露出导电梁外部的部分外，其余全部包覆在铝质的横梁1中；所述铜夹3采用纯铜预加工成型，在被铝质的横梁1包覆位置加工直径约15-20mm的一个或两个孔，用于压铸填充铝来固定铜夹3在导电梁上的位置；所述铜夹3包覆在铝质的横梁1的一端的厚度为导电梁厚度的三分之一，铜夹3的前端的内侧加工成有一定斜度的U型槽，两侧斜度间的角度为2～5°，铜夹3前端的总厚度与导电梁厚度相同。
本发明的导电梁的实施例2
一种整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁，由横梁1、吊耳4及铜排5组成，所述横梁1呈一字型，所述铜排5位于横梁1一端，所述吊耳4位于横梁1的中段的重心处，所述横梁1、吊耳4及铜排5采用整体成型的压铸制成，所述铜排5除露出导电梁外部的部分外，其余全部包覆在铝质的横梁1中；所述铜排5采用纯铜预加工成型，在被铝质的横梁1包覆位置加工直径约15-20mm一个或两个孔，用于压铸填充铝来固定铜排5在导电梁上的位置；
所述铜排5预加工成T型，T型头露出导电梁，在压铸后T型头上表面与铝质的横梁1紧密接触，T型头宽度和导电梁厚度相同，包覆在铝质的横梁1中的铜排5厚度为导电梁厚度的三分之一，以保证两边均充分包覆铝材。所述T型头宽度为14-20mm，包覆在铝质的横梁铝中的铜排宽度为5～8mm。
上述导电梁的实施例1和实施例2中，所述横梁1材料为纯铝或是高含铝合金；所述的铜夹3或者铜排5可以根据产品需求加工成其他形状。
本发明的导电梁的压铸方法的实施例1
一种压铸1.2m2阴极板铜夹结构导电梁的压铸方法，包括的步骤如下：
(1)预热工序：
a.对压铸模具采用电加热的方式进行预热，同时加热模架和模芯，预热温度控制在100℃；
b.对压室预热温度控制在200℃；
(2)铝料熔炼：
将铝锭加热至熔化，铝料熔化温度到700℃后开始除气；除气后将铝液温度控制在680℃保温0.5h；
(3)压铸工序：
a.压铸前，将预热到150℃的导电用铜夹先放置在压铸模具的相应位置上；
b.将液态铝浇入预热好的压室中，压铸机将按设定的工艺将铝液充填入模具型腔中，其中，所述压铸机的压射速度为30m/s，增压压力为70MPa；
c.压射结束后铸件在模具中冷却30s，开模后铸件随动模运动，通过顶杆顶出；
d.铸件取出后空冷至室温。
本实施例的压铸方法压铸成型的阴极板的构型见图1、图3和图4。
压铸成型的阴极板导电梁无焊接焊缝等，外观质量好，其固体铜夹包覆在铝中，结合处致密、导电性能高，由于不采用焊接工序，其耐酸腐蚀性能好、使用寿命长。
本发明的导电梁的压铸方法的实施例2
一种压铸1.6m2阴极板铜排结构导电梁的压铸方法，包括的步骤如下：
(1)预热工序：
c.对压铸模具采用电加热的方式进行预热，同时加热模架和模芯，预热温度控制在100℃；
d.对压室预热温度控制在200℃；
(2)铝料熔炼：
将铝锭加热至熔化，铝料熔化温度到700℃后开始除气；除气后将铝液温度控制在680℃保温0.5h；
(3)压铸工序：
e.压铸前，将预热到150℃的导电用铜排先放置在压铸模具的相应位置上；
f.将液态铝浇入预热好的压室中，压铸机将按设定的工艺将铝液充填入模具型腔中，其中，所述压铸机的压射速度为35m/s，增压压力为80MPa；
g.压射结束后铸件在模具中冷却30s，开模后铸件随动模运动，通过顶杆顶出；
h.铸件取出后空冷至室温。
本实施例的压铸方法压铸成型的阴极板的构型见图2、图5和图6。其导电梁的铜排与铝横梁结合处的切面图片见图7。
从图7可以看出，其固体铜排或铜夹与铝结合处致密、导电性能高，由于不采用焊接工序，其耐酸腐蚀性能好、使用寿命长。
Claims (7)
1.一种整体压铸成型铜铝复合阴极板导电梁的压铸方法，其特征在于包括以下工序步骤：
