CC BY
86
Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту, 2013, вип. 2 (44)
РУХОМИЙ СКЛАД ЗАЛТЗНИПЬ Т ТЯГА ПОЇЗДІВ___________________________________________________
УДК 621.355.5
Ю. И. КАЗАЧА, С. В. ШНУРОВОЙ, В. А. ИВАНОВ, В. А. ДЗЕНЗЕРСКИЙ1,
С. В. БУРЫЛОВ2, В. Ю. СКОСАРЬ3*
1 Отдел сверхпроводящих магнитных систем, Институт транспортных систем и технологий НАН Украины «Трансмаг», ул. Писаржевского, 5, г. Днепропетровск, Украина, 49005, тел. +38 (056) 370 22 03, эл. почта itst@westa-inter.com
2 Отдел электротехнических комплексов транспортных средств, Институт транспортных систем и технологий НАН Украины «Трансмаг», ул. Писаржевского, 5, г. Днепропетровск, Украина, 49005, тел. +38 (056) 370 22 03, эл. почта burylov@westa-inter.com
3* Отдел электротехнических комплексов транспортных средств, Институт транспортных систем и технологий НАН Украины «Трансмаг», ул. Писаржевского, 5, г. Днепропетровск, Украина, 49005, тел. +38 (056) 370 22 03, эл. почта svu@westa-inter.com
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РВ-СА^ СПЛАВОВ И ЛЕНТ ДЛЯ ТОКООТВОДОВ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ (УЯЬА)
Цель. Современной тенденцией в эксплуатации свинцово-кислотных батарей является переход на использование надежных и безопасных герметизированных УЯЬЛ-батарей. Однако, свойства сплавов токоот-водов этих батарей еще недостаточно изучены. Это тормозит применение их в ж/д транспорте. Целью работы является исследование зависимости механических свойств сплавов токоотводов от температурных условий отливки, деформации прокатки и времени старения. Методика. Определялись механические свойства сплавов и токоотводов на стандартной разрывной машине Р-0,5. Результаты. Прокатка свинцовокальциевых сплавов с деформацией более 90 % повышает их прочность и снижает пластичность. С повышением температуры литейной формы (в диапазоне 60.. .170 °С) прочность свинцово-кальциевых и свинцовосурьмянистых сплавов уменьшается, пластичность увеличивается: наиболее это выражено для сплава РЬСа0,18п0,3, наименее - для РЬСа0,058п1,1. Прочность свинцово-кальциевых и свинцово-сурьмянистых сплавов увеличивается, пластичность уменьшается с увеличением срока старения: наиболее это выражено для сплава РЬСа0,058п1,1 и лент из него. Научная новизна. Установлено, что снижение степени переохлаждения сплавов при кристаллизации приводит к понижению их прочности и возрастанию пластичности. Состав и структура сплавов сильно влияют на динамику их старения. Практическая значимость. Предлагается увеличить температуру кристаллизации сплава для ленты отрицательных токоотводов до 120-160 °С вместо 80-120 °С, что повысит пластичность ленты и уменьшит износ оборудования; заменить сплав литых токоотводов вместо PbSb1,8Se на РЬСа0,18п0,3, что позволит уменьшить массу их на 25 % при сохранении прочности; диапазон старения литых из сплава РЬСа0,18п0,3 токоотводов расширить до 3.30 суток, что сократит производственные издержки. Все вместе это позволит уменьшить износ технологического оборудования и снизить себестоимость продукции при сохранении ее характеристик.
Ключевые слова: свинцово-кальциевые сплавы; механические свойства; УКЬЛ-батареи; прокатка; старение; кристаллизация
„ шенствование технологии производства свин-
Постановка задачи „
цово-кислотных батарей, которые используют-
Актуальной проблемой является усовер- ся на железнодорожном транспорте. Современ-
ной тенденцией является переход на использование герметизированных VRLA-батарей с рекомбинацией газов, как более надежных и безопасных. Особенностью этих батарей является использование в токоотводах свинцово-кальциево-оловяно-алюминиевых сплавов, свойства которых еще недостаточно изучены. В частности, практически нет достоверных данных, как влияют на свойства сплава температурные, механические и временные параметры его обработки при изготовлении токоотводов [1, 3-8]. Кроме того, производители заинтересованы в уменьшении себестоимости продукции, например, путем сокращения затрат на износ оборудования, которое используется при изготовлении токоотводов батарей.
