一种阴极辊辊筒的成形方法技术

一种阴极辊辊筒的成形方法，以通过精加工得到的钢筒最为铜板卷圆的母板，使铜板在钢筒外圆的紧密卷圆，多组压辊通过弹簧提供柔性的压紧力，使铜板发生弹塑性变形紧贴钢筒外圆表面。在铜板卷圆于钢筒外圆表面后，在铜板固定于钢筒外圆的基础上，对缝隙处进行焊接，实现铜钢筒的紧密复合，并对焊缝处进行加热处理，减少应力，提升铜筒尺寸的稳定性。本发明专利技术克服了传统铜钢复合板卷焊成铜钢筒时成形圆度较差，铜钢筒卷焊后不能对均匀精车，以及精车后的铜筒铜层剩余厚度差异较大，进而钛铜钢复合辊芯导电性的不足，实现了铜板的卷圆控制，提高了阴极辊辊筒中铜筒厚度的均匀度，提高了铜筒的导电均匀性。筒的导电均匀性。筒的导电均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种阴极辊辊筒的成形方法


[0001]本专利技术涉及阴极辊
，具体是一种用于成形阴极辊辊筒的铜板卷圆成形方法。

技术介绍

[0002]随着全球新能源汽车、5G通信、大数据中心、人工智能技术的飞速发展，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。
[0003]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。
[0004]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φ3000mm；其次，要求导电性能良好，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。
[0005]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，装上侧板和芯转轴车圆后套上钛筒形成阴极辊。在工艺制作上，由于筒体的直径大，在铜钢复合板卷圆时，其圆度公差只能做到≥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。
[0006]在申请号为202110633635.5的专利技术创造中公开了一种金属复合层及其制备方法和无缝阴极辊及其制备方法中，无缝阴极辊表面的金属复合层的制备方法包括：在阴极辊基体的表面采用粉末固态累沉积法依次沉积金属铜、银和钛，形成含有铜层、银层和钛层的复合金属层。该方法铜银钛微观组织晶粒一致性较差，为铸态组织，由于阴极辊的特点难以通过热处理等方法改变组织的显微构成，用粉末固态累加沉积技术，对设备和粉末材料要求高，但是辊面的金属致密度相对差些，材料的微观组织组成影响阴极辊的导电性，该方法对设备和材料要求较高，设备成本较高。
[0007]在公告号为CN201588003U的专利技术创造中，公布了一种绕丝阴极辊芯。该阴极辊铜钢复合结构采用绕丝阴极辊芯，钢筒体外设有铜筒体，铜筒体为铜线紧密缠绕在钢体上形成铜层，铜线采用方形铜线。采用此方法铜带较难保证紧密贴合在钢筒体上，且铜线转轴向紧密度较难保证容易产生间隙。
[0008]在申请号为2021112844311的专利技术创造中公开了一种超大直径阴极辊的制造方法，阴极辊为铜钢复合结构，所述铜筒通过加热过盈装配在钢筒外侧，未介绍铜筒具体制造方法。
[0009]在美国由日本申请的专利号为4975169的专利《DRUM FOR ELECTRODEPOSITED METAL FOIL》中,所述阴极辊为铜钢复合结构，未介绍铜筒与钢筒如何复合为一体的。

