Разработка новых технологий изготовления аккумуляторов для горной промышленности: изготовление токоотводов icon

Разработка новых технологий изготовления аккумуляторов для горной промышленности: изготовление токоотводов









Скачать 78.86 Kb.
НазваниеРазработка новых технологий изготовления аккумуляторов для горной промышленности: изготовление токоотводов
Размер78.86 Kb.
ТипДокументы
УДК 541.136

Дзензерский Виктор Александрович

д.т.н., проф.

директор

Бурылов Сергей Владимирович

к.ф.-м.н., с.н.с.

зав. отделом

Скосарь Вячеслав Юрьевич

к.ф.-м.н., с.н.с.

Институт транспортных систем и технологий Национальной академии наук Украины (ИТСТ НАНУ «Трансмаг»)

Украина, г. Днепропетровск


РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРОВ ДЛЯ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ: ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТОКООТВОДОВ


DEVELOPMENT OF NEW TECHNOLOGIES OF MAKING OF ACCUMULATORS FOR MINING INDUSTRY: GRIDS MAKING


Введение.

В горной промышленности в качестве автономных источников электропитания транспортных систем и электротехнического оборудования широко используются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Бесперебойная работа и надежность аккумуляторов определяются, в первую очередь, технологией их изготовления, которая должна обеспечивать высокие технические и эксплуатационные характеристики аккумуляторной продукции. Кроме того, для более полного обеспечения горной промышленности аккумуляторами высокого качества и приемлемой цены, технология производства аккумуляторов должна быть эффективной – позволяющей снизить себестоимость готовой продукции. Этого можно добиться путем снижения материалоемкости аккумуляторов и унификации технологии их изготовления по каждому из технологических переделов.

Одним из основных технологических переделов при производстве свинцово-кислотных аккумуляторных батарей является процесс изготовления токоотводов. Это наиболее трудоемкая и материалоемкая технологическая операция в условиях массового производства. В настоящее время пути повышения качества токоотводов, унификации процесса их изготовления и снижения материалоемкости еще не исчерпаны и требуют дальнейшего развития. Поэтому актуальной задачей является разработка новой технологии изготовления токоотводов для свинцово-кислотных аккумуляторов с целью повышения качества этих изделий и снижения их себестоимости.


1. Современный уровень разработок.

В аккумуляторостроении в настоящее время для изготовления токоотводов используются два сплава: свинцово-сурьмянистый и свинцово-кальциевый, в которых сурьма или кальций обеспечивают, в первую очередь, механические свойства сплава, поскольку чистый свинец слишком мягок и непрочен [1].

Свинцово-сурьмянистые сплавы дают возможность аккумуляторам выдерживать глубокие разряды, а свинцово-кальциевые сплавы позволяют минимизировать газовыделение и использовать герметизированные варианты конструкций аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Эти качества аккумуляторов востребованы в горной промышленности: глубокий разряд характерен для стационарных аккумуляторов и батарей для аварийного и резервного питания электрооборудования, а минимизация или предотвращение газовыделения необходимы для тяговых аккумуляторов и батарей для шахтных и рудничных электровозов. Но эти качества пока что не удается удачно совместить подбором единого свинцового сплава и единой технологии изготовления из него токоотводов. Тем не менее, авторы настоящей статьи проделали определенную работу в указанном направлении, взяв за основу свинцово-кальциевый сплав. Мы полагаем такой выбор наиболее перспективным.

Согласно изобретению [2] в аккумуляторных батареях удалось подобрать соотношение дополнительных легирующих добавок олова (0,70-1,50 мас.%), серебра (0,001-0,015 мас.%) и алюминия (0,015-0,050 мас.%) в свинцовый сплав для положительных токоотводов батарей с содержанием кальция (0,04-0,06 мас.%), что несколько улучшило стойкость батарей к глубоким разрядам при сохранении низкого уровня газовыделения. Повышение стойкости к глубоким разрядам дало повышение долговечности батарей на 7-14 %. Положительный эффект достигнут за счет сложного синергичного взаимодействия легирующих добавок: алюминий защищает кальций от выгорания в расплаве; удачное соотношение количеств кальция и олова приводит к образованию нужного количества интерметаллида Sn3Ca, обеспечивающего стабильность микроструктуры свинцового сплава и его коррозионную стойкость; серебро усиливает коррозионную стойкость и механическую прочность.

