CN114083232A - 铜板卷焊圆度控制装置、铜筒制备方法及阴极辊制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种铜板卷焊圆度控制装置、铜筒制备方法及阴极辊制备方法，属于阴极辊技术领域；所述装置包括轴、撑圆装置、箍圆装置、铜板卷焊的铜筒；铜筒是由铜板卷焊而成的铜筒；撑圆组件同轴设置于铜筒内，箍圆装置同轴固定于铜筒外围。该装置改善了传统铜钢复合板卷焊成铜钢筒时，成形圆度较差，无法保证铜钢筒卷焊后对外圆铜筒进行精车，精车后的铜筒铜层剩余厚度差异较大，厚度差异达2—3mm，不能保证铜钢复合阴极辊辊芯导电铜层的均匀性，对高精度铜钢复合辊芯的导电性影响较大；通过该装置实现了铜筒的焊接圆度控制，减少了钣金卷制的劳动强度，减少了焊接后的装配找正，提升了劳动效率，极大地减少了操作人员的劳动强度。

Description

铜板卷焊圆度控制装置、铜筒制备方法及阴极辊制备方法

技术领域

本发明属于阴极辊技术领域，具体涉及一种铜板卷焊圆度控制装置、铜筒制备方法及阴极辊制备方法。

背景技术

随着全球新能源汽车、5G通信、大数据中心、人工智能等的飞速发展，对电解铜箔的需求迅速增长。而且由于动力类锂电池及储能类锂电池需求的铜箔性能要求越来越高，铜箔厚度向更薄方向发展，对生产电解铜箔的阴极辊提出了更高要求。

由于电解铜箔的生产是采用辊式连续电解方法来进行的。其原理是将阴极辊浸泡在硫酸铜电解溶液中再通以低电压大电流的直流电源使电解溶液中的铜离子沉积到阴极辊的钛表面形成铜箔，再利用阴极辊的回转将形成的铜箔从阴极辊表面剥离、卷取，而后再进一步进行铜箔的表面处理形成铜箔产品。因此高精度锂电箔用的阴极辊是直接影响铜箔产量和质量的核心关键部件。

由于阴极辊在铜箔生产中具有决定性作用，因此，对其要求也相当高：首先，要提高铜箔的产量要求辊面直径越大越好，现有的高精度锂电箔用阴极辊的直径已经达到

其次，要求导电性能要相当好，并且不能因为局部导电不良存在局部发热点；而且对表面的圆度、直线度和表面粗糙度要求相当高；表面要求能长时间耐电解溶液的腐蚀，整体平衡并要求总体重量越轻越好。目前高精度锂电箔用阴极辊结构采用钛铜钢三层复合结构；即外圈用钛包裹、中层用铜导电、内层用钢作骨架。目前，阴极辊铜钢结构中铜与钢采用爆炸焊接的方法复合成铜钢复合板再进行卷圆成筒体，装上侧板和芯轴车圆后套上钛筒形成阴极辊。在工艺制作上由于铜钢复合板卷圆成筒体时这样大的直径，其不圆度公差只能做到≥4mm，这样在车圆的过程中就不能保证铜的厚度均匀一致，达不到要求，造成局部导电不良而存在局部发热点；另一方面，由于铜钢复合板特殊的成形工艺，铜钢复合板的价格特别高。这样在设计、制造中有相当多的不确定因素难以保证阴极辊的制造质量，从而使生产出铜箔质量和产量均受到严重影响。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种铜板卷焊圆度控制装置、铜筒制备方法及阴极辊制备方法，采用一种铜板卷焊圆度控制装置制备导电性均匀的高精度铜筒，并采用该铜筒制备锂电箔阴极辊，能很好控制铜板卷焊圆度。

