用于电池铸焊带的模具制造技术

双温模具组件（100），用于将用于铸焊带工序的模具型腔（12、102）保持在两个不同的温度下，有助于在熔融金属凝固之后移除凝固带（70、170）。模具组件（100）包括模具型腔（12），该模具型腔具有附接到不同模具组件区段（110、130、140、160）的壁（121、132、142、144、162），通过热能输入和冷却工序来加热或冷却这些不同的模具组件区段，这可以将模具型腔（12）保持在不同的温度下，以使得模具型腔区段（140）内的电池板凸耳（44、46）周围的熔融金属（98）凝固，同时模具型腔的侧壁（132、162）暴露于至少一个相邻的加热区段（130、160），以便将热能提供至所述加热区段中，从而减小了铸焊带（70、170）所需要的熔融金属（98）的量，并且减小了输入到用于制造带（70、170）的工序中的热能的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电池带和柱铸造机器(battery strap and post cast-onmachine)、电池以及制造电池的系统和方法，更具体地说涉及铸焊带(COS)配置，所述铸焊带配置用于在多单元电池内的板之间以及在所述板与电池柱之间产生电连接时提高效率并且減少能量。
技术介绍
大型电池，比如汽车和卡车电池，需要特别的制造设备和方法。用于检验大型电池的壳体内的分离板之间以及板连接与在电池壳体外部提供连接的柱之间的电连接的エ序尤其重要。由于板之间的不适当连接造成的电池故障、电池壳体内的短路、或者甚至严重故障，都可导致压カ累积造成単元或壳体破裂，并产生环境和安全危害。在提供有效的且具有成本效益的自动电池制造エ序同时维持产品可靠性时，会产生其他考虑。理想的エ序使生产过程中的材料要求和能量输入最小化，同时确保电池产品的故障风险减小。尽管这些属性为电池制造商提供使电池生产现代化的目标，然而先前的在效率与可靠性之间提供最佳平衡的多种方法仅仅提供了渐进性改进，而没有明显地增加本领域的专业知识。浇铸操作通常对于电池的所有単元同时完成，该电池位于具有反转镜像的模具内，然而在所述单元将处于完成的电池单元结构内时所述反转镜像以其他方式定向。堆叠单元元件由向下延伸且彼此相邻的板凸耳夹紧在一起。可预加热多个模具型腔，这些型腔适当地定向成提供所需要的带形状。熔融金属(通常为铅(Pb)或主要包含铅的合金)可用在与模具型腔相邻的通道内，并且沿着该通道连续地循环。通道内的铅或熔融金属通常在贮存器(通常位于模具之下)内进行预加热，然后被泵送至通道内。一旦达到所需要的条件，就将熔融金属泵送至与模具相邻的通道内，直到水平高度升高到溢出设置在通道与每个模具型腔之间的溢吝(weir，檐)为止。因此，熔融金属填充模具型腔，然后，收回已经泵送至模具内且达到高于溢吝的水平高度的熔融金属，从而使熔融金属減少到低于溢吝的顶部的水平高度。通常，通道内的熔融金属的水平高度保持在一组预定的參数之间。在熔融金属需要溢出溢吝时，将熔融金属升高到通道底部水平高度以上大约12mm处，并且在收回熔融金属时，该水平高度为通道底部以上大约6mm。一些系统需要熔融金属往返于贮存器连续循环。其他系统简单地升高该水平高度以便溢出到模具型腔内，然后将熔融金属从贮存器泵送补充到通道。移除热能源，并且将相对于彼此在期望方向上被夹持的单元板组件定位成将每个板上的板连接凸耳的一部分浸入适当的连接器带模具型腔中的熔融物质内，以便在凸耳之间提供熔融金属连接。然后，通过使水流过模具本体的ー个或多个部分来冷却型腔，冷却水与模具型腔壁的接触冷却熔铅，从而造成熔铅凝固。在大多数情况下，模具型腔通过水套维持在恒定温度下，所述水套在需要时、或者在由监控模具温度的热电偶指引时来选择性地冷却模具型腔。熔融金属的冷却会将金属凝固在凸耳周围。在模制的带和柱充分凝固之后，使用熔接或焊接到金属(铅)带的电池単元板的凸耳来从模具中取出所述模制的带和柱，从而在所述模制的带和柱之间产生必要的电气和机械连接。对于大批量生产，通常重复循环地进行上述步骤，以便提供经济效益。循环时间(即移除先前完成的带的时间到下ー个带完成的时间)理想地降低到最小值，以使得在可用的时间内实现最高产量。通过提供最佳制造參数所产生的效率来自于多个影响因素，包括減少了必要的劳动力、时间和材料。已发现很大一部分的循环时间涉及到模具本体的加热和冷却部分。