При внедрении изобретения [3] удалось добиться повышения прочности токоотводов и сокращения цикла производства (на 12-17 %), что несколько снижает себестоимость аккумуляторных батарей. Эффект достигнут изменением формы горизонтальных жилок токоотводов, что способствует поддержанию фронта направленной кристаллизации свинцового сплава при отливке токоотводов и сокращению времени выдержки в литейной форме.

Разработаны также новые непрерывные технологии [4, 5] изготовления токоотводов, которые позволяют увеличить прочность и долговечность последних. Непрерывные технологии созданы с целью получить заметный выигрыш в производительности по сравнению с традиционной отливкой из расплава (гравитационным литьем). Наиболее распространенной из непрерывных технологий в настоящее время является просечно-вытяжная («expanded metal») технология, при которой получается непрерывная лента-токоотвод, а после разделения токоотводы получаются легче обычных [6].

В последние два десятилетия появились публикации зарубежных патентов и статей ведущих аккумуляторостроителей, занимающихся разработкой непрерывных технологий изготовления токоотводов, которые невозможно перечислить в этой краткой статье (см., например, [7-9]). Однако, зарубежные изготовители свинцово-кислотных аккумуляторов, в первую очередь, преследуют цель повысить производительность труда, понизить материалоемкость, и тем самым снизить себестоимость, а также не утратить при этом качество токоотводов. Для горной промышленности, кроме того, важно добиться снижения газовыделения аккумуляторов и увеличения стойкости их к глубоким разрядам.


2. Решение задачи.

В настоящий момент удалось вплотную подойти к решению указанной задачи. По техническому заданию ученых Института транспортных систем и технологий Национальной академии наук Украины и специалистов Международной научно-промышленной корпорации «ВЕСТА», была создана уникальная линия непрерывного изготовления токоотводов. Линия позволяет реализовать так называемую «punching» технологию изготовления токоотводов, которую планируется использовать для производства герметизированных VRLA батарей [6].

Новая технология предусматривает непрерывную отливку между двух вращающихся барабанов полосы из свинцового сплава, прокатку полосы в ленту заданной геометрии при многократной деформации и механическую холодную объемную штамповку ячеек токоотводов. Особенность технологии состоит в следующем: для отливки полосы используются два барабана с одинаковой интенсивностью теплоотвода за счет принудительного охлаждения; рационально подобраны температура прокатки ленты (60-80 °С) и степень обжатия (0,75-0,95); механическая штамповка ячеек производится за счет периодического вдавливания пуансона в движущуюся ленту. Форма токоотводов задается такой, что предусматривает унификацию их для аккумуляторов нескольких типоразмеров и позволяет повысить долговечность за счет исключения искривления жилок и исключения образования микротрещин [6, 10, 11]. Такая форма дает возможность увеличить производительность труда и снизить себестоимость аккумуляторных батарей за счет возможности быстрого перехода на выпуск изделий других типоразмеров. Кроме того, в аккумуляторной батарее, где размещаются новые токоотводы, рационально подобраны свинцово-оловяно-кальциевые сплавы положительных и отрицательных токоотводов [12]. Это позволяет повысить долговечность батарей. В частности, заводские испытания экспериментальных изделий, изготовленных по данной технологии, показали повышение долговечности аккумуляторов на 12-16 %. В перспективе, по нашим оценкам, разработки [10-12] позволят снизить себестоимость свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей на 8-13 % по сравнению с лучшими зарубежными технологиями.

С указанными разработками были ознакомлены представители горной промышленности Украины, у которых они вызвали неподдельный интерес [13, 14]. В настоящее время идет внедрение новой технологии в производство.


Выводы.