本发明技术方案：一种铜板卷焊圆度控制装置，其特征在于：包括轴、撑圆装置、箍圆装置、铜板卷焊的铜筒；所述铜筒是由铜板卷焊而成的铜筒；

所述撑圆组件包括钢端板和撑圆板，钢端板为圆形平板结构，撑圆板是一侧外缘为圆弧形的平板；若干撑圆板通过紧固销钉沿周向均布于钢端板端面的外缘处，且若干撑圆板的外圆弧位于同一圆周上，且该圆周的直径等于铜筒内径；多个撑圆组件沿轴向焊接于所述轴上构成撑圆装置，同轴装于铜筒内，用于保证铜筒内表面的圆度；

所述箍圆装置是由圆环筋板和直筋板组成的镂空圆柱型结构，多个圆环筋板同轴并沿轴向均布，多个直筋板沿多个圆环的外周面均布；所述圆柱型结构被分为两个半圆柱型结构，两个半圆柱型之间的连接处通过螺钉紧固，并在连接处开有缺口作为焊接窗口；所述箍圆装置同轴套装于铜筒的外表面，用于保证铜筒外表面的圆度，以及防止焊接变形。

本发明的进一步技术方案是：所述钢端板的端面上沿周向开有多个减轻孔。

本发明的进一步技术方案是：三个所述撑圆组件等间距焊接于所述轴上。

本发明的进一步技术方案是：所述撑圆板为扇形结构，每个钢端板上沿轴向均布12个撑圆板；所述撑圆板外弧面所在圆周与轴的同轴度≤0.05mm。

本发明的进一步技术方案是：所述箍圆装置内周面与铜筒外表面之间的间隙≤0.1mm。

一种采用铜板卷焊圆度控制装置制备铜筒的方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：根据待加工的铜筒尺寸进行卷圆前的铜板长度L计算，公式如下：

L＝πd-2.8t

其中，d为铜板卷圆的中径，t为板材厚度；

步骤二：将铜板在卷板机上通过三个辊轴进行折弯卷圆，然后加工铜板卷圆纵焊缝处的焊接坡口；

步骤三：将所述撑圆装置同轴装于卷圆铜板内，箍圆装置同轴装夹于卷圆铜板外周面，卷圆铜板与箍圆装置的径向间隙≤0.1mm；通过所述撑圆装置和箍圆装置实现对卷圆铜板在径向和轴向的限位，同时保证所述纵焊缝位于箍圆装置的焊接窗口处；

步骤三：焊前清除焊接坡口及两侧表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；

步骤四：首先对卷圆铜板纵焊缝局部预热至200±10℃以上，然后进行焊接得到铜筒，焊接后实施保温缓冷；焊接后将所述撑圆装置拆卸；

步骤五：对铜筒焊接处的纵焊缝进行加热去应力处理，沿铜筒的周向及轴向采用3个气枪的火焰进行烤火，加热至200℃，烤火20min，减少铜筒焊接时产生的应力。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中，焊缝采用双边内外两侧为V形坡口和带钝边的双侧X型坡口，保证坡口尺寸的一致性，钝边为1mm。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤四中，采用氩弧焊MIG焊接并满足探伤要求。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤五中，去应力的替代方法为，采用履带加热器对铜筒卷焊的纵焊缝及工装进行加热处理，加热温度控制在200℃±10℃，保温时间20min。

一种锂电箔用阴极辊的制备方法，其特征在于：所述阴极辊从外到内依次包括钛层、铜层、钢层；所述钛层、铜层、钢层均为筒体结构，位于中间层的铜层是高精度卷焊的铜筒，所述铜筒的圆度为≤0.5mm；

所述制备方法的具体步骤如下：

步骤1：对焊接后的铜筒内孔进行精车加工，满足阴极辊装配要求；

步骤2：把所述箍圆装置与精车后的铜筒放入热装炉或者采用烤枪对铜筒及箍圆装置整体加热，铜筒及工装受热膨胀，满足热装要求后，阴极辊钢筒辊芯装入铜筒内部，实现了高精度阴极辊铜钢复合的要求；

