CN115418684B

CN115418684B - 一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构及制造工艺

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Publication number: CN115418684B
Application number: CN202211228141.XA
Authority: CN
Inventors: 冷新宇; 周盛夫; 张平; 朱光华; 黄杰
Original assignee: Anhui Huachuang New Material Co ltd
Current assignee: Anhui Huachuang New Material Co ltd
Priority date: 2022-10-09
Filing date: 2022-10-09
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2042-10-09
Also published as: CN115418684A

Abstract

本发明公开了一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构，包括半圆弧形槽体和胎模，胎模间隔设置有两个，半圆弧形槽体的两端固定在胎模上，在半圆弧形槽体的弧形侧壁上设置有加强筋，半圆弧形槽体的底部连接有上液口，半圆弧形槽体的两侧顶端分别焊接有上口面板；半圆弧形槽体的两侧设置有钛侧板，在钛侧板的顶部对称设置有两个抽风盒，抽风盒内设置有抽风管，钛侧板的上方中部设置有轴头密封装置，本发明在实现电解铜箔各项前提条件下，减少焊接难度，制定与阳极槽结构相匹配的焊接工艺路线，充分遵循机械加工工艺的基本原理与规律，创新机械加工工艺方法，优化加工流程，全面提高阳极槽机械加工效率。同时具备结构简单，便于组装及运输的优点。

Description

一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构及制造工艺

技术领域

本发明涉及电解铜箔装备制造技术领域，具体涉及一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构及制造工艺。

背景技术

电解铜箔是由电解液中的铜离子，在光滑旋转钛板圆形阴极辊筒上沉积而成，目前国内多采用辊式阴极、不溶性阳极以连续法生产电解铜箔，阴极辊放置于阳极槽内、不溶性阳极固定在阳极槽的内弧面上。

目前，我国在电解铜箔生产过程时，阳极槽多采用钛材。但由于钛是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下对氧、氢和氮等气体具有极大的亲和力，特别是在钛焊接过程中，这种能力伴随着焊接温度的升高更为强烈。实践证明，焊接时如果对钛材与氧、氢和氮等气体的吸收和溶解不加以控制，无疑会给钛材焊接接头的施焊过程带来了极大的困难。

同时钛材的一些物理力学性能给切削加工带来了许多困难。切削时钛材变形系数小、刀尖应力大、切削温度高、化学活性高、粘结磨损及扩散磨损较突出、弹性恢复大、化学亲合性高等特点，因此在切削加工过程中容易产生粘刀、剥落、咬合等现象，刀具温度迅速升高，导致刀具磨损，甚至完全破坏。焊接和机加工技术上的不足极大制约了钛材阳极槽的生产。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构及制造工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构，包括半圆弧形槽体和胎模，胎模间隔设置有两个，半圆弧形槽体的两端固定在胎模上，在半圆弧形槽体的弧形侧壁上设置有加强筋，半圆弧形槽体的底部连接有上液口，半圆弧形槽体的两侧顶端分别焊接有上口面板；

半圆弧形槽体的两端设置有钛侧板，在钛侧板的顶部对称设置有两个抽风盒，抽风盒内设置有抽风管，钛侧板之间通过上口面板进行连接，上口面板上设置有溢流管，钛侧板的上方中部设置有轴头密封装置，钛侧板的底部通过靠脚安装在底框上。

作为本发明进一步的方案：半圆弧形槽体包括精加工内圆、密封条安装槽、阳极板密封螺母安装面、铜排安装面；精加工内圆的弧形内壁两侧分别设置有密封条安装槽，精加工内圆的弧形外壁上设置有阳极板密封螺母安装面和铜排安装面，阳极板密封螺母安装面和铜排安装面间隔设置。

