Борфрезы для резки электродов слишком большие? 5 причин и решений

Автор: Дэни Хуанг, доктор философии.

Генеральный директор и руководитель исследований и разработок, TOB New Energy

Свяжитесь с доктором Хуангом в LinkedIn

Резюме и ключевые выводы

Чрезмерные заусенцы во время резки электродов являются молчаливыми убийцами ресурса батареи. Большие медные или алюминиевые заусенцы обходят сепаратор во время намотки, что приводит к немедленному микро-короткому замыканию или отсроченному разрушению дендритов.

• Предел допуска: Для элементов большой-емкости необходимо поддерживать высоту заусенцев ниже 10 мкм. Все, что превышает 15 мкм, является катастрофическим недостатком качества.
• Критическая переменная: «Прикус» (перекрытие) между верхним и нижним ножами является основным фактором, определяющим размер заусенцев.
• Точность материала: Лезвия из вольфрамовой стали (карбида) не-не подлежат обсуждению для анодов с высоким-никелем или высоким-кремнием из-за их абразивной природы.
•  

5 причин появления чрезмерных режущих заусенцев

За 20 лет работы на производстве мы видели все возможные неисправности резки. Если ваши колючки вышли из-под контроля, начните с проверки этих пяти виновников.

1. Проблемы с перекрытием ножей (прикусом)

Это причина №1. Перекрытие, часто называемое прикусом, относится к вертикальному зацеплению между верхними и нижними вращающимися ножами. Если верхний и нижний ножи перекрываются слишком сильно, фольга защемляется, а не срезается, создавая деформированный, рваный край с сильными заусенцами. Если они недостаточно перекрываются, материал не полностью разделен и по существу разрывается на части под действием напряжения, оставляя трещины, заусенцы-тяжелые поверхности.

Инженерное правило--большого пальца:в качестве отправной точки установите прикус примерно 30–50% толщины фольги для меди и 20–40% для алюминия. Для медной фольги толщиной 10 мкм это означает перекрытие где-то между 3 и 5 мкм – регулировка настолько тонкая, что догадки невозможны. Используйте приспособление для настройки ножа-с циферблатным индикатором, способным измерять приращения до 1 мкм. Никогда не полагайтесь на «чувство» или визуальную проверку при наборе перекрытия.

2. Горизонтальный зазор

Зазор между верхней и нижней поверхностями лезвий (горизонтальный зазор) так же важен, как и перекрытие. Если этот зазор слишком велик, материал втягивается в зазор и растягивается, а не разрезается аккуратно. Обычно вы увидите закругленный или скрученный край с сильными заусенцами на выходной стороне. Если зазор слишком мал, лезвия трутся друг о друга, вызывая ускоренный износ, локальный нагрев и даже микро-сколы.

Для большинства электродных фольг горизонтальный зазор должен составлять от 5% до 10% толщины материала. Медная фольга толщиной 10 мкм требует зазор примерно от 0,5 до 1 мкм. Достижение этой цели требует прецизионных-прокладок и регулярного технического обслуживания держателей лезвий, поскольку даже небольшой износ подшипников может динамически изменить зазор во время-резки на высокой скорости.

3. Износ лезвия

Вольфрамовая сталь твердая, но со временем тускнеет. Тупое лезвие действует как клин, сдавливая край фольги, а не разрезая его. В результате получается классический «свисающий спад» и тяжелые неровные заусенцы. Если говорить более тонко, то микроскопические сколы вдоль режущей кромки – часто невидимые без микроскопа – создают зубчатую линию разреза, которая превращается непосредственно в заусенцы на электроде.

Установите график профилактического обслуживания на основе обработанных погонных метров, а не на интуиции оператора. При разрезании медной фольги без покрытия твердосплавные лезвия часто могут проходить 50 000–100 000 метров между заточками. Но катоды с керамическим-покрытием или аноды с высоким-кремнием гораздо более абразивны; в таких случаях проверяйте кромки лезвий каждые 10 000 метров. С помощью USB-микроскопа проверьте наличие сколов по краям размером более 3 мкм и немедленно -заточите или замените.