步骤3：所述铜筒热装入阴极辊钢筒辊芯后，拆卸所述箍圆装置，对实现铜钢复合的阴极辊辊芯，对铜筒与铜堵板进行焊接，满足导电要求；

步骤4：完成步骤3的焊接后，对铜钢复合的阴极辊辊芯铜筒外圆进行精车加工，铜筒外圆单边精车≤0.5mm，保证铜钢复合阴极辊辊芯的导电铜层的厚度均匀性，及铜钢复合辊芯的铜钢复合的精度；

步骤5：将所述钛筒同轴套装于铜钢复合的阴极辊辊芯铜筒的外周面，完成锂电箔用阴极辊的加工。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明提供一种铜板卷焊圆度控制装置、铜筒制备方法及阴极辊制备方法，该装置改善了传统铜钢复合板卷焊成铜钢筒时，成形圆度较差，无法保证铜钢筒卷焊后对外圆铜筒进行精车，精车后的铜筒铜层剩余厚度差异较大，厚度差异达2—3mm，不能保证铜钢复合阴极辊辊芯导电铜层的均匀性，对高精度铜钢复合辊芯的导电性影响较大；通过该装置实现了铜筒的焊接圆度控制，减少了钣金卷制的劳动强度，减少了焊接后的装配找正，提升了劳动效率，极大地减少了操作人员的劳动强度。

具体优势为：1、钢筒在车制后能达到相当好的圆度和直线度，可保证铜筒的顺利装配，铜筒热装在钢筒外圆，对外圆进行精车，从而保证铜层导电层厚度非常均匀；2、工艺制造方面大大地减少了制作成本和材料成本并提高了制作效率；3、铜板卷焊而成的铜筒，可保证阴极辊具有良好的修复率。

所述撑圆装置由轴、钢端板、撑圆板、紧固销钉等组成，轴采用焊接良好的20钢，由于20钢强度好，且具有良好的焊接性，钢端板采用Q235B钢板，钢端板上加工出4—6个圆形减轻孔，减轻孔直径

一方面减轻孔可减少钢端板的重量，另一方面便于铜板卷焊后内部铜板纵焊缝的焊接。轴与钢端板焊接后，进行热处理去应力处理，减少轴与钢端板焊接过程产生的应力，退火去应力后，在钢端板外圆周处，圆周均匀分布12—16处钻铰销孔，用于圆周均布的12—16处撑圆板的安装装配，撑圆板通过精确装配配合的销孔进行定位安装于钢端板上，钢端板上装配撑圆板后，对轴与撑圆板进行加工，保证轴与撑圆板外圆的同轴度控制在≤0.10mm，撑圆板外圆的圆度控制在≤0.05mm，撑圆板外圆的圆跳动控制在≤0.05mm；撑圆板为45钢材料，经过调质处理，撑圆板具有良好的强度和硬度，提高了撑圆板的耐磨性和强度，可反复多次使用，且具有良好的几何精度。

所述箍圆工装，箍圆工装为两个半圆结构装配成整圆结构，箍圆装置把铜筒紧密贴合箍圆，箍圆后通过结合处的轴向固定板，通过螺钉紧固把紧。每个半圆形箍圆装置，均为钢板通过卷板机卷制成形后进行焊接，焊接沿半圆形中心线平行的直筋板及圆周的筋板，保证半圆形箍圆装置的强度和形状精度的稳定性，焊接后进行去应力退火，减少焊接过程产生的应力，最后两个半圆形箍圆工装通过两端连接板采用螺栓连接，半圆形箍圆工装沿圆周端头缺口处连接在一块，通过此次缺口形成的窗口保证铜板卷制成铜板时铜筒纵焊缝的焊接。两个半圆形箍圆工装紧固装配可靠后，在立车上对箍圆工装进行加工焊接，保证箍圆工装内孔的圆柱度精度，保证两个装配于一体的铜筒外圆箍圆工装的圆度控制在≤0.05mm，圆跳动控制在≤0.05mm。