作为本发明进一步的方案：阳极板密封螺母安装面设置有多排，每排等间距设置有多个。

作为本发明进一步的方案：加强筋沿着半圆弧形槽体对称设置，在加强筋的侧壁上设置有加强板。

作为本发明进一步的方案：对应的两个加强筋之间通过螺杆进行连接。

作为本发明进一步的方案：螺杆的两侧分别设置有靠模，靠模位于半圆弧形槽体上。

作为本发明进一步的方案：两个钛侧板之间通过支撑杆和带板螺杆进行连接，支撑杆位于半圆弧形槽体的外侧，带板螺杆位于半圆弧形槽体的内侧。

作为本发明进一步的方案：轴头密封装置采用唇形密封条。

一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构的制造工艺,包括以下步骤：

S1、钛板经卷板机加工成半圆弧得到阳极槽弧板；

S2、制造半圆形的胎模；

S3、将阳极槽弧板用卡板配合楔形块与胎模固定；

S4、再依次焊接上液口、加强筋、上口面板，脱离模架，根据调整的需量在弧面画出火焰调整线，根据变形量选择火焰温度进行校正；

S5、固定并焊接钛侧板，焊接抽风盒、焊接溢流管；

S6、焊后检验校正：完全焊接后收缩变形，用千斤顶顶出，超出标称尺寸2-3mm，火焰加热至400℃烘烤，冷却后复测，如此反复调整至尺寸合格；

S7、热处理：焊接完成后退火去应力；

S8、内圆精加工：将尺寸合格的阳极槽装夹在专用加工圆弧设备上，进行内圆精加工，同时完成密封条安装槽的加工；

S19、机加工外平面：将阳极槽上加工铜排安装平面；

S10、机加工阳极板固定孔及密封螺帽平面：更换特制钻铣钻头，采用复合加工的方式一次加工出所需特征。

作为本发明进一步的方案：在S8中，材料去除量控制在3mm，内圆圆度能够控制在0.1mm，尺寸精度0.1mm。

本发明的有益效果：

1、槽口增加轴头密封装置，提高了阳极槽的密封性，减少酸雾外溢；

2、靠脚与底框在槽体的四个角固定，方便安装；

3、两侧板沿着圆弧收缩，减少整体重量降低成本；

4、简化了加强筋设计，合理分布，利用靠模定位，减少了焊接工作量，同时实现了铜排的整根连接以及周向均布；

5、底框整体独立焊接，减少阳极槽加工量，便于安装铜排；

6、在槽体与阳极板、铜排安装位置加工平面，提高了导电和密封效果；

7、所设计支撑杆有多项用途，在焊接时作为辅助工装，安装时用于吊装，使用时起强化结构的作用；

8、根据焊接工艺所需，设计焊接工装，合理安排焊接顺序，保证操作方便有效；

9、利用胎模有效保证了槽体的弧度，焊接时最大程度减少变形；

10、内圆加工采用经过改造的专用设备，不同于传统的立式镗床，减少装夹工作量，提高了加工效率和精度，减少了刀具的损耗；

11利用带板螺杆保证半圆弧槽体上口焊接时不发生变形，减少校正工作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明半圆弧形槽体与胎模连接关系的结构示意图；

图3是本发明的第一视图；

图4是本发明半圆弧形槽体的结构示意图；

图5是本发明工艺流程图。

图中：1、半圆弧形槽体；1a、精加工内圆；1b、密封条安装槽；1c、阳极板密封螺母安装面；1d、铜排安装面；2、加强筋；3、上液口；4、上口面板；5、钛侧板；6、轴头密封装置；7、抽风管；8、溢流管；9、抽风盒；10、支撑杆；11、靠脚；12、底框；13、胎模；14、卡板；15、楔形块；16、靠模；17、螺杆；18、带板螺杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-4所示，本发明为一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构，包括半圆弧形槽体1和胎模13，胎模13间隔设置有两个，半圆弧形槽体1的两端固定在胎模13上，在半圆弧形槽体1的弧形侧壁上设置有加强筋2，半圆弧形槽体1的底部连接上液口3，半圆弧形槽体1的两侧顶端分别焊接有上口面板4；

半圆弧形槽体1的两端设置有钛侧板5，在钛侧板5的顶部对称设置有两个抽风盒9，抽风盒9内设置有抽风管7，钛侧板5之间通过上口面板4进行连接，上口面板4上设置有溢流管8，钛侧板5的上方中部设置有轴头密封装置6，钛侧板5的底部通过靠脚11安装在底框12上；

半圆弧形槽体1包括精加工内圆1a、密封条安装槽1b、阳极板密封螺母安装面1c、铜排安装面1d；精加工内圆1a的弧形内壁两侧分别设置有密封条安装槽1b，精加工内圆1a的弧形外壁上设置有阳极板密封螺母安装面1c和铜排安装面1d，阳极板密封螺母安装面1c和铜排安装面1d间隔设置，阳极板密封螺母安装面1c设置有多排，每排等间距设置有多个；

其中，胎模13为半圆形结构，半圆弧形槽体1与胎模13固定的方式为：卡板14等间距设置有多个，且卡板14为U型结构，半圆弧形槽体1与胎模13位于卡板14的槽体内，卡板14与半圆弧形槽体1之间设置有楔形块15，该卡板14和楔形块15的配合，可以使得半圆弧形槽体1与胎模13之间无扭曲紧贴在一起；

