小型阀控式密封铅酸蓄电池铸焊过程工艺研究快讯

　　一、前言

　　铅酸蓄电池的焊接是将极群正极耳熔融形成汇流排与极柱连接，同时将负极耳熔融形成汇流排与极柱连接。通常采用手工烧焊或机器铸焊的方式，而在小型阀控式铅酸蓄电池极群焊接过程中，铸焊应用最为广泛。

　　烧焊是利用乙炔气与氧气混合燃烧产生氧炔焰，通过焊枪喷出，将焊件所需焊处加热至熔化状态并形成熔池，然后不断向熔池填充焊条使焊接处融合成一体。烧焊过程全凭操作员手工操作，对操作员的技能要求非常高，焊接质量受操作员操作手法、身体状态和情绪波动的影响也非常大。

　　铸焊是以机器焊接代替手工焊接，将极耳、极柱铸在一起。生产方式清洁环保，易于操作，且对于操作人员的自身技能要求低，从而有效的避免了因操作员水平的高低和情绪波动影响焊接质量的问题。但也正是由于采用机器铸焊，对设备保障能力和工艺过程控制提出了非常高的要求，如果铸焊过程中任一环节控制不到位，就很容易产生批量性的质量事故，造成严重的损失。采用一些行之有效的铸焊工艺方法，可以显著的提高铸焊的成功率，避免质量事故的发生，提升产品品质。

　　二、铸焊工艺控制方法

　　铸焊工艺主要是将表面经清洁或裁切抛光处理的极耳，浸入充满液态铅合金的铸焊底模模腔中，由于热传导作用，极耳表面温度快速升高，使插入模腔的极耳融化与模腔中液态的铅合金熔融在一起，随着铸焊底模的快速冷却，汇流排合金快速凝固，并与极群形成永久的连接。

　　铸焊的工作流程是:将配好组的极群装入铸焊模盒→校正极耳并压紧铸焊模盒→在切耳抛光机上切耳并抛光→极耳浸润助焊剂→处理极耳上的助焊剂挂珠→模盒放入铸焊机→模盒与预热好的铸焊底模配合在一起→极耳插入盛好铅液的铸焊底模模腔进行铸焊→极耳与模腔铅液熔融形成汇流排与极柱→冷却铸焊底模让极群脱模→通过入壳装置将极群压入电池壳→铸焊完成。

　　铸焊过程中，其设备系列主要由熔铅炉、铅液加热装置、铸焊底模、入壳装置、铸焊模盒、校正极耳工装、切耳抛光机、浸助焊剂盒组成。

　　本文通过对铸焊过程的梳理并结合实践经验，针对小型阀控式密封铅酸蓄电池铸焊过程中难控制的铸焊问题，可采用以下铸焊工艺控制方法来进行控制：

　　1、极耳与AGM隔板的高度差

　　极耳与AGM隔板的高度差受到AGM隔板露出极板板面高度，切刷极耳高度、极耳插入铸焊底模模腔深度的影响。若极耳露出AGM隔板高度太高，在切刷极耳时容易将极耳切歪，极耳与极板边框连接处易变型，并且高出的极耳在切刷抛光极耳时会被切掉，造成成本浪费。若极耳露出AGM隔板高度太低，在切耳及抛光时，切刀就很难切到极耳，抛光时也容易将AGM隔板损伤。铸焊时由于极耳高度不够容易产生包焊、掉片，并且焊好的极组汇流排与AGM隔板之间的间隙太小，容易造成蓄电池微短路。

　　2、切耳与抛光的高度差及切耳的速度

　　切耳与抛光对铸焊质量至关重要，极组装进铸焊模盒后进行切耳与抛光，目的是去除极耳表面的氧化层和控制极耳插入铸焊底模模腔的深度。切耳的高度以切掉极耳的(1～2)mm为宜，不宜切多，极耳切多会因极耳偏短，铸焊时容易导致焊接掉片或焊接不上。极耳的抛光，应确保极耳的2/3以上被刷光亮，抛光的速度应控制在切耳抛光机往返运行一次的时间不低于10S，速度太快极耳表面的氧化层不但不能被完全去除，还容易将极耳导致极耳与极板连接处变形，造成极板的报废，另外还会将整个极组刷移位，导致铸焊时极耳无法准确插入铸焊底模模腔，导致铸焊不良。