通过所述撑圆装置和箍圆装置对铜筒在径向和轴向的限位，可保证铜筒的稳定焊接，在保证铜筒的几何形状稳定性的同时，减少铜筒焊接时的变形。在铜筒焊接后，对铜筒采用烤火或履带加热器进行加热去应力，减少铜筒焊接时的应力，提升铜筒焊接后的尺寸稳定性。经此工装卷焊控制的铜筒，可实现铜筒圆度控制在≤0.5mm，此时，铜筒可与精车加工的钢筒辊芯通过大过盈量装配，实现铜筒与钢筒辊芯的过盈装配，实现铜筒与钢筒辊芯的有效贴合，保证阴极辊铜钢复合辊芯的导电均匀性。

根据铜板卷板成形的铜板，根据铜板卷制的延伸率，精确计算和加工铜板的周向长度，通过撑圆装置与箍圆装置，保证铜板卷制的铜筒与撑圆装置和外圆箍圆装置紧密贴合，径向间隙小于0.05mm，注意铜筒沿轴向的纵焊缝位于外圆箍圆装置的焊接窗口处，铜筒紧密装配于撑圆装置与箍圆装置之间后，在外圆箍圆装置的窗口处对铜筒的纵焊缝进行焊接，注意焊接时内孔与外圆的焊接坡口处，内孔与外圆采用交错焊接，焊接电流控制在，轴向焊接速度控制在，焊接后采用保温棉进行保温，防止铜焊接后裂纹的产生，保温时间30-60min,冷却至常温后，去除保温层。通过此方法焊接的铜筒可实现圆度控制在≤0.3mm，保证了铜筒的几何精度。如图6为利用箍圆装置窗口对铜板卷焊铜筒纵焊缝焊接示意图。

附图说明

图1为高精度锂电箔阴极辊钛铜钢结构示意图；

图2为铜板卷焊专用工装图；

图3为铜板卷焊专用工装局部视图。

图4为铜板卷焊专用工装斜视图。

图5为撑圆板图。

图6为撑圆装置和箍圆装置与铜筒的装配示意图。

图7为铜板卷圆纵焊缝处的焊接坡口示意图。

附图标记说明：1-钛筒，2-铜筒，3-钢筒，4-轴，5-钢端板，6-撑圆板，7-箍圆装置，8-紧固销钉，9-铜板卷焊的铜筒。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1所示，本发明一种锂电箔用阴极辊，从外到内依次包括钛层、铜层、钢层；所述钛层、铜层、钢层均为筒体结构，位于中间层的铜层是高精度卷焊的铜筒，所述铜筒的圆度为≤0.5mm；所述铜筒同轴热装于钢筒外表面上；所述钛筒同轴套装于铜筒的外周面。

如图2至图6所示，一种铜板卷焊制成铜筒的圆度控制装置，包括轴4，钢端板5，撑圆板6，箍圆装置7，紧固销钉8，铜板卷制的铜筒9。轴4为一根整轴，用于贯通连接三个钢端板，三个钢端板通过连续焊缝焊接与轴上，钢端板焊接时保证与轴的垂直度≤0.3mm；钢端板5的端面上沿周向开有6—8个圆形减轻孔，焊接时6—8个圆形减轻孔的轴向圆周一致，便于后续人工对铜板卷制的铜筒沿轴向纵焊缝的焊接。钢端板与轴焊接后，须进行去应力退火热处理，去除焊接过程产生的大部分应力，便于保证撑圆工装的稳定性。

每个钢端板端面的外缘沿周向均布12—18个撑圆板(根据卷焊铜筒的直径大小，适当进行增减撑圆板的数量)，由24—36个销钉固定于一个钢端板上，沿轴向共3组钢端板，共计36—54个撑圆板，共计72—108个销钉，撑圆板由销钉固定于钢端板上，保证了撑圆板与钢端板的精确定位；撑圆板固定于钢端板后，撑圆板通过钢端板上经过钻铰加工的2个圆孔，通过销钉与钢端板固定装配为有一体，保证了撑圆板与钢端板在径向与圆周方向无滑动。对三个钢端板上的撑圆板外圆进行精车加工，保证撑圆板外圆直径与轴的同轴度，同时保证三个钢端板上的撑圆板外圆直径的一致性，同时保证三个钢端板上的撑圆板外圆与轴的同轴度≤0.05mm。

