EP0848858A1 - Verfahren zur herstellung von formteilen, insbesondere von gitterelementen aus blei - Google Patents

Verfahren zur herstellung von formteilen, insbesondere von gitterelementen aus blei

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EP0848858A1
EP0848858A1 EP96923850A EP96923850A EP0848858A1 EP 0848858 A1 EP0848858 A1 EP 0848858A1 EP 96923850 A EP96923850 A EP 96923850A EP 96923850 A EP96923850 A EP 96923850A EP 0848858 A1 EP0848858 A1 EP 0848858A1
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lattice
casting
flow
dispensing nozzle
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Hans Stumpf
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Accumulatorenwerk Hoppecke Carl Zoellner and Sohn KG
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Accumulatorenwerk Hoppecke Carl Zoellner and Sohn KG
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of molded parts by casting a curable material which, in a flowable state, is guided to a dispensing nozzle and, via relative movement between the dispensing nozzle and a negative mold, is dispensed in the negative mold and removed after solidification.
  • One area of application for such technologies is, for example, the casting of grid elements made of lead, which are used in particular for the production of lead electrodes in the production of rechargeable batteries. Due to the flowable state, the material introduced into the negative mold via the dispensing nozzle tends to spread rapidly in the negative mold and in particular also to fill the mold prematurely with respect to the dispensing nozzle, so that liquid material is added to solidified material during the further mold filling process due to the relative movement. where it comes to the formation of a non-material and thus non-positive separation point in the molded part. Molded parts with such defects cannot be used for further use. It is known in the prior art to arrange sealing strips in the region of the dispensing nozzle in order to avoid uncontrolled premature flow, which essentially protrude into the negative mold and prevent uncontrolled premature filling of the mold with flow material.
  • the relative movement results in a friction pairing between the mold and the dispensing nozzle and the sealing strips attached to it, which preferably leads to high material stress in areas where nozzle parts and mold areas are in continuous sliding contact.
  • the sliding surfaces between the mold wall and sealing strips are particularly exposed and are subject to increased frictional wear compared to the other contact surfaces between the mold and the discharge nozzle.
  • the result is frequent reworking of the dispensing nozzles combined with unproductive machine downtime and increased costs due to premature mold wear.
  • the present invention is based on the object of improving the process for the production of molded parts of the generic type in such a way that an uncontrolled leading outflow can be prevented, so that sealing strips can essentially be dispensed with.
  • the flowing material in the mold cavities which run in or against the casting direction (production direction), be forced to change direction at least once in the region of the dispensing nozzle.
  • the measure according to the invention effectively limits the leading outflow of the liquid material into the mold areas leading to the dispensing nozzle, since the liquid material is prevented from continuing to flow in a straight line and is forced to change direction.
  • the flow speed slows down considerably and the liquid material is slowed down in its leading movement.
  • the advance distance is reduced to such an extent that the material in the advance region no longer solidifies and, in the course of the constant relative movement from the mold to the dispensing nozzle, is still mixed in the liquid state via the dispensing nozzle with new liquid material and replenished.
  • the change in direction transverse to the direction of flow of the material is advantageously effected, with particular advantage by interrupting the otherwise straight-line flow channel.
  • these consist of a frame and interposed webs which cross or branch in a grid-like manner and which are designed to run in at least two directions to one another.
  • a multiplicity of webs is parallel in each case, so that meshes are formed.
  • the flowable material is usually brought into the mold and runs out along the webs in all given directions, which the mesh-shaped lattice shape offers, in an uncontrolled manner.
  • This flow especially the resulting leading outward flow, which is opposite to the direction of movement of the mold, can be substantially prevented by the fact that the webs and lattice frames running in the direction of the mold movement are only of a finite length, branch orthogonally at their ends in the transverse direction (longitudinal webs) or orthogonal are cranked (lattice top and bottom frames) in such a way that they form a net-like lattice structure with orthogonally staggered longitudinal bars and orthogonally cranked lattice top and bottom frames.