В результате проведенных исследований удалось вплотную приблизиться к решению проблемы снижения себестоимости свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей на 8-13 % по сравнению с лучшими зарубежными технологиями, а также повышения долговечности аккумуляторов на 12-16 % в условиях глубоких разрядов. При этом аккумуляторы и аккумуляторные батареи характеризуются минимальным уровнем газовыделения, что предполагает в ближайшее время разработку на их основе герметизированных аккумуляторов. Результат получен благодаря разработке новой технологии изготовления токоотводов для электродов.


Литература

  1. Русин А.И. Основы технологии свинцовых аккумуляторов./ А.И.Русин – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 307 с.

  2. Пат. 2233510 Российская Федерация, МПК7 Н01М 4/68, 10/06. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея / Дзензерский В.А., Скосарь Ю.И., Бурылов С.В., Скосарь В.Ю. – 2002121117/09; заявл. 08.08.02; опубл. 27.07.04, Бюл. № 21. – 10 с.: ил.

  3. Пат. 2271055 Российская Федерация, МПК (2006.1) Н01М 4/72, 10/06. Токоотвод для электрода свинцово-кислотного аккумулятора / Дзензерский В.А., Скосарь Ю.И., Бурылов С.В., Незнанов М.А., Пономаренко Р.Н., Скосарь В.Ю. – 2003129682/09; заявл. 06.10.03; опубл. 27.02.06, Бюл. № 6. – 9 с.: ил.

  4. Пат. 2273545 Российская Федерация, МПК (2006.1) Н01М 4/84, B22D 11/06. Способ изготовления токоотводов для свинцово-кислотных аккумуляторов / Дзензерский В.А., Скосарь Ю.И., Незнанов М.А., Бурылов С.В., Скосарь В.Ю., Буряк А.А. – 2004116648/02; заявл. 01.06.04; опубл. 10.04.06, Бюл. № 10. – 7 с.: ил.

  5. Пат. 2273546 Российская Федерация, МПК (2006.1) Н01М 4/84, B22D 11/06. Способ непрерывного изготовления токоотводов для свинцово-кислотных аккумуляторов / Дзензерский В.А., Скосарь Ю.И., Незнанов М.А., Аникеев Е.В., Бурылов С.В., Скосарь В.Ю. – 2004116744/02; заявл. 01.06.04; опубл. 10.04.06, Бюл. № 10. – 6 с.: ил.

  6. Дзензерcкий В.А. Массовое производство свинцово-кислотных аккумуляторных батарей на заводах корпорации «ВЕСТА» / В.А.Дзензерcкий, Д.В.Дзензерcкий, А.В.Роменский, С.В.Бурылов // Вопросы химии и химической технологии. – 2011. - №4(1). – С. 165-167.

  7. Pat. 4982482 USA, Int.Cl.5 Н01М 4/82. Method for the manufacture of lead-acid batteries and an associated apparatus and associated lead-acid battery / Allis G. Wheadon, Larry L. Forrer – 315722; Filing date: 24.02.89; Issue date: 08.01.91.

  8. Pat. 5948566 USA, Int.Cl.6 Н01М 4/72. Method for making lead-acid grids and cells and batteries using such grids / Steven R. Larsen, Andrew Foote – 08.923,341; Filing date: 04.09.97; Issue date: 07.09.99.

  9. Pat. 8048572 USA, Int.Cl. (2006.01) Н01М 4/68, 4/72, 4/82. Long life lead acid battery having titanium core grids and method of their production / Eliot Samuel Gerber – 12/799,734; Filing date: 03.05.10; Issue date: 01.11.11.

  10. Пат. 2299498 Российская Федерация, МПК (2006.1) Н01М 4/73. Токоотвод для электрода свинцово-кислотного аккумулятора / Дзензерский В.А., Дзензерский Д.В., Васильев С.В., Скосарь Ю.И., Аникеев Е.В., Бурылов С.В., Пономаренко Р.Н., Скосарь В.Ю. – 2005125383/09; заявл. 09.08.05; опубл. 20.05.07, Бюл. № 14. – 8 с.: ил.