Поэтому актуальной задачей является исследование зависимости механических свойств свинцово-кальциевых сплавов от температурных условий отливки, деформации прокатки и времени старения. Результаты исследований дали бы возможность усовершенствовать способ получения токоотводов для изготовления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, уменьшить износ оборудования и себестоимость продукции. Решение этой задачи является целью настоящей работы. Объем исследований определялся спецификой производства то-коотводов для VRLA батарей, которая заключается в последовательно проводимых операциях отливки полосы из свинцового сплава, прокатки полосы в ленту, дисперсионного твердения (старения) ленты, просечки и растяжения ленты в решетчатую конструкцию.
Решение задачи
В аккумуляторном производстве МНПК «ВЕСТА» для изготовления положительных и отрицательных токоотводов используются свинцово-кальциевые сплавы PbCa0,05Sn1,1 и PbCa0,1Sn0,3 соответственно. Эти сплавы и подвергались исследованиям. Вначале были определены механические свойства (ов и S) сплава PbCa0,1Sn0,3 различных плавок и сплава PbCa0,05Sn1,1 (тоже различных плавок). Температура расплава, от которого отливались образцы, составляла 460.470 оС. В экспериментах изменялась температура литейной формы в диапазоне 60...170°С. Механические свойства сплавов определялись на стандартной
разрывной машине Р-0,5.
В ходе исследований получены следующие результаты: в диапазоне температур литейной формы 60. 170°С величина временного сопротивления ов сплава PbCa0,1Sn0,3 снижается на 27 % с увеличением температуры литейной формы (снижением степени переохлаждения сплава при кристаллизации) со средним градиентом падения ов = 0,107 Н/мм2, а относительное удлинение 5 возрастает в 1,7 раза с градиентом повышения около 0,1 % на 1 °С повышения температуры формы. При этом механические свойства сплава PbCa0,05Sn1,1 (ов и 5) в указанном диапазоне температуры литейной формы изменяются незначительно.
Столь существенное изменение механических свойств сплава PbCa0,1Sn0,3 при повышении температуры литейной формы объясняется высокой чувствительностью структуры сплавов с относительно высоким содержанием кальция к температурным параметрам процесса кристаллизации. Ранее было обнаружено [3, 4], что свинцовые сплавы, содержащие более 0,07 % кальция, при кристаллизации образуют зубчатую мелкозернистую структуру, которая характеризуется высокой чувствительностью к переохлаждению, однако соответствующие исследования не были проведены. Полученный в настоящей исследовательской работе характер зависимости механических свойств сплава PbCa0,1Sn0,3 от температуры может быть объяснен изменением в размерах зерен структуры. При повышении температуры литейной формы снижается степень переохлаждения, и сплав кристаллизуется с образованием относительно более крупных зерен, также уменьшается количество внутренних напряжений и дислокаций, в результате снижаются прочностные свойства материала и увеличиваются пластические.
В этой связи следует рекомендовать ведение процесса получения полосы сплава в колесе-кристаллизаторе установки Strip Line при пониженных режимах его охлаждения с допустимой температурой полосы 120.160 оС на выходе из кристаллизатора вместо обычных 60.120 оС. Снижение прочностных свойств сплава в полосе позволит уменьшить нагрузки в прокатных клетях при сохранении уровня его деформируемости.
Несущественное изменение механических
loo
свойств сплава РЬСа0,058п1,1 со снижением температуры переохлаждения при кристаллизации сплава объясняется невысокой чувствительностью структуры материала к параметрам охлаждения. При кристаллизации сплавов с содержанием кальция ниже 0,06 % происходит образование крупнозернистой столбчатой структуры, которая отличается слабой чувствительностью к переохлаждению в рабочих диапазонах температур работы установок.