　　3、助焊剂的浸润及后处理

　　助焊剂的使用，使铸焊质量有了很大的提高和保障，极大的避免了虚假焊等焊接不良。助焊剂选用水性助焊剂，用PVC助焊剂盒盛装，盒内嵌入海绵作为吸附介质，在海绵上加一层不锈钢网片压紧并限位，然后将助焊剂加入助焊剂盒，观察海绵吸附饱和即可。浸助焊剂时将铸焊模盒扣在助焊剂盒上，极耳插入海绵深度控制在(1～2)mm。浸过助焊剂后应立即提起铸焊模盒，在事先铺好的干毛巾或干布条上沾一下，吸附掉极耳上的助焊剂挂珠，这样既可以避免助焊剂对AGM隔板的污染，又能防止极耳沾上过量的助焊剂液体而引起铸焊时炸铅。

　　4、极耳入模腔的高度

　　极耳入模腔的高度应达到(2～3)mm。若极耳插入模腔太高，易导致极耳无法完全融化，形成虚假焊、包焊，或者极耳穿透汇流排，导致汇流排不成形。极耳入模腔太低，易导致焊接掉片或包焊，并且极耳与汇流排根部无法形成倒三角形的爬焊状效果，产生的虚假焊、包焊电池难以被发现检出，铸焊的质量也就无法得到保证。

　　5、模温与铅温

　　在焊接方面的作用铸焊合金采用铅锡合金，锡含量控制在(0.8～1.2)%，铅液温度应保持在(520±10)℃。底模预热保持在30S左右，这样经过冷却的底模温度会很快的提升，与铅液温度保持一致，在铸焊时通过铅液和底模的温度将极耳很快融化完成铸焊[5]。底模的冷却时间保持在(7～9)S，这样不至于让底模的温度降到太低又可以很容易的将汇流排冷却脱模，并在预热的时间内达到要求的温度。若模温与铅温温度偏低，铸焊时极耳很难融化，很容易产生虚假焊、包焊、掉片等焊接不良。若模温与铅温温度偏高，又容易造成极耳过融，导致其机械强度降低甚至断裂，并且会产生大量的铅渣。

　　6、工装夹具的要求

　　铸焊模盒、铸焊底模、校极耳压条是铸焊最常用的工装夹具。铸焊模盒的压紧程度十分重要，既会影响切刷极耳的效果，更会影响到铸焊脱模和入壳的效果。铸焊模盒的压紧程度应根据电池壳内腔尺寸来确定，模盒压紧后模腔尺寸比电池壳单格内腔尺寸小0.8mm为宜。若压紧程度偏松，在切刷极耳时极组容易被刷移位，导致铸焊时极耳不能准确插入铸焊底模模腔，产生铸焊掉片，并且脱模时容易拉模，或脱模后极组容易掉入铅锅。压紧程度偏紧，入壳时容易将边极板损伤或压变形，有些甚至会将铸焊好的极组的极耳整体压弯，造成报废。

　　铸焊底模汇流排的长度应比铸焊模盒压紧后的内腔尺寸至少小0.8mm，以确保入壳时不刮擦模盒。汇流排的厚度保持在(3.5～4)mm，既能确保焊接的质量和蓄电池的大电流放电性能，也能很大程度的节约成本。

　　校极耳压条的宽度根据极板设计的极耳位置来确定即可，但在实际使用中，若压条的实际宽度能比理论宽度小0.5mm，使用起来会比较好用。

　　7、控制效果的监测

　　制定出计划，随时或定时的对铸焊过程中工艺参数设置、设备运行状况、工装夹具的磨损程度等进行监测，发现有不符合工艺要求的立即进行调整，以确保各个环节的控制措施得到执行并且效果有效。

　　三、总结

　　铅酸蓄电池的铸焊是一个系统的过程，任一环节控制的不到位都会影响铸焊的质量。通过针对性的对电池设计参数、模具设计参数、铸焊工艺参数、设备配置条件进行系统的工艺管理，蓄电池的铸焊质量能够获得高效的控制。