将铅必须维持在熔融状态的时间降低到最小，这就减小了到系统中的总热能输入。同样，如果将必须加热至融化以及然后必须冷却的铅的量最小化，那么也減少了热能输入和冷却容量，伴随而来的是减少了循环时间、材料成本、处理成本等等。最佳的生产參数規定，不应将通道壁部冷却到在带、突片(tab)和柱的焊接(B卩，凝固或冷固)期间阻碍熔融金属流动的程度。这就允许与模具组件相邻的流动通道内存在的熔铅从铅通道自由地流动到模具型腔内。模具组件的温度控制的最小精确程度需要将能量输入维持在期望的水平。然而，整个模具(包括溢吝)的冷却造成熔融金属在不需要的地方 凝固，下面会进行解释。需要对模具组件内的局部温度进行更大程度地控制，以便所述柱(尤其是接线端柱)能够至少与较小的带部分一祥快速地冷却，这是因为所述柱冷却较慢就会产生机械上弱化的接线端。模具费用是所考虑类型的机器的重要因素。难以获得合适的铸件，其中可更大披量地生产模具形式，而无需牺牲进入生产エ序和系统的其他因素中ー个因素。这可能造成増加某些成本(比如劳动力、材料、能量或其他成本)以便能够改进该エ序中的其他方面，比如，循环时间、热能输入量等等。大型铅酸电池所需要的多种单元和接线端装置也具有复杂的模具设计，从而不利于可通过修改ー个或多个エ艺參数来实现的效率。现有技术中的用于提供电池带和柱鋳造机器的方法和系统比如在分别于1973年2月27日和1974年4月9日公告的美国专利第3，718，174号和第3，802，488号中披露，以上两个专利的专利技术人为Donald R. Hull和Robert D. Simonton。上述文献内描述了这样的系统和机器，其中用于构成铅酸蓄电池的多个单元的堆叠电池板和分离器具有相应的连接凸耳(lug),所述连接凸耳用于通过铸焊带(cast on strap)互相连接的姆个单元的正极和负极板中的每ー个。此外，単元间的连接或者接线端柱铸件同时铸造成每个带的整体部分。上面描述了这种类型的常规设计。在模具型腔内的金属凝固时，该常规类型的模具要求整个模具(包括熔融金属在其中循环的通道)被加热和冷却。在不必要地增加循环时间的方面以及每个循环内所消耗的热能量的方面，加热整个模具组件的效率非常低，并且导致热能以在每个循环内加热和冷却相同元件的形式被浪费。美国专利第4，108，417号描述和阐述了将熔融金属倾倒入模具型腔内的系统，其中包含模具型腔的模具部分与熔融金属的流动通道部分隔离。即，使用热隔离技术，其中模具型腔壁与通道壁隔离，以便提供更快的循环时间，并且允许就在进行浇铸之前立即快速地加热模具型腔，并且允许在将凸耳置于模具型腔内时冷却模具型腔。如图I-图3中所所示，模具组件100 (图3)包括与流动通道(30，图3)隔离的隔离部分10。模具组件的分离部分10包括模具型腔16，某些型腔可具有独立的流动斜槽34(图3)，所述斜槽与用于接线端柱或其他连接的一个或多个模具型腔连通，所述接线端柱或其他连接比如为突片或墓石(tombstone),所述接线端柱或其他连接凝固后将所述带附接到电池的接线端柱。隔离构件(通常是某种类型的绝缘材料15)介于模具型腔部分10与模具组件100的剰余部分之间，以便防止热能从流动通道30流动到模具型腔部分10。一个或多个模具型腔12与接线端柱型腔36之间的独立流动斜槽34用于同时铸造电池接线端柱，从而避免随后将接线端柱体分别焊接到铸焊带上。作为背景，以及为了更清晰地理解本专利技术，将更详细地解释各个专利中所教导的常规方法。Tsuchida等人提交的题为“Lead acid storage battery and method for makingsame”的美国专利第5，776，207号描述和阐述了使用包括感应线圈的加热机构来即时精确地为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.18 US 12/623,4171.