  • lattice-free lattice production system with the design of a lattice with offset lattice longitudinal bars and cranked upper and lower frames also allows frame contouring with rounded corners, especially in the transition area from lattice upper and lower frames to the transverse frame.
  • the method according to the invention is advantageously used for casting lead.
  • the method according to the invention is advantageously suitable for continuous casting methods in which the negative mold is formed on the outer surface of a cylinder, for example by engraving.
  • the cylinder sits on a drum, which can be cooled in an advantageous manner.
  • the discharge nozzle is usually in cylinder width close to the drum and the drum is set in rotation.
  • the flowable lead is brought to the dispensing nozzle and introduced under pressure into the negative mold which is brought about by the rotation. Due to the web offset, there is no uncontrolled leading spreading of the flowable material, so that easily wearing sealing strips can be dispensed with. This also enables edge contouring.
  • the invention thus also provides a new cylindrical mold in which the flow channel is interrupted at least once in the direction of production.
  • a lead mesh element produced by the method according to the invention is a completely new element in which the longitudinal mesh bars are interrupted in at least one direction.
  • the interruption is advantageously carried out by parallel displacement between crossbars.
  • This measure provides a lattice element which can be produced economically and easily in a continuous process and, moreover, offers the very special possibility of being contoured in the region of the edges on the frame side. For example, all corners can be rounded, which considerably simplifies the automatic further processing of the grid electrodes in later process stages.
  • new grid elements of this type can be introduced into separator pockets simply and without destroying separator material.
  • Other contours can also be formed, for example connecting holes and the like, which was previously not possible due to the necessity of using sealing strips.
  • the invention provides an economical and simple method, a novel casting mold and a novel grating element made of lead, which considerably simplify the automatic, continuous casting and make it more economical.
  • Figure 1 is a plan view of an embodiment of a grid element according to the invention.
  • the lattice element 1 shown in FIG. 1 consists of a frame 2, which comprises an upper lattice frame 3, a lower lattice frame 4 and transverse frames 5 on both sides.
  • a lug 6 is formed on the upper lattice frame 3, which can later be provided with a hole in order to be connected to other lattice elements of the same type to form a stack of plates.
  • a grating is formed within the frame 2, which is formed from grating longitudinal webs 7 and grating transverse webs 8.
  • the corners 9 are rounded and in the area of the upper frame 3 and the lower frame 4, crankings 10 are formed.
  • the grid element 1 according to the invention can be produced by means of continuous casting processes.
  • a casting mold can be formed on the cylindrical outside of a drum, which represents the negative shape of the grating element 1 shown in FIG. 1 in a continuous manner over the entire cylindrical outer surface.
  • a large number of lattice elements can thus be cast as an endless series of cross frames on connected lattice elements.
  • the drum moves past a discharge nozzle, from which flowable molten lead emerges. It is placed in the mold and moves there prematurely. In particular, it will only be able to advance in the shaped channels for the longitudinal bars of the grid at a very low speed, since these are constantly interrupted and thus regularly force the lead to change direction. Consequently the lattice element according to the invention can be produced and even be formed with offsets, rounded corners and the like.

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Abstract

Die Erfindung verbessert ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch Giessen eines aushärtbaren Materials, indem das fliessende Material in den Formhohlräumen, die in bzw. entgegen der Giessrichtung (Fertigungsrichtung) verlaufen, wenigstens einmal zur Richtungsänderung gezwungen wird. Darüber hinaus offenbart die Erfindung eine neuartige zylindrische Giessform sowie ein neues Gitterelement aus Blei.

Description

Verfahren zur Herstellung von Formteilen, insbesondere von Gitterelementen aus Blei
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch Gießen eines aushärtbaren Materials, das in einen fließfähigen Zustand versetzt zu einer Ausbringdüse geführt und über diese unter Relativbewegung zwischen der Ausbringdüse und einer Negativform in der Negativform ausgebracht und nach dem Erstarren entnommen wird.
Derartige Herstellungsverfahren sind an sich bekannt und werden in großem Umfang intensiv eingesetzt.
