基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置的制作方法

本实用新型属于蓄电池板栅加工制造技术领域，涉及一种基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置。

背景技术：

板栅作为铅酸蓄电池成流反应中的活性物质载体，同时也是电流的导体，板栅边框的厚度以及筋条强度决定了活性物质的涂覆量和耐腐蚀性。同时，基于成本，板栅不宜过重。理想的电池板栅应具备结构合理、重量轻、耐腐蚀、电阻低、易与活性物质结合等特性。

市面上板栅主要有：①重力浇铸板栅②拉网、冲孔板栅③连铸连轧板栅。它们的共同优点是：加工连续，效率高，污染低；板栅经过轧制处理，晶粒细化，耐腐蚀性提高。同样也存在一些缺点，第①种板栅质地疏松、耐腐蚀能力弱和铅合金耗量高等；第②种板栅节点处有尖角易腐蚀源；第③种板栅虽然节点金相结构致密耐腐蚀能力强、但铅膏涂覆性差，且②、③生产出的板栅各处厚度常常一致，与①板栅相比，重量增加30％以上，出于成本和电池容量的考虑，这类板栅的厚度都减薄了30％以上(冲孔板栅减薄50％以上)，其后果是板栅强度降低、栅格筋条对活性物质的支撑作用减弱，深循环寿命下降。因此，这几种板栅应用范围受限，仅限于大电流、浅循环的启动类电池，无法满足动力电池和固定电池应用需要。因此，目前传统重力铸造板栅在市场上还占绝对优势。

技术实现要素：

本实用新型针对现有板栅存在的问题，提供了一种重量轻、强度高、耐腐性好、结构合理、铅膏涂覆性好、可连续加工式板栅成型装置。

为实现上述的技术目的，本实用新型将采取如下的技术方案：

一种基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置，包括挤压机构、动模支架、辊子、浇筑室；其中：

浇筑室配置有浇筑嘴；浇筑嘴位于辊子上方；

动模支架，呈框状结构设置；

辊子具有两个，分别为辊子a、辊子b，均定位支撑于动模支架的内框中；辊子的表面，按照所需要成型的铅酸蓄电池板栅结构设置有板栅型腔凹槽，而辊子的内部则均匀布置有冷却水道；

挤压机构，安装在动模支架上，且挤压机构的动力输出端能够与辊子b相触；挤压机构的动力输出端与辊子b相触的位置与辊子b上板栅型腔凹槽的所处位置错开；辊子a、辊子b同步转动时，辊子b在挤压机构的动力作动下，能够与辊子a持续咬合；

辊子a、辊子b咬合时，辊子a的板栅型腔凹槽与辊子b的板栅型腔凹槽能够拼合形成板栅型腔；

铅液经浇筑嘴浇筑在辊子表面后，板栅型腔凹槽的凹槽处能够形成铅酸蓄电池板栅结构的网格骨架，而板栅型腔凹槽的骨架处则能够形成铅酸蓄电池板栅结构的镂空网格。

作为上述基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置的进一步改进，板栅型腔凹槽包括边框型腔凹槽以及纵横交错设置在边框型腔凹槽内的横筋型腔凹槽、纵筋型腔凹槽；

辊子a、辊子b咬合时，辊子a的边框型腔凹槽与辊子b的边框型腔凹槽能够拼合形成边框型腔；辊子a的横筋型腔凹槽与辊子b的横筋型腔凹槽能够拼合形成横筋型腔；辊子a的纵筋型腔凹槽与辊子b的纵筋型腔凹槽能够拼合形成纵筋型腔；

边框型腔能够通过铅液浇筑挤压成型为铅酸蓄电池板栅结构的边框；横筋型腔能够通过铅液浇筑挤压成型为铅酸蓄电池板栅结构的横筋；纵筋型腔能够通过铅液浇筑挤压成型为铅酸蓄电池板栅结构的纵筋。

作为上述基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置的进一步改进，横筋型腔/纵筋型腔的截面是棱形、六边形或椭圆形。

作为上述基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置的进一步改进，板栅型腔凹槽节点处，纵筋型腔凹槽与横筋型腔凹槽之间的连接方式为圆弧连接。