На рис. 1 приведены усредненные по разным плавкам зависимости механических свойств сплава РЬСа0,18п0,3 от температуры литейной формы, в которую он отливался.
Следует отметить, что различия в величинах механических характеристик сплавов разных плавок является следствием качества конкретной плавки.
Сравнивая характеристики свинцово-кальциевых сплавов с характеристиками ранее изученных нами свинцово-сурьмянистых сплавов [2], следует отметить, что температура кристаллизации сплавов примерно одинаково влияет на механические их свойства: с ростом тем-
пературы кристаллизации механическая прочность свинцово-кальциевых сплавов, также как и свинцово-сурьмянистых, снижается, а пластические свойства возрастают.
Затем проводились исследования получаемых из сплавов на установке Srip Line свинцово-кальциевых лент. Для этого параллельно с получением литых образцов отбиралась свинцово-кальциевая лента, изготавливаемая из данного сплава. Литые образцы и образцы из прокатанной ленты одновременно (в день проката) подвергались испытаниям на разрыв на стандартной разрывной машине Р-0,5. В ходе исследований с помощью переносной термопары измерялась температура полосы, получаемой в колесе-кристаллизаторе. Значения температуры полосы различных плавок на выходе из колеса-кристаллизатора находились в диапазоне 100-140 оС. Учитывая зависимость механических характеристик сплава PbCa0,1Sn0,3 от температуры литейной формы (температуры кристаллизации), значения оВ и 5 сплава для сравнения с характеристиками ленты принимались усредненными в диапазоне 100.. .140 оС.
Рис. 1. Зависимость механических свойств сплава 1 - временное сопротивление сплава;
В ходе исследований получены следующие результаты: при прокатке полосы из свинцовокальциевых сплавов в ленту с суммарной деформацией около 93 % временное сопротивление ов для сплава РЬСа0,18п0,3 возрастает в
РЬСа0,18п0,3 от температуры литейной формы:
2- относительное удлинение сплава
среднем на 15 %, а для сплава РЬСа0,058п1,1 -в 2,1 раза. При этом относительное удлинение снижается для сплава РЬСа0,18п0,3 на 20 %, а для сплава РЬСа0,058п1,1 - в 4,1 раза.
Причиной повышения временного сопро-
тивления разрыву и снижения относительного удлинения следует считать изменения в структуре сплава в результате наклепа, при котором зерна сплава ориентируются в направлении прокатки, в них накапливаются внутренние напряжения и образуются дислокации, что приводит к увеличению прочностных свойств сплава и снижению пластических. В сплаве РЬСа0,058п1,1, обладающем крупнозернистой столбчатой структурой, в результате деформации накапливается большое количество внутренних напряжений и повышается плотность дислокаций в материале, что приводит к резкому увеличению прочностных свойств сплава и падению пластических.
Сравнивая характеристики свинцово-кальциевых лент с характеристиками ранее изученных нами свинцово-сурьмянистых сплавов [2], следует отметить, что механическая прочность свинцово-кальциевых лент на 30-35 % выше, чем у сплава РЬ8Ь1.88е, применяемого для получения литых токоотводов.
В завершение проводились исследования зависимости механических свойств свинцовокальциевых сплавов и лент от времени старения.
В ходе исследований получены следующие результаты: с увеличением срока старения прочностные свойства (ов) сплавов и лент возрастают, пластические свойства (5) уменьшаются. Наиболее интенсивное изменение свойств отмечено у сплава РЬСа0.058п1.1 и лент, прокатанных из него. При этом прокатка свинцово-кальциевых сплавов с деформацией более 90 % уменьшает интенсивность изменения механических свойств при старении.