Es ist bekannt, Formteile durch kontinuierliche Verfahren herzustellen, wobei die Ausbringdüse (Gießdüse) und die Form relativ zueinander bewegt werden, so daß die Form mittels der Ausbringdüse mit flüssigem Material gefüllt wird, das in dem Formbereich, der sich durch die Relativbewegung von der Ausbringdüse entfernt, zur Erstarrung kommt und gleichlaufend damit wieder freistehender Formenhohlraum in den Bereich der Ausbringdüse zur kontinuierlichen Füllung bewegt wird.
Ein Anwendungsbereich für derartige Technologien ist beispielsweise das Gießen von Gitterelementen aus Blei, die insbesondere zur Herstellung von Bleielektroden bei der Akkumulatorenproduktion verwendet werden. Aufgrund des fließfähigen Zustandes neigt das über die Ausbringdüse in die Negativform eingebrachte Material dazu, sich schnell in der Negativform auszubreiten und insbesondere auch die Form gegenüber der Ausbringdüse voreilend zu füllen, so daß beim weiteren Formfüllprozeß infolge der Relativbewegung flüssiges Material an schon erstarrtes angefügt wird, wobei es hier zur Ausbildung einer nicht material- und damit nicht kraftschlüssigen Trennstelle im Formteil kommt. Mit derartigen Mängeln behaftete Formteile sind für die weitere Verwendung nicht zu gebrauchen. Es ist im Stand der Technik bekannt, zur Vermeidung unkontrolliert voreilendem Ausfließens Dichtleisten im Bereich der Ausbringdüse anzuordnen, welche im wesentlichen in die Negativform hineinragen und ein unkontrolliert voreilenendes Füllen der Form mit Fließmaterial verhindern.
Durch die Relativbewegung kommt es zwischen Form und Ausbringdüse und den daran angebrachten Dichtleisten zu einer Reibpaarung, die bevorzugt in Gebieten, wo Düsenteile und Formenbereiche in ununterbrochenem Gleitkontakt stehen, zu hoher Materialbeanspruchung führt.
Hierbei sind die Gleitflächen zwischen Formwandung und Dichtleisten besonders exponiert und unterliegen gegenüber den übrigen Kontaktflächen zwischen Form und Ausbringdüse erhöhtem Reibverschleiß. Häufige Nacharbeit der Ausbringdüsen verbunden mit unproduktivem Maschinenstillstand sowie erhöhter Kostenaufwand infolge vorzeitigem Formenverschleiß sind die Folgen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die A u f g a b e zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Formteilen der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß ein unkontrolliert voreilendes Ausfließen verhindert werden kann, so daß auf Dichtleisten im wesentlichen verzichtet werden kann.
Zur technischen L ö s u n g dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das fließende Material in den Formhohlräumen, die in bzw. entgegen der Gießrichtung (Fertigungsrichtung) verlaufen, wenigstens einmal im Bereich der Ausbringdüse zur Richtungsänderung gezwungen wird.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird wirksam das voreilende Ausfließen des flüssigen Materials in die der Ausbringdüse vorlaufenden Formenbereiche eingeschränkt, da das flüssige Material an einem einfachen geradlinigen Weiterfluß gehindert und zu einer Richtungsänderung gezwungen wird. Dabei verlangsamt sich die Fließgeschwindigkeit erheblich und das flüssige Material wird in seiner vorauseilenden Bewegung gebremst. Die Voreilstrecke wird soweit vermindert, daß das Material im Voreilbereich nicht mehr zur Erstarrung kommt und im Zuge der stetigen Relativbewegung von Form zur Ausbringdüse noch im flüssigen Zustand über die Ausbringdüse mit neuem Flüssigmaterial vermischt und nachgespeist wird.
In vorteilhafter Weise wird die Richtungsänderung quer zur Fließrichtung des Materials erwirkt, mit besonderem Vorteil durch Unterbrechen des ansonsten geradlinig ausgebildeten Fließkanals.