参照图3和4所示，所述箍圆装置7为两个半圆结构装配成整圆结构，箍圆装置7用于将铜筒紧密贴合箍圆，箍圆后通过结合处的轴向固定板，通过螺钉紧固把紧。每个半圆形箍圆装置，均为Q235B钢板通过卷板机卷制成形后进行焊接，焊接沿半圆形中心线平行的筋板及圆周的筋板，保证半圆形箍圆装置的强度和形状精度的稳定性，焊接后进行去应力退火，减少焊接过程产生的应力，最后两个半圆形箍圆工装通过两端连接板采用螺栓连接，半圆形箍圆工装沿圆周端头缺口处连接在一块，通过此次缺口形成的窗口保证铜板卷制成铜板时铜筒纵焊缝的焊接。两个半圆形箍圆工装紧固装配可靠后，在立车上对箍圆工装进行加工焊接，保证箍圆工装内孔的圆柱度精度，保证两个装配于一体的铜筒外圆箍圆工装的圆度控制在≤0.05mm，圆跳动控制在≤0.05mm。

本发明的一种锂电箔用阴极辊的制备方法具体为：

首先，对铜板卷圆长度的计算：为了保证卷圆的精度，需对铜板卷圆前的铜板长度进行精确计算，在卷板机上对铜板三个辊轴进行折弯卷圆，圆周长度按卷圆的中径d进行计算，精确长度按L＝πd-2.8t计算得到，式中t为板材厚度。对铜板长度保证后，对铜板卷圆纵焊缝处按图7加工坡口。

由于铜筒作为锂电箔用阴极辊铜钢复合结构的关键导电部件，铜筒作为关键的导电载体，铜筒内表面承受钢筒辊芯的径向往外的拉应力，铜筒外表面承受外层钛筒的径向外内的箍紧的压应力，因此铜筒的纵焊缝的设计形式极为关键，既要保证铜筒纵焊缝焊接质量，又要使焊缝填充金属少，减少钛筒的焊接变形，因此如图7为铜板卷焊时焊缝形式，焊缝采用双边V性坡口，钝边1mm，铜板厚度为dmm；焊前清除焊接坡口及两侧表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；

然后，通过铜板卷焊制成铜筒的圆度控制装置进行箍圆后进行焊接，焊接采用MIG氩弧焊焊接，焊接电流650-700A,弧焊电压41-44V，焊接速度25cm/min,焊丝为SCU1898,直径

电源极性：直流反接，由于铜的导电性，导热性良好,因此铜焊接时散热极快，易引发裂纹等焊接缺陷，在焊接过程中易产生裂纹、气孔等缺陷，只有选用适宜的焊接工艺规范及相应的焊接工装设备，合适的工艺方法才能保证铜的焊接质量。由于此时铜筒为薄壁大直径零件，因此选用氩弧焊比较合适，由于铜的良好导热性，极易散热，因此在铜筒焊前对铜筒纵焊缝区域进行预热至200℃±10℃，采用手持式测温仪测温，对铜筒圆周方向及轴向其他位置采用保温棉或其他保温材料进行保温，对铜焊丝焊前进行350℃下烘干2小时，采用此方法对箍圆的铜板进行焊接，焊后对铜板纵焊缝处采用保温棉或其他保温材料等保温，让焊缝处进行缓慢冷却，可以保证铜板卷圆焊接的精度。

在铜筒外圆装夹箍圆装置，铜筒与箍圆装置在径向间隙≤0.1mm，在保证铜筒焊接时，有效控制铜筒的焊接变形，保证铜筒焊接时内孔的稳定性。通过此撑圆装置和箍圆装置对铜筒在径向和轴向的限位，可保证铜筒的稳定焊接，在保证铜筒的几何形状稳定性的同时，减少铜筒焊接时的变形。在铜筒焊接前，要对焊丝和铜筒纵焊缝坡口周边进行清理，采用钢丝刷，铜丝刷等清理焊丝及铜筒纵焊缝坡口周边的污渍及氧化物，露出金属光泽，在焊接时要严格控制焊接间的层间温度，层间温度不低于100℃。