Сравнивая характеристики свинцово-кальциевых лент с характеристиками ранее изученных нами свинцово-сурьмянистых сплавов [2], следует отметить, что интенсивное изменение механических свойств при старении происходит только у сплавов РЬ8Ь1,88е и РЬСа0,058п1,1 (и ленты из него). Например, временное сопротивление разрыву возрастает на 20-30 % для сплава РЬ8Ь1,88е и в 2,5.2,7 раза для сплава РЬСа0,058п1,1 (возрастает на 20.25 % для ленты из этого сплава). Относительное удлинение для сплава РЬ8Ь1,88е снижается на 45.55 %, для сплава РЬСа0,058п1,1
- на 55.60 %. При этом относительное удли-
нение свинцово-кальциевых лент снижается незначительно.
Существенное различие в интенсивности изменения механических свойств сплавов от свойств лент при дисперсионном твердении является следствием различной степени иска-женности кристаллографической структуры материала. Как уже ранее указывалось, при получении ленты в результате прокатки сплава повышается плотность дислокаций в материале и накапливается большое количество внутренних напряжений. Это приводит к существенному замедлению процессов выделения из твердого раствора свинца кальция, олова и образования интерметаллических фаз на их основе, являющихся основной причиной изменения механических свойств сплавов в процессе дисперсионного твердения.
Выводы
Прокатка свинцово-кальциевых сплавов с деформацией более 90 % повышает их прочностные и снижает пластические свойства. Рост прочностных свойств при холодной деформации сплава РЬСа0,058п1,1 значительно выше, чем сплава РЬСа0,18п0,3 по сравнению с исходными значениями. Существенное различие в величине характеристик механических свойств до и после деформации у свинцовокальциевых сплавов с различным содержанием кальция и олова является следствием различий в их кристаллической структуре.
Механические свойства свинцово-сурьмянистых и свинцово-кальциевых сплавов зависят от температуры литейной формы: с повышением температуры литейной формы (снижением переохлаждения сплава в процессе кристаллизации) прочностные свойства снижаются (ов уменьшается), пластические свойства возрастают (5 увеличивается). В исследованном диапазоне температур литейной формы 60.170 °С наибольшему влиянию температуры кристаллизации подвержен сплав РЬСа0,18п0,3, наименьшему - сплав РЬСа0,058п1,1. Свинцовосурьмянистые сплавы изменяют свои механические свойства в указанном диапазоне температур относительно незначительно.
Сплав РЬ8Ь1,88е, свинцово-кальциевые сплавы и свинцово-кальциевые ленты из них, используемые для производства токоотводов,
являются стареющими и изменяют свои механические свойства при дисперсионном твердении. С увеличением срока дисперсионного твердения прочностные свойства сплавов и лент возрастают (ов увеличивается), пластические свойства падают (S уменьшается). Наиболее интенсивное изменение прочностных свойств с увеличением времени старения отмечено у сплава PbCa0,05Sn1,1 и лент, прокатанных из него. Механические свойства сплава PbCa0,1Sn0,3 после трех дней естественного старения практически не изменяются.
Прокатка свинцово-кальциевых сплавов с деформацией более 90 % уменьшает интенсивность изменения механических свойств при дисперсионном твердении.
По результатам исследования механических свойств свинцовых сплавов, используемых в аккумуляторном производстве МНПК «ВЕСТА», их зависимостей от температуры литейной формы, времени дисперсионного твердения для повышения качества сплавов, совершенствования технологических параметров их использования, повышения производительности агрегатов и снижения себестоимости продукции можно сделать следующие предложения:
- при получении полосы для прокатки отрицательной ленты из сплава PbCa0,1Sn0,3 целесообразно увеличить температуру кристаллизации сплава за счет уменьшения водяного охлаждения колеса-кристаллизатора до уровня температуры выходящей полосы 120.160 °С вместо 80.120 °С. Повышение температуры колеса-кристаллизатора (снижение переохлаждения при кристаллизации сплава) приводит к снижению прочностных и повышению пластических свойств полосы, что позволит снизить усилия при прокатке ее в тонкую ленту;
- учитывая то, что прочностные свойства сплава PbCa0,1Sn0,3 на 25 % выше, чем у сплава PbSb1.8Se, с точки зрения прочности, масса литых токоотводов из сплава PbCa0,1Sn0,3 может быть снижена на 25 % по сравнению с аналогичными токоотводами из сплава PbSb1,8Se;
- учитывая незначительное изменение механических свойств сплава PbCa0,1 Sn0,3 в ходе естественного старения, минимальное время хранения литых токоотводов может быть снижено до 3 дней, максимальное - увеличено до более 30 дней.