  11. Пат. 2299499 Российская Федерация, МПК (2006.1) Н01М 4/74. Способ непрерывного изготовления токоотводов для свинцово-кислотных аккумуляторов / Дзензерский В.А., Дзензерский Д.В., Скосарь Ю.И., Бурылов С.В., Казача Ю.И., Незнанов М.А., Скосарь В.Ю. – 2005125384/09; заявл. 09.08.05; опубл. 20.05.07, Бюл. № 14. – 7 с.: ил.

  12. Пат. 2298263 Российская Федерация, МПК (2006.1) Н01М 4/68, 10/06. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея / Дзензерский В.А., Дзензерский Д.В., Подлубный В.И., Васильев С.В., Касян С.Г. – 2005134421/09; заявл. 07.11.05; опубл. 27.04.07, Бюл. № 12. – 14 с.: ил.

  13. Дзензерский В.А. и др. Пути повышения технических характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов. Токоотводы. Сборник научных трудов Национального горного университета / редкол.: Г.Г.Пивняк и др. - Днепропетровск: РИК НГУ, 2003. - № 17, Т. 2. – 2003. – 652 с.

  14. Дзензерский В.А. Усовершенствование технологии изготовления токоотводов свинцово-кислотных аккумуляторов / В.А.Дзензерский, С.В.Бурылов, В.Ю.Скосарь, Д.В.Дзензерский, Ю.И.Скосарь, Ю.И.Казача, М.А.Незнанов, Е.В.Аникеев, Р.Н.Пономаренко // Форум гірників-2005: матеріали міжнародної конференції, Т. 2. – Дніпропетровськ: НГУ, 2005. – С. 84-92.



Аннотация

Разработан способ непрерывного изготовления токоотводов для свинцово-кислотных аккумуляторов. Достигнуто повышение долговечности аккумуляторов, снижение газовыделения, уменьшение себестоимости.

The grids making continuous method for lead-acid accumulators is developed. The increase of durability of accumulators, reduction of gassing, reduction of cost price, is attained.


Ключевые слова

свинцово-кислотные аккумуляторы, технология непрерывного изготовления токоотводов

lead-acid accumulators, grids making continuous technology


Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:



Разработка новых технологий изготовления аккумуляторов для горной промышленности: технология формирования



Южнокорейской компанией «Hankook Tire» не так давно в рамках проходившего в Австралии мероприятия «Fuel Economy Challenge» была представлена новая разработка
Австралии мероприятия «Fuel Economy Challenge» была представлена новая разработка – покрышка «Еnfren». Ноу-хау этой покрышки стала...



Инструкция по эксплуатации Основные характеристики зарядного устройства Для подключения к сети используется адаптер переменного тока 100-240 В
Позволяет заряжать от 1 до 4 аккумуляторов аа или от 1 до 4 аккумуляторов ааа niMH



Инструкция пользователя цифровой панели (ats) «Вакси Кипор Пауер Ко., Лтд» («wuxi kipor power co., Ltd.»)
Адрес: Beside Jingyi Rd, Third-stage Development Section, Промзона «Wangzhuang», Промышленная производственная зона новых и высокоточных...



«карнавал цифровых технологий» intel в городе продолжается реализация всероссийской программы «Мощный компьютер – в каждый дом!» на новых, еще более выгодных условиях
...



Перечень моделей и производителей новых автомобилей российского производства, подлежащих продаже со скидкой в рамках Программы приобретения новых автотранспортн



Изготовление автомобильных наклеек



Комбинированный подход к выбору материалов для изготовления вилок велосипедов. Велосипедная вилка



Устройство для автоматической зарядки и разрядки автомобильных аккумуляторов



Техническое задание для проведения конкурса «От информационных технологий к безопасности на дорогах-2011»

Поделиться в соцсетях



Авто-дневник






База данных защищена авторским правом ©ucheba 2000-2020

обратиться к администрации | правообладателям | пользователям

разработчик i-http.ru

на главную