焊接后对铜焊缝进行探伤检测，焊缝没有气孔，夹渣，弧坑，电弧擦伤等缺陷，外形均匀，焊缝与铜筒本体平缓过渡，经NB/T47013.5-2015Ⅰ级着色探伤检测，无裂纹等缺陷；对铜筒纵焊缝进行射线探伤检测，对纵焊缝轴向长度进行100％检测，符合NB/T47013.2-2015Ⅱ级要求，满足锂电箔用阴极辊铜钢复合辊芯的要求。

在铜筒焊接后，对铜筒采用烤火或履带加热器进行加热去应力，减少铜筒焊接时的应力，提升铜筒焊接后的尺寸稳定性。对焊接完成的铜筒，在焊缝处采用保温棉进行保温处理，防止焊缝的急剧收缩，产生裂纹等缺陷。通过对铜焊缝处的保温处理，减少了因焊接急剧收缩产生裂纹，减少了焊接应力。待冷却至常温后，去除保温棉等保温材料。对焊接完成的铜筒，撑圆工装、箍圆工装，可在圆周方向及轴向，采用烤枪或采用履带加热器进行加热去应力处理，加热温度≤200℃，保温时间≤30min，可进一步消除焊接时产生的应力，保证铜筒的尺寸温度性。采用该方法进行的铜筒圆度可控制在≤0.5mm。

采用该方法焊接后的铜筒，采用圆周及轴向、纵焊缝处均匀加热去应力后，可拆卸撑圆工装，通过拆卸撑圆板上的销钉，去除铜筒的撑圆紧固力，移走撑圆装置，外圆箍圆装置不动。此时铜筒保持良好的圆度状态。

再将所述箍圆装置7放置为立放状态，即铜筒的轴线垂直于地面放置，铜筒带箍圆装置紧固与立车工作平台，对铜筒内孔进行精车加工，因为铜筒的圆度≤0.5mm，对铜筒单边精车≤0.6mm即可实现铜筒的内孔全部见光加工，铜筒精车后，准确测量铜筒的内孔尺寸，以便于阴极辊钢筒外圆根据铜筒内孔的配套加工。通过此方法，可实现铜筒内孔尺寸的一致性加工，便于实现该结构阴极辊的批量加工。

铜筒内孔精车后，与箍圆装置7一起放置于热装炉内，加热至适当温度，即可实现铜筒与精车外圆钢筒外圆的过盈量装配，保证了铜筒与钢筒外圆的紧密贴合，保证了高精度铜钢复合阴极辊的导电均匀性。

再将铜筒外圆箍圆装置7拆卸后，对铜钢复合阴极辊的铜筒外圆进行精车加工，保证了铜钢复合阴极辊导电外圆铜层的厚度均匀一致性，从而保证了高精度铜钢复合阴极辊的导电均匀性。

最后，将所述钛筒同轴套装于铜钢复合的阴极辊辊芯铜筒的外周面，完成锂电箔用阴极辊的加工。

举例如下：铜板厚度为8mm，长度6232mm,铜筒卷焊直径

宽度1400mm。重量约621Kg。

对铜板按照理论长度进行加工，并按图5加工对应铜板卷圆纵焊缝两侧坡口，加工完场后采用W12CNC-35×2000四辊卷板机，对铜板进行对料、预弯、卷圆。卷圆过程中，注意铜板的对料，注意铜板倾斜量≤1mm，对铜板进行预弯，然后进行精确卷圆，为铜板卷圆做好准备。

卷圆后的铜板，首先套在撑圆工装上，然后卷圆后的铜筒外圆装配外圆箍圆工装，箍圆工装为两个半圆结构装配成整圆结构，箍圆装置把铜筒紧密贴合箍圆，箍圆后通过结合处的轴向固定板，通过螺钉紧固把紧，检测铜筒与撑圆装置的撑圆板之间的径向缝隙≤0.1mm,检测铜筒与箍圆装置内孔之间的径向间隙≤0.1mm。