На основании полученных данных предложены усовершенствования способа получения токоотводов для изготовления свинцовокислотных аккумуляторных батарей VRLA типа. Содержание усовершенствованного нами способа получения токоотводов составляют все перечисленные результаты и технологические предложения. Эти усовершенствования позволят уменьшить износ технологического оборудования и снизить себестоимость продукции при сохранении всех эксплуатационных ее характеристик.
В качестве перспективы дальнейших исследований мы планируем изучить влияние состава свинцовых сплавов, а также геометрических и электрических параметров аккумуляторов на механическую прочность и коррозионную стойкость межэлементных соединений свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Русин, А. Свинцовые сплавы для современных аккумуляторов. Теория и практика / А. Русин, Л. Хегай, С. Токарчук. - Владивосток : Даль-наука, 2008. - 221 с.
2. Способ получения токоотводов для изготовления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей / В. А. Дзензерский, Ю. И. Казача, С. В. Шнуровой, В. А. Иванов, Е. В. Ларены-шев, С. В. Бурылов, В. Ю. Скосарь // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта : тез. докл. 71 Международной на-уч.-практической конф. (14-15 апреля 2011 г.). -Днепропетровск, 2011. - С. 131-132.
3. Lin, Wei. PbO2-SnO2 Composite Anode with Interconnected Structure for the Electrochemical Incineration of Phenol / Wei Lin // Russian Journal of Electrochemistry. - 2011. - Vol. 47, № 12. - 1394 p.
4. Prengaman, R. David. Challenges from corrosion-resistant grid alloys in lead acid battery manufacturing. / R. David Prengaman // Journal of Power Sources. - 2001. - Vol. 95. - P. 224-233.
5. Prengaman, R. David. The Metallurgy and Performance of Cast and Rolled Lead Alloys for Battery Grids / R. David Prengaman // The Battery Man. - 1997. - September. - P. 16-36.
6. Productions and expluetations problems of lead-acid batteries / D. A. J. Rand, D. P. Boden, C. S. Lakshmi, R. F. Nelson, R. D. Prengaman // Источники питания. - 2002. - № 107. -С. 280-300.
7. Rand, D. A. J. Valve-regulated Lead-Acid Batteries.
/ D. A. J. Rand. - Amsterdam : ELSEVIER, 2004. -575 p.