技术实现思路

[0010]为克服现有技术中存在的铜筒厚度不均匀的问题，提高铜筒的导电均匀性，本专利技术提出了一种阴极辊辊筒的成形方法。
[0011]本专利技术提出的阴极辊辊筒的成形过程是：
[0012]步骤一，确定铜板的长度：
[0013]计算待卷制铜板的长度L。
[0014]步骤二，工装准备：
[0015]工装中的弧形架退后，钢筒吊入固定架的轴承座上，调整电机与阴极辊钢筒转轴线同转轴度≤0.05mm，并紧固可靠；弧形架向前移动使，各压辊圆周表面紧贴钢筒外表面，调节各压辊与阴极辊钢筒的平行度，使该平行度≤0.05mm，对各组压辊紧固可靠。
[0016]将工装中的阴极辊钢筒通过转轴与电机固连，从而通过电机带动阴极辊钢筒转动。电机驱动功率为4KW，阴极辊钢筒转速为1r/min。
[0017]步骤三：铜板的加工：
[0018]所述铜板的加工包括在铜板两个短边分别加工出焊接坡口和多个连接孔。得到卷圆前的铜板。
[0019]步骤四，铜板卷圆：
[0020]铜板卷圆主要包括铜板起始端的固定、压辊的调整、铜板卷圆和铜板终止端的固定四个工步。具体是：
[0021]Ⅰ将所述铜板的一个短边作为卷圆的起始端。将该起始端通过螺钉固定在钢筒外圆周表面上。
[0022]Ⅱ调节压辊两侧轴承座上的弹簧，使各压辊圆周表面紧贴钢筒外表面。所述弹簧压缩量为25～50mm，每个弹簧的压缩力为2345.8N～4691.6N。
[0023]3.如权利要求1所述阴极辊辊筒的成形方法，其特征在于，所述弹簧压缩量为25～50mm，每个弹簧的压缩力为2345.8N～4691.6N。使各压辊两端的弹簧产生24mm的压缩量；待铜板卷圆进入时，弹簧压缩量为30mm，产生2814.96N的压紧力,每个压辊受到5629.92N来自弹簧的压紧力。
[0024]Ⅲ启动电机，电动驱动阴极辊钢筒转动，带动铜板进入第一压辊A，当铜板通过每个压辊时，每个压辊弹簧的实时压缩量为30mm，对所述铜板产生2814.96N的压紧力。铜板进入每个压辊时，沿焊接坡口进入压辊，焊接坡口起导向作用。铜板首先通过第一压辊，稳定卷曲在阴极辊钢筒外圆；阴极辊的转速为1r/min。铜板受到阴极辊转动的驱动力和由压辊压紧力产生的摩擦力的共同作用下，使铜板发生弹塑性变形，绷紧并紧密地卷曲在阴极辊钢筒外圆面上。随着阴极辊的转动，铜板依次进入第二压辊、第三压辊、第四压辊、第五压辊和第六压辊，在各压辊的作用下，铜板逐渐卷绕在钢筒外圆表面卷圆成为圆形筒体，得到钢
筒半成品。
[0025]Ⅳ在第六个压辊压紧的状态下，将铜板终止端通过螺栓将该铜筒与钢筒固定，使铜板不发生松卸，以便进行铜板焊接。得到铜筒半成品。
[0026]铜板卷圆时，使铜板与钢筒外圆之间的径向缝隙≤0.05mm，即铜板表面与钢筒外表面之间的间隙≤0.05mm。
[0027]步骤五：焊接：
[0028]将所述铜筒半成品的对接边处焊接。
[0029]以间隔1个螺钉的方式拆卸固定铜板的螺钉。
[0030]对铜筒焊接处的焊缝进行加热去应力处理；加热温度为150℃，保温时间为20min。
[0031]铜板卷圆焊接结束弧形架退出工作位置，阴极辊铜钢筒吊离固定架。得到铜钢复合的阴极辊铜钢筒。
[0032]所述焊接时，对铜筒半成品外圆周表面采用保温棉进行保温。焊后对焊缝处保温，使焊缝处的温度以≤8℃/min的速度降温至≤25℃，以保证铜板卷圆焊接的精度。