Insbesondere bei dem beschriebenen Anwendungsfall der Herstellung der Gitterelemente für Bleielektroden bestehen diese aus einem Rahmen und dazwischenliegenden, sich gitterförmig kreuzenden oder verzweigenden Stegen, die in wenigstens zwei Richtungen zueinander verlaufend ausgebildet werden. Eine Vielzahl von Stegen ist jeweils parallel, so daß Gittermaschen entstehen. Üblicherweise wird das fließfähige Material in die Form gebracht und läuft entlang der Stege in alle gegebenen Richtungen, die die maschenförmige Gitterform bietet, unkontrolliert aus. Dieses Fließen, speziell das daraus resultierende, der Bewegungsrichtung der Form entgegengerichtete voreilende Ausfließen kann dadurch wesentlich unterbunden werden, daß die zur Formbewegungsrichtung verlaufenden Stege und Gitterrahmen nur von endlich definierter Länge ausgebildet werden, sich an ihren Enden orthogonal in Querrichtung verzweigen (Gitterlängsstege) oder orthogonal ausgekröpft sind (Gitter-Ober- und -Unterrahmen) in der Art, daß sie eine netzartige Gitterstruktur mit orthogonal stufenförmig versetzten Gitterlängsstegen und orthogonal gekröpften Gitter-Ober- und -Unterrahmen bilden.
Die mit der Gestaltung eines Gitters mit versetzten Gitterlängsstegen und gekröpftem Ober- und Unterrahmen mögliche Anwendung eines dichtleistenfreien Gitterfertigungssystems erlaubt zusätzlich eine Rahmenkonturierung mit abgerundeten Ecken, insbesondere im Übergangsbereich von Gitter-Ober- und -Unterrahmen zum Querrahmen.
Die ansonsten bei der mechanischen Querteilung des kontinuierlichen Gitterbandes entstehenden scharfkantigen Schnittecken zwischen Gitter- Unterrahmen und Querrahmen, die häufig Ursache von Scheiderdurchstoßungen mit nachfolgendem Zellenkurzschluß sind, fallen damit weg.
In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Gießen von Blei verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in vorteilhafter Weise für kontinuierliche Gießverfahren, bei welchen die Negativform auf der äußeren Oberfläche eines Zylinders ausgebildet ist, beispielsweise durch Gravieren. Der Zylinder sitzt auf einer Trommel, die in vorteilhafter Weise gekühlt sein kann. Die Ausbringdüse steht üblicherweise in Zylinderbreite dicht an der Trommel an und die Trommel wird in Drehung versetzt. Das fließfähige Blei wird an die Ausbringdüse herangeführt und unter Druck in die durch die Drehung vorbeigeführte Negativform eingebracht. Aufgrund der Stegkröpfung kann kein unkontrolliert voreilendes Ausbreiten des fließfähigen Materials erfolgen, so daß vollständig auf leicht verschleißende Dichtleisten verzichtet werden kann. Dadurch wird zugleich eine Kantenkonturierung ermöglicht.
Mit der Erfindung wird somit auch eine neue zylindrische Gußform angegeben, bei welcher der Fließkanal wenigstens einmal in Fertigungsrichtung unterbrochen ist.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Gitterelement aus Blei ist ein vollständig neues Element, bei welchem die Gitterlängsstege in wenigstens einer Richtung unterbrochen sind. Die Unterbrechung erfolgt in vorteilhafter Weise durch Parallelversetzung zwischen Querstegen. Durch diese Maßnahme wird ein Gitterelement bereitgestellt, welches wirtschaftlich und einfach in einem kontinuierlichen Verfahren herstellbar und darüber hinaus die ganz besondere Möglichkeit bietet, im Bereich der rahmenseitigen Kanten konturiert zu sein. So können beispielsweise alle Ecken gerundet sein, wodurch die automatische Weiterverarbeitung der Gitterelektroden in späteren Verfahrensstufen erheblich vereinfacht wird. So können derartige neue Gitterelemente beispielsweise einfach und ohne Zerstörung von Separatormaterial in Separatortaschen eingeführt werden. Auch lassen sich andere Konturierungen ausbilden, beispielsweise Verbindungslöcher und dgl., was bisher aufgrund der Notwendigkeit der Verwendung von Dichtleisten nicht möglich war. Die Erfindung stellt ein wirtschaftliches und einfaches Verfahren, eine neuartige Gußform und ein neuartiges Gitterelement aus Blei bereit, welche das automatische, kontinuierliche Gießen erheblich vereinfachen und wirtschaftlicher machen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figur. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Gitterelement.