8. Vityaz, P. A. The Intensifying Effect of Carbon Nanoparticles on Formation of Microarc Coatings
Ю. І. КАЗАЧА, С. В. ШНУРОВИЙ, В. А. ІВАНОВ, В. А. ДЗЕНЗЕРСЬКИЙ1,
С. В. БУРИЛОВ2, В. Ю. СКОСАРЬ3*
1 Відділ надпровідних магнітних систем, Інститут транспортних систем и технологій НАН України «Трансмаг», вул. Писаржевського, 5, г. Дніпропетровськ, Україна, 49005, тел. +38 (056) 370 22 03, ел. пошта itst@westa-inter.com
2 Відділ електротехнічних комплексів транспортних засобів, Інститут транспортних систем и технологій НАН України «Трансмаг», вул. Писаржевського, 5, г. Дніпропетровськ, Україна, 49005, тел. +38 (056) 370 22 03, ел. пошта burylov@westa-inter. com
3*Відділ електротехнічних комплексів транспортних засобів, Інститут транспортних систем и технологій НАН України «Трансмаг», вул. Писаржевського, 5, г. Дніпропетровськ, Україна, 49005, тел. +38 (056) 370 22 03, ел. пошта svu@westa-inter.com
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ PB-CA-SN СПЛАВІВ І СТРІЧОК ДЛЯ СТРУМОВІДВОДІВ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ СВИНЦЕВО-КИСЛОТНИХ АКУМУЛЯТОРІВ (VRLA)
Мета. Сучасною тенденцією в експлуатації свинцево-кислотних батарей є перехід на використання надійних і безпечних герметизованих VRLA-батарей. Однак, властивості сплавів струмовідводів цих батарей ще недостатньо вивчені. Це гальмує застосування їх у залізничному транспорті. Метою роботи є дослідження залежності механічних властивостей сплавів струмовідводів від температурних умов виливка, деформації прокатки й часу старіння. Методика. Визначалися механічні властивості сплавів і струмовідводів на стандартній розривній машині Р-0,5. Результати. Прокатка свинцево-кальцієвих сплавів з деформацією більше 90 % підвищує їхню міцність і знижує пластичність. З підвищенням температури ливарної форми (у діапазоні 60...170°С) міцність свинцево-кальцієвих і свинцево-сурм'янистих сплавів зменшується, пластичність збільшується: найбільше це виражено для сплаву PbCa0,1Sn0,3, найменш - для PbCa0,05Sn1,1. Міцність свинцево-кальцієвих і свинцево-сурм'янистих сплавів збільшується, пластичність зменшується зі збільшенням строку старіння: найбільше це виражено для сплаву PbCa0,05Sn1,1 і стрічок з нього. Наукова новизна. Встановлено, що зниження ступеня переохолодження сплавів при кристалізації приводить до зниження їхньої міцності й зростанню пластичності. Сполука й структура сплавів сильно впливають на динаміку їх старіння. Практична значимість. Пропонується збільшити температуру кристалізації сплаву для стрічки негативних струмовідводів до 120.160 °С замість 80.120 °С, що підвищить пластичність стрічки й зменшить спрацювання устаткування; замінити сплав литих струмовідводів замість PbSb1,8Se на PbCa0,1Sn0,3, що дозволить зменшити масу їх на 25 % при збереженні міцності; діапазон старіння литих зі сплаву PbCa0,1Sn0,3 струмовідводів розширити до 3.30 доби, що скоротить виробничі витрати. Все разом це дозволить зменшити зношування технологічного встаткування й знизити собівартість продукції при збереженні її характеристик.
Ключові слова: свинцево-кальцієві сплави; механічні властивості; VRLA-батареї; прокатка; старіння; кристалізація
Yu. I. KAZACHA, S. V. SHNUROVOY, V. A. IVANOV, V. A. DZENZERSKIY1,
S. V. BURYLOV2, V. YU. SKOSAR3*
1 Dep. “Superconducting Magnetic System”, Institute of Transport Systems and Technologies NAS of Ukraine «Transmag», Pisarzhevskogo Str, 5, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49005, tel. +38 (056) 370 22 03, e-mail itst@westa-inter.com
2 Dep. “Electrical Complexes of Transport Vehicles”, Institute of Transport Systems and Technologies NAS of Ukraine «Transmag», Pisarzhevskogo Str, 5, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49005, tel. +38 (056) 370 22 03, e-mail burylov@westa-inter.com
3*Dep. “Electrical Complexes of Transport Vehicles”, Institute of Transport Systems and Technologies NAS of Ukraine «Transmag», Pisarzhevskogo Str, 5, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49005, tel. +38 (056) 370 22 03, e-mail svu@westa-inter.com
on Aluminum Alloys / P. A.Vityaz, A. I. Komarov, V. I. Komarova // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. - 2012. - Vol. 48, №. 7. -780 p.