[0033]铜板卷圆焊接结束，铜板卷圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴极辊辊筒的成形方法，其特征在于，具体过程是：步骤一，确定铜板的长度：计算待卷制铜板的长度L；步骤二，工装准备：工装中的弧形架退后，钢筒吊入固定架的轴承座上，调整电机与阴极辊钢筒转轴线同转轴度≤0.05mm；弧形架向前移动，使各压辊圆周表面紧贴钢筒外表面，调节各压辊与阴极辊钢筒的平行度，使该平行度≤0.05mm，对各组压辊紧固可靠；将工装中的阴极辊钢筒通过转轴与电机固连，从而通过电机带动阴极辊钢筒转动；电机驱动功率为4KW，阴极辊钢筒转速为1r/min；步骤三：铜板的加工：所述铜板的加工包括在铜板两个短边分别加工出焊接坡口和多个连接孔；得到卷圆前的铜板；步骤四，铜板卷圆：铜板卷圆包括铜板起始端的固定、压辊的调整、铜板卷圆和铜板终止端的固定四个工步；具体是：Ⅰ将所述铜板的一个短边作为卷圆的起始端；将该起始端通过螺钉固定在钢筒外圆周表面上；Ⅱ调节压辊两侧轴承座上的弹簧，使各压辊圆周表面紧贴钢筒外表面；所述弹簧压缩量为25～50mm，每个弹簧的压缩力为2345.8N～4691.6N；Ⅲ启动电机，电动驱动阴极辊钢筒转动，带动铜板进入第一压辊A，当铜板通过每个压辊时，每个压辊弹簧的实时压缩量为30mm，对所述铜板产生2814.96N的压紧力；铜板进入每个压辊时，沿焊接坡口进入压辊，焊接坡口起导向作用；铜板首先通过第一压辊，稳定卷曲在阴极辊钢筒外圆；阴极辊的转速为1r/min；铜板受到阴极辊转动的驱动力和由压辊压紧力产生的摩擦力的共同作用下，使铜板发生弹塑性变形，绷紧并紧密地卷曲在阴极辊钢筒外圆面上；随着阴极辊的转动，铜板依次进入第二压辊、第三压辊、第四压辊、第五压辊和第六压辊，在各压辊的作用下，铜板逐渐卷绕在钢筒外圆表面卷圆成为圆形筒体，得到钢筒半成品；Ⅳ在第六个压辊压紧的状态下，将铜板终止端通过螺栓将该铜筒与钢筒固定，使铜板不发生松卸，以便进行铜板焊接；得到铜筒半成品；步骤五：焊接：将所述铜筒半成品的对接边处焊接；以间隔1个螺钉的方式拆卸固定铜板的螺钉；对铜筒焊接处的焊缝进行加热去应力处理；加热温度为150℃，保温时间为20min；铜板卷圆焊接结束弧形架退出工作位置，阴极辊铜钢筒吊离固定架；得到铜钢复合的阴极辊铜钢筒；步骤六：阴极辊铜钢筒外圆的加工：对阴极辊铜钢筒外圆精车加工；步骤七：与钛筒热装：将经过精车加工的阴极辊铜钢筒与钛筒进行热装；阴极辊铜钢筒与钛筒之间过盈装
配，过盈量4mm；将钛筒放置在丼式电阻炉中进行热装；得到钛铜钢复合阴极辊；所述热装的温度≥550℃，保温时间为30min；至此，完成钛铜钢复合阴极辊的制作。2.如权利要求1所述阴极辊辊筒的成形方法，其特征在于，所述焊接时，对铜筒半成品外圆周表面采用保温棉进行保温；焊后对焊缝处保温，使焊缝处的温度以≤8℃/min的速度降温至≤25℃，以保证铜板卷圆焊接的精度；铜焊丝焊前在350℃下烘干2小时；焊接电流为650A,弧焊电压为42V，焊接速度为25cm/min，焊丝为SCU1898,焊丝直径为3.0mm，电源极性为直流反接。3.如权利要求1所述阴极辊辊筒的成形方法，其特征在于，铜板卷圆时，所述铜板下表面与钢筒外圆周表面之间的缝隙≤0.05mm。4.如权利要求1所述阴极辊辊筒的成形方法，其特征在于，精车加工时，阴极辊转速为15rpm，轴向移动为3.0mm/min，铜筒外圆单边切削量0.6mm；精车后阴极辊铜钢筒外圆与转轴的圆跳动0.04mm，铜钢复合筒的外圆直线度0.04mm，铜钢复合筒的表面粗糙度Ra3.2，铜层厚度差≤0.1mm。5.一种成形权利要求1所述阴极辊辊筒的工装，其特征在于，在对铜板卷圆中所使用的工装包括转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：许俊如，蔡瑞，杨东海，王朝晖，王向明，李养宁，田俍媛，李学雷，沈清华，韩学灵，任发民，阎阳天，高四良，
申请(专利权)人：西安航天动力机械有限公司，
类型：发明
国别省市：