在铜筒焊接前，对焊丝和铜筒纵焊缝坡口周边进行清理，采用钢丝刷，铜丝刷等清理焊丝及铜筒纵焊缝坡口周边的污渍及氧化物，露出金属光泽。

在铜筒焊前对铜筒纵焊缝区域采用履带加热器预热至200℃±10℃，采用手持式测温仪测温，对铜筒圆周方向及轴向其他位置采用保温棉进行保温，对铜焊丝焊前进行350℃下烘干2小时。焊前对铜筒进行预热，对铜焊丝焊前进行350℃下烘干2小时。

对卷圆后的铜筒采用撑圆工装和箍圆工装箍圆后，对卷圆铜板如图5的纵焊缝，采用MIG氩弧焊焊接，焊接电流650-700A,弧焊电压41-44V，焊接速度25cm/min,焊丝直径

电源极性：直流反接，铜板纵焊缝内外采用交错对称焊接方法。在焊接时要严格控制焊接间的层间温度，层间温度不低于100℃。焊后对铜板纵焊缝处采用保温棉等保温，让焊缝处进行缓慢冷却，冷却至室温，可以保证铜板卷圆焊接的精度。

在铜筒焊接后，对铜筒采用履带加热器进行加热去应力，加热温度≤200℃，保温时间≤30min，进一步减少铜筒焊接的应力。

拆卸铜筒的内孔撑圆装置，不拆卸铜筒外圆的箍圆装置，对箍圆装置立放状态，即铜筒的轴线垂直于地面放置，铜筒带箍圆装置紧固与立车工作平台，对铜筒内孔进行精车加工，检测此时铜筒的圆度0.3mm，对铜筒单边精车0.5mm即可实现铜筒的内孔全部见光加工，铜筒精车后，准确测量铜筒的内孔尺寸，以便于阴极辊钢筒外圆根据铜筒内孔的配套加工。通过此方法，可实现铜筒内孔尺寸的一致性加工，便于实现该结构阴极辊的批量加工。

铜筒内孔精车后，与外圆箍圆工装一起，放置于热装炉内，加热至适当温度，实现铜筒与精车外圆钢筒外圆的过盈量装配，保证了铜筒与阴极辊钢筒外圆的紧密贴合，保证了高精度铜钢复合阴极辊的导电均匀性。

对热装铜筒的铜钢复合阴极辊，拆卸铜筒外圆箍圆装置，对铜钢复合阴极辊的铜筒外圆进行精车加工，保证了铜钢复合阴极辊导电外圆铜层的厚度均匀一致性，从而保证了高精度铜钢复合阴极辊的导电均匀性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种铜板卷焊圆度控制装置，其特征在于：包括轴、撑圆装置、箍圆装置、铜板卷焊的铜筒；所述铜筒是由铜板卷焊而成的铜筒；

所述撑圆组件包括钢端板和撑圆板，钢端板为圆形平板结构，撑圆板是一侧外缘为圆弧形的平板；若干撑圆板通过紧固销钉沿周向均布于钢端板端面的外缘处，且若干撑圆板的外圆弧位于同一圆周上，且该圆周的直径等于铜筒内径；多个撑圆组件沿轴向焊接于所述轴上构成撑圆装置，同轴装于铜筒内，用于保证铜筒内表面的圆度；

所述箍圆装置是由圆环筋板和直筋板组成的镂空圆柱型结构，多个圆环筋板同轴并沿轴向均布，多个直筋板沿多个圆环的外周面均布；所述圆柱型结构被分为两个半圆柱型结构，两个半圆柱型之间的连接处通过螺钉紧固，并在连接处开有缺口作为焊接窗口；所述箍圆装置同轴套装于铜筒的外表面，用于保证铜筒外表面的圆度，以及防止焊接变形。