加强筋2沿着半圆弧形槽体1对称设置，在加强筋2的侧壁上设置有加强板，通过设置加强板可以对加强筋2起到垂直固定的作用；以及对应的两个加强筋2之间通过螺杆17进行连接，该螺杆17起到对加强筋2进行定位的作用；螺杆17的两侧分别设置有靠模16，靠模16位于半圆弧形槽体1上；

两个钛侧板5之间通过支撑杆10和带板螺杆18进行连接，支撑杆10位于半圆弧形槽体1的外侧，带板螺杆18位于半圆弧形槽体1的内侧，支撑杆10有多项用途，在焊接时作为辅助工装，安装时用于吊装，使用时起强化结构的作用；利用带板螺杆18保证半圆弧槽体上口焊接时不发生变形，减少校正工作；

上口面板4与抽风盒9之间构成了溢流槽结构；该轴头密封装置6采用唇形密封条，保证其密封性能。

实施例2

请参阅图5所示，基于上述实施例1，一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构的制造工艺，包括以下步骤：

S1、选材：钛板材要求呈退火状态，表面不能有起皮、分层、裂纹、等缺陷；

S2、下料：采用水刀下料，毛刺用电动锉刀去除，化学清洗去除表面氧化膜；

S3、卷圆：钛板经卷板机加工成半圆弧，用内圆弧样板进行检测弧面曲率，弧口尺寸误差控制在2mm以内；

S4、制夹具：该夹具即为胎模13；

S5、与胎模13固定：确保阳极槽弧板与胎模13中心重合，再用卡板14配合楔形块15紧固，弧板固定后无扭曲且与胎模13紧贴；

S6、焊接上液口3：划线定位居中，焊接接触表面清洁，四周点焊固定，测量尺寸误差确认＜0.5mm后，焊接加固，焊接电流控制在150-300A，氩气流量8-20cfm之间保护气流量在5-25cfm；

S7、焊接加强筋2：按图纸位置点焊加强筋2，在点焊时装入螺杆17定位保证平行度，加强筋2与上液口3法兰连接处先焊外侧以减弱法兰口变形量；

S8、焊接上口面板4：用卡板14固定型钢作为防变形支撑，焊接先打底焊等完全冷却后在进行焊接盖面，焊接电流在170-230A之间，氩气流量控制在5-20cfm之间，做好气体保护；

S9、脱模校形：阳极槽上液口3、导电板、上口面板4、加强筋2等全部焊接完成后，脱离模架，根据调整的需量在弧面画出火焰调整线，根据变形量选择火焰温度进行校正；

S10、固定钛侧板5：钛侧板5校平，内弧侧用螺杆17配合平板连接以减弱焊接变形，外侧安装支撑杆10，钛侧板5与阳极槽弧板点焊固定，上口留一段距离暂不焊接，以便后续精度调整；

S11、焊接钛侧板5外面：由外往内、自上而下焊接，两钛侧板5同时进行外侧焊接，一般由两人对称焊接；

S12、焊接加强条：放置靠模16，用于确定加强条在抽风盒9内的焊接位置，然后进行焊接；

S13、焊接抽风盒9：阳极槽进行翻身调整固定后，先进行钛侧板5上四件抽风盒9安装，用点焊固定检查合格后实施焊接，在焊接前要对抽风盒9侧板内侧型钢加固，紧固螺栓头要制作长方形钩脚，扣入钛侧板5槽口内，螺栓紧固，控制液流钛侧板5焊接时侧板变形；

S14、焊接钛侧板5内面：内弧表面做防护，分段进行角缝焊接，焊接电流在150-250A之间，待第一遍段焊焊接全部完成冷却后，再实施第二遍焊接，焊接氩气流量在5-20cfm之间，焊接部位做好气体控制保护，保护氩气流量在15-25cfm之间；

S15、焊接溢流管8及其他配管，完成收尾：要在槽焊接点全部；

S16、焊后检验校正：完全焊接后收缩变形，用千斤顶顶出，超出标称尺寸2-3mm，火焰加热至400℃烘烤，冷却后复测，如此反复调整至尺寸合格；

S17、热处理：焊接完成后退火去应力，改善切削性能以备机加工；

S18、内圆精加工：将尺寸合格的阳极槽装夹在专用加工圆弧设备上，利用其平稳且快速地旋转和进给运动，进行内圆精加工，材料去除量控制在3mm左右，内圆圆度能够控制在0.1mm，尺寸精度0.1mm，同时完成密封条安装槽的加工；