作为上述基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置的进一步改进，挤压机构为油缸，具有两个，对称地布置在辊子b的两侧；油缸的缸座固定在动模支架上，而油缸的活塞杆则与辊子b固定。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型采用辊压的方式，在两同步旋转的辊子表面均设置板栅型腔凹槽，以使两辊子咬合时，两者咬合区的板栅型腔凹槽能够拼合为板栅型腔；通过浇筑嘴往板栅型腔中浇筑铅液，并采用冷却的方式，使得两辊子在工作过程中，始终处于冷却状态，则板栅型腔中的铅液即可冷却形成板栅的筋条。板栅筋条的成型实质是在两辊子咬合区内铸轧出的，晶粒得到细化；所得板栅边框厚度是纵筋、横筋厚度的1.4倍左右，相比其它工艺成产出的板栅，在保证强度不减弱的前提下，重量减轻30％。同时，成型板栅的网格节点连接处为圆弧，避免了形成尖角等腐蚀源，有效改善了耐腐蚀性。

附图说明

图1是本实用新型板栅加工原理图。

图2a、2b是辊子合拢时结构示意图。

图3本实用新型加工出的板栅平面图。

图4是图3的局部放大图。

图5是图3纵筋截面图。

图中：1、辊子a，2、辊子b，3、动模支架，4、浇铸室，5、油缸，6、成品板栅，7、横筋型腔凹槽a，8、横筋型腔凹槽b，9、纵筋型腔凹槽a，10、纵筋型腔凹槽b，11、极耳，12、纵筋，13、横筋，14、边框，15、网格节点，16、纵筋截面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

如图1、图2a、图2b所示，本实用新型所述的基于辊压的铅酸蓄电池板栅铸轧成型装置，包括挤压机构、动模支架、辊子、浇筑室；其中：

动模支架，呈方形框状结构设置；

辊子具有两个，分别为辊子a、辊子b，均定位支撑于动模支架；辊子的表面，按照所需要成型的铅酸蓄电池板栅结构设置有板栅型腔凹槽，而辊子的内部均匀布置冷却水道。

板栅型腔凹槽，凹槽位置处能够将铅液冷却挤压成型板栅的横筋、纵筋、边框、极耳，非凹槽位置处能够形成板栅的镂空网格。换句话来说，板栅型腔凹槽的凹槽处在铅液浇筑、挤压冷却成型后能够形成板栅的网格骨架，而板栅型腔凹槽的骨架处则能够形成板栅的镂空网格。

板栅型腔凹槽包括边框型腔凹槽以及纵横交错设置在边框型腔凹槽内的横筋型腔凹槽、纵筋型腔凹槽；板栅型腔凹槽的节点处，纵筋型腔凹槽与横筋型腔凹槽之间的连接方式为圆弧连接。

挤压机构，安装在动模支架的内框中，且挤压机构的动力输出端与辊子b相触，同时，挤压机构的动力输出端与辊子b相触的位置与辊子b上板栅型腔凹槽的所处位置错开；辊子a、辊子b同步转动时，辊子b在挤压机构的动力作动下，能够与辊子a持续咬合。

挤压机构为油缸，具有两个，对称地布置在辊子b的两侧；油缸的缸座固定在动模支架上，而油缸的活塞杆则与辊子b固定。

浇筑室配置有浇筑嘴；浇筑嘴位于辊子上方。

辊子a、辊子b咬合时，辊子a的横筋型腔凹槽与辊子b的横筋型腔凹槽能够拼合形成横筋型腔；辊子a的纵筋型腔凹槽与辊子b的纵筋型腔凹槽能够拼合形成纵筋型腔。横筋型腔/纵筋型腔的截面是棱形、六边形或椭圆形。

根据上述的成型装置，本实用新型提供了一种铅酸蓄电池板栅成型方法，包括以下步骤：

步骤一、浇筑铅液

(11)将融化的铅液加热到熔点以上，储存在浇铸室中；

(12)铅液通过浇注嘴浇注在两辊子表面，浇铸室中铅液液面高度在小范围内恒定，保证铅液供给量与两个辊子所设转速的铅液消耗量一致；

步骤二、冷却铸造

(21)调整辊子转动同步性，保证辊子a、辊子b表面的板栅型腔凹槽能够扣合；

(22)辊子a、辊子b内部均设有冷却水道，打开冷却水阀，使辊子工作过程中保持低温；

(23)两油缸伸出，使两个辊子紧密贴合；此时，辊子a的边框型腔凹槽与辊子b的边框型腔凹槽能够拼合形成边框型腔；辊子a的横筋型腔凹槽与辊子b的横筋型腔凹槽能够拼合形成横筋型腔；辊子a的纵筋型腔凹槽与辊子b的纵筋型腔凹槽能够拼合形成纵筋型腔；