2.根据权利要求1所述铜板卷焊圆度控制装置，其特征在于：所述钢端板的端面上沿周向开有多个减轻孔。

3.根据权利要求1所述铜板卷焊圆度控制装置，其特征在于：三个所述撑圆组件等间距焊接于所述轴上。

4.根据权利要求1所述铜板卷焊圆度控制装置，其特征在于：所述撑圆板为扇形结构，每个钢端板上沿轴向均布12个撑圆板；所述撑圆板外弧面所在圆周与轴的同轴度≤0.05mm。

5.根据权利要求1所述铜板卷焊圆度控制装置，其特征在于：所述箍圆装置内周面与铜筒外表面之间的间隙≤0.1mm。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述铜板卷焊圆度控制装置制备铜筒的方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：根据待加工的铜筒尺寸进行卷圆前的铜板长度L计算，公式如下：

L＝πd-2.8t

其中，d为铜板卷圆的中径，t为板材厚度；

步骤二：将铜板在卷板机上通过三个辊轴进行折弯卷圆，然后加工铜板卷圆纵焊缝处的焊接坡口；

步骤三：将所述撑圆装置同轴装于卷圆铜板内，箍圆装置同轴装夹于卷圆铜板外周面，卷圆铜板与箍圆装置的径向间隙≤0.1mm；通过所述撑圆装置和箍圆装置实现对卷圆铜板在径向和轴向的限位，同时保证所述纵焊缝位于箍圆装置的焊接窗口处；

步骤三：焊前清除焊接坡口及两侧表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；

步骤四：首先对卷圆铜板纵焊缝局部预热至200±10℃以上，然后进行焊接得到铜筒，焊接后实施保温缓冷；焊接后将所述撑圆装置拆卸；

步骤五：对铜筒焊接处的纵焊缝进行加热去应力处理，沿铜筒的周向及轴向采用3个气枪的火焰进行烤火，加热至200℃，烤火20min，减少铜筒焊接时产生的应力。

7.根据权利要求6所述铜板卷焊圆度控制装置制备铜筒的方法，其特征在于：所述步骤二中，焊缝采用双边内外两侧为V形坡口和带钝边的双侧X型坡口，保证坡口尺寸的一致性，钝边为1mm。

8.根据权利要求6所述铜板卷焊圆度控制装置制备铜筒的方法，其特征在于：所述步骤四中，采用氩弧焊MIG焊接并满足探伤要求。

9.根据权利要求6所述铜板卷焊圆度控制装置制备铜筒的方法，其特征在于：所述步骤五中，去应力的替代方法为，采用履带加热器对铜筒卷焊的纵焊缝及工装进行加热处理，加热温度控制在200℃±10℃，保温时间20min。

10.一种锂电箔用阴极辊的制备方法，其特征在于：所述阴极辊从外到内依次包括钛层、铜层、钢层；所述钛层、铜层、钢层均为筒体结构，所述铜筒采用的是权利要求1的铜板卷焊圆度控制装置制备得到，其圆度为≤0.5mm；

制备方法的具体步骤如下：

步骤1：对焊接后的铜筒内孔进行精车加工，满足阴极辊装配要求；

步骤2：把所述箍圆装置与精车后的铜筒放入热装炉或者采用烤枪对铜筒及箍圆装置整体加热，铜筒及工装受热膨胀，满足热装要求后，阴极辊钢筒辊芯装入铜筒内部，实现了高精度阴极辊铜钢复合的要求；

步骤3：所述铜筒热装入阴极辊钢筒辊芯后，拆卸所述箍圆装置，对实现铜钢复合的阴极辊辊芯，对铜筒与铜堵板进行焊接，满足导电要求；

步骤4：完成步骤3的焊接后，对铜钢复合的阴极辊辊芯铜筒外圆进行精车加工，铜筒外圆单边精车≤0.5mm，保证铜钢复合阴极辊辊芯的导电铜层的厚度均匀性，及铜钢复合辊芯的铜钢复合的精度；

步骤5：将所述钛筒同轴套装于铜钢复合的阴极辊辊芯铜筒的外周面，完成锂电箔用阴极辊的加工。

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