步骤1，预热工序：
a)对压铸模具采用电加热的方式进行预热，同时加热模架和模芯，预热温度控制在100～200℃，
b)对压室预热温度控制在200℃以上，
c)对铜排或铜夹快速预热到150～200℃以防止氧化，或者不对铜排或铜夹预热；
步骤2，铝料熔炼：
将铝锭加热至熔化，铝料熔化温度到740℃后开始除气，
在对铜排或铜夹快速预热情况下，除气后将铝液温度控制在650～720℃保温0.5h，
在不对铜排或铜夹预热情况下，除气后将铝液温度控制在720-740℃保温0.5h；
步骤3，压铸工序：
a)压铸前，将导电用铜排或铜夹先放置在压铸模具的相应位置上，
b)将液态铝浇入预热好的压室中，压铸机将按设定的工艺将铝液充填入模具型腔中，其中，所述压铸机的压射速度为30～35m/s，增压压力为70～80MPa，以保证压力传递到铜排或铜夹位置，使铝紧密包覆在铜排或铜夹上，
c)压射结束后铸件在模具中冷却30s，开模后铸件随动模运动，通过顶杆顶出；
步骤4，冷却工序：将压铸成型的导电梁取出后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的压铸方法整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁，由横梁(1)、吊钩(2)及铜夹(3)组成，所述横梁(1)由长段和短段组成且呈横置的L型，所述铜夹(3)位于横梁(1)短段的末端且与横梁方向一致，所述吊钩(2)位于横梁(1)的中段的重心处，其特征在于：
所述横梁(1)、吊钩(2)及铜夹(3)采用整体成型的压铸制成，所述铜夹(3)除露出导电梁外部的部分外，其余全部包覆在铝质的横梁(1)中；
所述铜夹(3)采用纯铜预加工成型，在被铝质的横梁(1)包覆位置加工直径约15-20mm的一个或两个孔，用于压铸填充铝来固定铜夹(3)在导电梁上的位置；
所述铜夹(3)包覆在铝质的横梁(1)的一端的厚度为导电梁厚度的三分之一，铜夹(3)的前端的内侧加工成有一定斜度的U型槽，两侧斜度间的角度为2～5°，铜夹(3)前端的总厚度与导电梁厚度相同。
3.根据权利要求1所述的压铸方法整体压铸成型的铜铝复合阴极板导电梁，由横梁(1)、吊耳(4)及铜排(5)组成，所述横梁(1)呈一字型，所述铜排(5)位于横梁(1)一端，所述吊耳(4)位于横梁(1)的中段的重心处，其特征在于：
所述横梁(1)、吊耳(4)及铜排(5)采用整体成型的压铸制成，所述铜排(5)除露出导电梁外部的部分外，其余全部包覆在铝质的横梁(1)中；
所述铜排(5)采用纯铜预加工成型，在被铝质的横梁(1)包覆位置加工直径约15-20mm一个或两个孔，用于压铸填充铝来固定铜排(5)在导电梁上的位置；
所述铜排(5)预加工成T型，T型头露出导电梁，在压铸后T型头上表面与铝质的横梁(1)紧密接触，T型头宽度和导电梁厚度相同，包覆在铝质的横梁(1)中的铜排(5)厚度为导电梁厚度的三分之一，以保证两边均充分包覆铝材。
4.根据权利要求3所述的导电梁,其特征在于：
所述T型头宽度为14-20mm，包覆在铝质的横梁铝中的铜排宽度为5～8mm。
5.根据权利要求2至4任一项所述的导电梁，其特征在于：
所述横梁(1)材料为纯铝或是高含铝合金。
6.根据权利要求2所述的导电梁,其特征在于：
所述的铜夹(3)可以根据产品需求加工成其他形状。
7.根据权利要求3或4所述的导电梁,其特征在于：
所述的铜排(5)可以根据产品需求加工成其他形状。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201106 |
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