Das in Figur 1 gezeigte Gitterelement 1 besteht aus einem Rahmen 2, welcher einen Gitteroberrahmen 3, einen Gitterunterrahmen 4 sowie beidseitig Querrahmen 5 umfaßt. Am Gitteroberrahmen 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Fahne 6 ausgebildet, die später mit einem Loch versehen werden kann, um mit anderen gleichartigen Gitterelementen zu einem Plattenstapel verbunden zu werden.
Innerhalb des Rahmens 2 ist ein Gitter ausgebildet, welches aus Gitterlängsstegen 7 und Gitterquerstegen 8 gebildet ist. Die Ecken 9 sind gerundet und im Bereich des Oberrahmens 3 und des Unterrahmens 4 sind Kröpfungen 1 0 ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Gitterelement 1 kann mittels kontinuierlicher Gießverfahren hergestellt werden. So kann auf der zylindrischen Außenseite einer Trommel eine Gießform ausgebildet sein, welche die Negativform des in Figur 1 gezeigten Gitterelementes 1 über die gesamte zylindrische Außenfläche hintereinander zusammenhängend darstellt. Eine Vielzahl von Gitterelementen lassen sich somit als endlose Reihe von Querrahmen an zusammenhängenden Gitterelementen gießen. Dazu bewegt sich die Trommel an einer Ausbringdüse vorbei, aus welcher fließfähiges geschmolzenes Blei austritt. Es wird in die Gießform eingebracht und bewegt sich dort voreilend. Insbesondere wird es in den Formkanälen für die Gitterlängsstege nur mit sehr geringer Geschwindigkeit voreilen können, da diese ständig unterbrochen sind und dem Blei somit regelmäßig eine Richtungsänderung aufzwingen. Somit kann das erfindungsgemäße Gitterelement hergestellt und sogar mit Auskröpfungen, gerundeten Ecken und dergleichen ausgebildet werden.
Bezugszeichenliste:
1 Gitterelement
2 Rahmen
3 Gitteroberrahmen
Gitterunterrahmen
5 Querrahmen
6 Fahne
Gitterlängsstege
Gitterquerstege
Ecke
10 Kröpfung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch Gießen eines aushärtbaren Materials, welche in einen fließfähigen Zustand versetzt zu einer Ausbringdüse geführt und über diese unter Relativbewegung zwischen der Ausbringdüse und einer Negativform in der Negativform ausgebracht und nach dem Aushärten entnommen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das fließende Material in den Formhohlräumen, die in bzw. entgegen der Gießrichtung (Fertigungsrichtung) verlaufen, wenigstens einmal zur Richtungsänderung gezwungen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderung quer zur Fließrichtung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderung durch eine Abwinklung des Fließkanals durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativform auf der äußeren Oberfläche eines Zylinders ausgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Oberfläche auf einer Trommel gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel mit einem Kühlmittel durchflössen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß plattenförmige Gitter gegossen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege des Gitters wenigstens in einer Richtung gekröpft werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfung in Fließrichtung vorgesehen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Konturierungen der Ränder gegossen werden.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Blei gegossen wird.
12. Zylindrische Gußform zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß diese wenigstens einen in Fließrichtung mit einer Unterbrechung versehenen Fließkanal aufweist.
1 3. Gitterelement aus Blei, dadurch gekennzeichnet, daß dieses unterbrochene Gitterstege aufweist.
14. Gitterelement nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung durch Parallelversetzung der Stegbereiche zwischen Querstegen erfolgt.
EP96923850A 1996-07-09 1996-07-09 Verfahren zur herstellung von formteilen, insbesondere von gitterelementen aus blei Ceased EP0848858A1 (de)

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