S19、机加工外平面：将阳极槽安装于专用设备，安装带涂层刀具，加工铜排安装平面；

S20、机加工阳极板固定孔及密封螺帽平面：更换特制钻铣钻头，采用复合加工的方式一次加工出所需特征。

本发明的工作原理：改进的阳极槽，包括半圆弧形槽体1，槽体背部有少许加强筋2；槽体圆弧最低位有上液口3；半圆弧形槽体两端有上口面板4；槽体的两侧面有优化减小的钛侧板5，钛侧板圆心有阴极辊安装槽，槽口增加轴头密封装置6；槽体的两侧边安装有抽风管7，与抽风管相邻的槽体侧边安装有溢流管8；阳极槽上端四角有抽风盒9；槽体还包括阳极支撑杆10，阳极支撑杆组件与钛侧板用螺栓固定；槽体通过四个靠脚11与底框12固定；在实现电解铜箔各项前提条件下，减少焊接难度，制定与阳极槽结构相匹配的焊接工艺路线，充分遵循机械加工工艺的基本原理与规律，创新机械加工工艺方法，优化加工流程，全面提高阳极槽机械加工效率。同时具备结构简单，便于组装及运输的优点。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构，其特征在于，包括半圆弧形槽体（1）和胎模（13），胎模（13）间隔设置有两个，半圆弧形槽体（1）的两端固定在胎模（13）上，在半圆弧形槽体（1）的弧形侧壁上设置有加强筋（2），半圆弧形槽体（1）的底部连接有上液口（3），半圆弧形槽体（1）的两侧顶端分别焊接有上口面板（4）；

半圆弧形槽体（1）的两端设置有钛侧板（5），在钛侧板（5）的顶部对称设置有两个抽风盒（9），抽风盒（9）内设置有抽风管（7），钛侧板（5）之间通过上口面板（4）进行连接，上口面板（4）上设置有溢流管（8），钛侧板（5）的上方中部设置有轴头密封装置（6），钛侧板（5）的底部通过靠脚（11）安装在底框（12）上；

半圆弧形槽体（1）包括精加工内圆（1a）、密封条安装槽（1b）、阳极板密封螺母安装面（1c）、铜排安装面（1d）；精加工内圆（1a）的弧形内壁两侧分别设置有密封条安装槽（1b），精加工内圆（1a）的弧形外壁上设置有阳极板密封螺母安装面（1c）和铜排安装面（1d），阳极板密封螺母安装面（1c）和铜排安装面（1d）间隔设置；

阳极板密封螺母安装面（1c）设置有多排，每排等间距设置有多个；

加强筋（2）沿着半圆弧形槽体（1）对称设置，在加强筋（2）的侧壁上设置有加强板；

对应的两个加强筋（2）之间通过螺杆（17）进行连接；

螺杆（17）的两侧分别设置有靠模（16），靠模（16）位于半圆弧形槽体（1）上；

两个钛侧板（5）之间通过支撑杆（10）和带板螺杆（18）进行连接，支撑杆（10）位于半圆弧形槽体（1）的外侧，带板螺杆（18）位于半圆弧形槽体（1）的内侧；

轴头密封装置（6）采用唇形密封条；

胎模（13）为半圆形结构，半圆弧形槽体（1）与胎模（13）固定的方式为：卡板（14）等间距设置有多个，且卡板（14）为U型结构，半圆弧形槽体（1）与胎模（13）位于卡板（14）的槽体内，卡板（14）与半圆弧形槽体（1）之间设置有楔形块（15）。

2.一种如权利要求1所述的电解铜箔所需钛材阳极槽结构的制造工艺,其特征在于，包括以下步骤：

S1、钛板经卷板机加工成半圆弧得到阳极槽弧板；

S2、制造半圆形胎模（13）；

S3、将阳极槽弧板用卡板（14）配合楔形块（15）与胎模（13）固定；

S4、再依次焊接上液口（3）、加强筋（2）、上口面板（4），脱离模架，根据调整的需量在弧面画出火焰调整线，根据变形量选择火焰温度进行校正；

S5、固定并焊接钛侧板（5），焊接抽风盒（9）、焊接溢流管（8）；

S7、热处理：焊接完成后退火去应力；

S19、机加工外平面：将阳极槽上加工铜排安装平面；

3.根据权利要求2所述的一种电解铜箔所需钛材阳极槽结构的制造工艺,其特征在于，在S8中，材料去除量控制在3mm，内圆圆度能够控制在0.1mm，尺寸精度0.1mm。