4. Нестабильное натяжение полотна.

Если ваш регулятор натяжения не зафиксирован, электрод будет смещаться вбок и колебаться в направлении станка во время резки. Эта нестабильность вызывает неравномерное давление в точке разреза и приводит к разной высоте заусенцев по ширине полотна: вы можете обнаружить небольшие заусенцы в центре и высокие заусенцы по краям, или наоборот.

Современные линии продольной резки должны использовать замкнутый-контур управления натяжением с помощью танцора или датчика нагрузки, приводящего в движение серводвигатель. Настройки ПИД-регулятора необходимо настроить специально с учетом массы и жесткости вашей электродной катушки. Распространенной ошибкой является использование одинаковых параметров натяжения для тяжелого рулона со свежим-покрытием и почти-изношенной сердцевины рулона: инерция резко меняется, и если сервоконтур не компенсирует это, возникают скачки натяжения и заусенцы. Откалибруйте нулевое положение танцора и проверяйте реакцию сервопривода не реже одного раза за смену.

5. Несоответствие материала лезвия.

Используете ли вы-быстрорежущую сталь (HSS) для катодов с агрессивным керамическим-покрытием? Вам нужен карбид. Материал лезвия должен соответствовать абразивности электрода. Стандартные лезвия из быстрорежущей стали с твердостью 62–65 HRC подходят для основных графитовых анодов на тонкой медной фольге, но они быстро разрушаются при резке электродов с высоким содержанием керамики (сепараторы с покрытием из оксида алюминия или бемита) или кремний-графитовых композитов.

Лезвия из цементированного карбида вольфрама (WC-Co) с твердостью более 85 HRA обеспечивают значительно более длительный срок службы кромки и более чистый рез при абразивных работах. Дополнительные инвестиции быстро окупаются за счет сокращения времени простоя, снижения процента брака и уменьшения заусенцев. В крайних случаях рассмотрите усовершенствованные марки кермета или нано-зернистого твердого сплава, но всегда обсуждайте конкретный химический состав покрытия с поставщиком лезвия.

Руководство по устранению неполадок: от заусенцев к точности

Используйте эту таблицу для проверки вашей линии продольной резки сегодня.

Почему важен материал лезвия

Если вы режете электроды с высоким содержанием керамики или кремниевые-графитовые аноды, ваши лезвия пострадают. Лезвия из дешевой стали затупятся менее чем за 5000 метров резки.

Наш поставщик прецизионных станков для продольной резки с аккумуляторными электродами использует лезвия из-высококачественной вольфрамовой стали. Они обеспечивают значительно более твердую режущую кромку, что приводит к более чистому срезу и увеличению интервалов между заточками. Не позволяйте вашим материаловедением сдерживаться низким-механическим инструментом низкого качества.

Помимо самого материала лезвия, обратите внимание на покрытие лезвия. Тонкий слой алюмонитрида титана (TiAlN) или алмазоподобного углерода (DLC) может дополнительно снизить трение и абразивный износ, особенно при разрезании липких связующих, таких как ПВДФ, на катодах. Эти покрытия не заменяют твердый сплав, но они могут продлить срок службы лезвия еще на 20–30 % при крупносерийном-производстве.

Готовы к масштабированию?

Чистый край — основа безопасного аккумулятора. Перестаньте бороться с противоречивыми результатами резки. Являясь ведущим китайским заводом-изготовителем, TOB New Energy обеспечивает комплексноерешения для резки аккумуляторных электродови намоточные решения. Если вам нужна автономная продольно-резательная машина или полностью автоматизированная линия преобразования, наши инженеры могут настроить геометрию ножа в соответствии с вашей конкретной толщиной покрытия. Отправьте нам характеристики электродной фольги сегодня, чтобы получить прямую-консультацию-на заводе.

Систематически проверяя эти пять основных причин и сотрудничая с опытным поставщиком оборудования, который понимает влияние заусенцев в дальнейшем, вы можете превратить свою операцию продольной резки в конкурентное преимущество, а не в обузу.