一种模具组件，包括顶部表面，所述模具组件用于将铸焊带铸造至蓄电池板上，所述铸焊带沿着一个边缘具有凸耳，所述模具组件包括 至少一个模具型腔，用于接收熔融金属，所述至少一个模具型腔由以下部分限定第一操作温度受控区段，处于第一较高温度下并且包括第一模具型腔侧壁；第二温度受控区段，基本上限定底部模具型腔表面以及每个模具型腔的相对端壁；以及第三温度受控区段，处于第二较高操作温度下并且包括第二模具型腔侧壁，所述第二模具型腔侧壁从底壁的底部表面基本上竖直地延伸到模具组件顶部表面，以及 所述第二温度受控区段的温度通过冷却套保持在较低温度，所述冷却套与包括所述第二温度受控区段的材料接触并且用于冷却第二区段底部的下面，从而冷却所述底部模具型腔表面和所述相对端壁，以便凝固在所述模具型腔内以及在插入所述模具型腔内的电池板的凸耳之间和周围流动的熔融金属， 热能输入装置，用于为所述第一和第三温度受控区段提供热能，包括所述第一和第二模具型腔侧壁，以便通过将模具型腔内的熔融金属至少暴露于所述第一区段的第一侧壁来将至少预定最少量的热能输入至所述模具型腔内，所述第一区段具有的预定温度比所述第二区段的所述较低温度的预定温度高。2.根据权利要求I所述的模具组件，其中，由于所述第三区段的预定温度比所述第二区段的温度高，因此所述第三温度受控区段的第二壁进一步将预定最小量的热能输入到所述模具型腔内，从而允许所述模具型腔在焊接阶段对所述模具型腔内的熔融金属的热能传递能力增大。3.根据权利要求I所述的模具组件，其中，所述第一区段和所述第三区段的预定操作温度都比所述第二区段的预定操作温度大。4.根据权利要求2所述的模具组件，其中，所述第一区段和所述第三区段的预定操作温度都比所述第二区段的预定操作温度大。5.根据权利要求4所述的模具组件，其中，所述第一区段的预定操作温度在从300°C至500°C的范围内，所述第三区段的预定操作温度在从200°C至400°C的范围内，以及所述第二区段的预定操作温度在从110°C至150°C的范围内。6.根据权利要求4所述的模具组件，其中，所述第一区段的预定操作温度为大约420°C，所述第三区段的预定操作温度为大约250°C，以及所述第二区段的预定操作温度为大约120。。。7.根据权利要求4所述的模具组件，其中，在所述熔融金属凝固并且将所述凸耳相互连接时，所述第二区段的预定操作温度为大约120°C，由此，在为至少第一侧壁提供最小量的热能输入的同时通过与所述第二区段的端壁和所述底部表面接触来冷却所述熔融金属，这就允许更有效地移除凸耳以及在所述凸耳周围凝固的带，并且进一步允许所述模具型腔在焊接阶段对所述模具型腔具有更有效的热传输能力。8.根据权利要求I所述的模具组件，其中，每个模具型腔的底部和端壁进一步包括至少一个端壁薄片，所述薄片为所述第一温度受控区段的整体部分。9.根据权利要求I所述的模具组件，其中，在所述模具组件的所述第一和第二温度受控区段之间置入绝缘材料。10.根据权利要求9所述的模具组件，其中，在所述模具组件的所述第二和第三温度受控区段之间置入第二绝缘材料。11.根据权利要求I所述的模具组件，其中，所述第一侧壁包括用于将所述熔融金属倾注入所述模具型腔内的溢吝，最靠近所述溢吝的模具型腔底部表面具有第一凸缘，所述第一凸缘为所述第一区段的部分，进一步，最靠近所述溢吝的两个端壁部分各自包括薄片，以使得通过与处于所述第一区段的较高温度下的端壁薄片和凸缘相接触，能将额外的热能输入至所述模具型腔内。12.根据权利要求11所述的模具组件，其中，离所述溢吝最远的模具型腔底部表面具有第二凸缘，所述凸缘为所述第三区段的部分，进一步，离所述溢吝最远的两个端壁部分各自包括薄片，以使得通过与处于所述第三区段的较高温度下的薄片和凸缘相接触，能将额外的热能输入至所述模具型腔内。13.一种模具组件，具有上表面并且包括模具型腔，所诉模具型腔用于将元件铸造至蓄电池板上，所述模具组件包括 歧管区段，具有面向上的表面； 流动通道，具有沿着所述流动通道的长度间隔开的入口和出口，所述流动通道由周界壁限定，所述周界壁邻接所述流动通道的基本所有部分，以用于引导熔融金属沿着所述流动通道的基本整个长度在所述入口与出口之间流动，所述周界壁向上延伸至第一高度，在所述模具组件的正常操作条件下，所述第一高度足以将熔融金属包含在所述流动通道内，以及 至少一个流动斜槽，具有底部表面并且在第一端处与所述流动通道流体连通，所述第一端由流动通道周界壁的开口限定，每个流动斜槽在第二端处与模具型腔流体连通，流动斜槽第二端包括限定小于所述第一高度的第二高度的收缩部，由此，在所述模具组件的正常操作条件下，当所述流动通道内的以及所述流动斜槽内的熔融金属的水平高度升高到所述第二高度以上并且在所述第一高度以下时...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·A·加林，罗伯特·W·尼尔，
申请(专利权)人：马克科技创新设计公司，
类型：发明
国别省市：