(24)当铅液浇注在两同步旋转的辊子上时，瞬间充满咬合区内的边框型腔、横筋型腔、纵筋型腔，直接接触辊子的铅液遇冷凝固，在其表面先形成薄薄的一层固体铅，而未直接接触辊子的铅液仍为液体形态，在咬合区形成固体-液体-固体夹层式铅态；

(25)辊子a、辊子b持续旋转，边框型腔、横筋型腔、纵筋型腔持续合拢，持续地在咬合区形成固体-液体-固体夹层式铅态；

步骤三、挤压成型

在咬合区，刚铸造出的夹层式铅态继续被冷却；油缸保持伸出，压紧两辊子；在咬合区内，辊子柱体表面的板栅型腔凹槽的凹槽区以及骨架区同时受压，压力将骨架区中的铅挤出，将凹槽区的铅塑性挤压，随着辊子不断合拢，铸扎出网格镂空、筋条相连式板栅成品；板栅成品的厚度为两辊子槽深之和。

上述两辊子表面旋转合拢时构成筋条型腔的截面是棱形、六边形或椭圆形，根据辊子型腔决定，板栅筋条的成型实质是在两辊子咬合区的板栅型腔内铸轧出的，所得板栅边框厚度是纵/横筋厚度的1.4倍。

两个辊子柱体表面的网格成型区受较大挤压力，压力将网格成型区中的铅尽可能挤薄，厚度小于等于0.03mm，或者镂空状。

以下将结合附图详细地说明本实用新型的一个具体实施方式。如图1至5所示，一种新型铅酸蓄电池板栅成型方法，包括如下步骤：

第一步：浇注铅液

如图1所示，将融化的铅液加热到熔点以上，储存在浇铸室4中；

浇铸嘴位于浇铸室4的下方，动模支架3支撑着辊子a1和辊子b2，铅液通过浇注嘴浇注在两个辊子的表面；浇铸室4中铅液液面高度在小范围内恒定，保证铅液供给量与两个辊子所设转速消耗量一致；

第二步：冷却铸造

如图2a、图2b所示，调整两个辊子圆周方向的角度，使辊子a1和辊子b2转动时同步，保证两辊子横筋型腔凹槽a7与横筋型腔凹槽b8、纵筋型腔凹槽a9与纵筋型腔凹槽b10合拢时没有错位；

辊子a1和辊子b2型腔底部设有冷却水道，使辊子工作过程中保持低温；

两油缸5伸出，使辊子a1和辊子b2转动时紧密贴合；

当铅液浇注在两同步旋转的辊子上时，瞬间充满辊子a1和辊子b2咬合区的型腔，热铅液遇冷凝固，在其表面先形成薄薄的一层固体铅；

两辊子持续旋转，横筋型腔凹槽a7与横筋型腔凹槽b8、纵筋型腔凹槽a9与纵筋型腔凹槽b10持续收拢，未直接接触辊子的铅液在收拢过程中仍为液体形态，铸出固体-液体-固体夹层式筋条；

第三步：挤压成型，

如图2a、图2b、图3所示，在横筋型腔凹槽a7与横筋型腔凹槽b8、纵筋型腔凹槽a9与纵筋型腔凹槽b10的咬合区，刚铸造出的夹层式筋条继续被冷却，大流量的循环冷却水将90％以上的热量带走；

如图1、图3所示，油缸5保持伸出，顶紧两辊子，塑性挤压咬合区凹槽内的极耳11、纵筋12、横筋13、边框14，辊子柱体表面非凹槽区也受压力，压力将网格中的铅挤出板栅成型区域，达到板栅6网格镂空目的；

匹配铅液冷却速度与辊子转速，随辊子持续转动生产出成品板栅6，板栅6厚度为两棍子槽深之和，形状与辊子型腔一致；

如图2、图5所示，上述两辊子表面旋转合拢时构成筋条型腔的截面，可见板栅纵筋截面16是棱形，增加与活性物质接触面，增强了铅膏涂覆性。板栅筋条的成型实质是在两辊子咬合区内铸轧出的，晶粒得到细化；所得板栅边框14厚度是纵筋12、横筋13厚度的1.4倍左右，相比其它工艺成产出的板栅，在保证强度不减弱的前提下，重量减轻30％。

如图4所示，上述辊子板栅型腔网格节点15连接处为圆弧，避免了形成尖角等腐蚀源，有效改善了耐腐蚀性。

两个辊子柱体表面的板栅网格成型区受较大挤压力，压力将网格中的铅尽可能挤薄，厚度小于等于0.03mm，或者镂空状。