RESEARCH OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF PB-CA-SN ALLOYS AND TAPES FOR CURRENT LEADS IN SEALED LEAD-ACID BATTERIES (VRLA)
Purpose. The modern trend in lead-acid battery industry is the changeover to reliable and safe leak-proof VRLA batteries. However, the properties of grid alloys of these batteries are still insufficiently studied, that hampers application of these batteries at railway transport. The purpose of this work is the research of dependence of mechanical properties of grid alloys on temperature conditions of casting, deformation of rolling and ageing time. Methodology. Mechanical properties of alloys and grids have been defined at standard tensile testing machine R-0,5. Findings. The rolling of lead-calcium alloys with deformation more than 90% raises their durability and reduces their plasticity. When rising the temperature of the casting moulds (in range 60-170°С) the durability of lead-calcium and lead-antimony alloys decreases, and the plasticity increases, that are mostly evident for PbCa0.1Sn0.3 alloy, and least of all - for PbCa0.05Sn1.1 alloy. Durability of lead-calcium and lead-antimony alloys increases and plasticity decreases with increasing the time of ageing: this is mostly evident for alloy PbCa0.05 Sn1.1 and strips made from it. Originality. It was determined that decrease of alloys overcooling at crystallization results in drop of their durability and increase of plasticity. The composition and structure of alloys strongly influence dynamics of their ageing. Practical value. Authors proposed: a) to increase the temperature of crystallization of alloy for negative grid strip to 120-160°С instead of 80-120°С, that will raise plasticity of strip and reduce deterioration of the equipment; b) to replace PbSb1.8Se alloy of cast grids by PbCa0.1Sn0.3 alloy, that will allow reducing weight of grids by 25 % at the same durability; c) to increase range of ageing of grids cast from PbCa0.1Sn0.3 alloy to 3-30 days that reduces the production costs. It’s all taken together will reduce deterioration of the process equipment and cut down production cost at conservation of characteristics of production.
Keywords: lead-calcium alloys; mechanical characteristics; VRLA batteries; rolling; ageing; crystallization
REFERENCES
1. Rusin A.I., Khegay L.A., Tokarchuk S.S. Svintsovyye splavy dlya sovremennykh akkumulyatorov. Teoriya i praktika [Lead alloys for advanced batteries. Theory and practice]. Vladivostok, Dalnauka Publ., 2008. 221 p.
2. Dzenzerskiy V.A., Kazacha Yu.I., Shnurovoy S.V., Ivanov V.A., Larenyshev Ye.V., Burylov S.V., Skosar V.Yu. Sposob polucheniya tokootvodov dlya izgotovleniya svintsovo-kislotnykh akkumulyatornykh batarey [A method of producing current leads for the manufacture of lead-acid storage batteries]. Tezisy dokladov 71 mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii „Problemy i perspektivy razvitiya zheleznodorozhnogo transporta” [Proc. of the 71 Int. Scientific and Practical Conf. “Problems and prospects of railway transport development”]. Dnepropetrovsk, 2011, pp. 131-132.
3. Lin Wei. PbO2-SnO2 Composite Anode with Interconnected Structure for the Electrochemical Incineration of Phenol. Russian Journal of Electrochemistry, 2011, vol. 47, no. 12, 1394 p.
4. Prengaman R. David. Challenges from corrosion-resistant grid alloys in lead acid battery manufacturing. Journal of Power Sources, 2001, vol. 95, pp. 224-233.
5. Prengaman, R. David. The Metallurgy and Performance of Cast and Rolled Lead Alloys for Battery Grids The Battery Man, 1997, September, pp. 16-36.
6. Rand D.A.J., Boden D.P., Lakshmi C.S., Nelson R.F., Prengaman R.D. Productions and expluetations problems of lead-acid batteries. Istochniki pitaniya - Power Supplies, 2002, no. 107, pp. 280-300.
7. Rand D.A.J. Valve-regulated Lead-Acid Batteries. Amsterdam, ELSEVIER Publ., 2004. 575 p.
8. Vityaz P.A. The Intensifying Effect of Carbon Nanoparticles on Formation of Microarc Coatings on Aluminum Alloys. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2012, vol. 48, no. 7, p. 780.
Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. Л. А. Манашкиньїм (США); д.т.н. В. Л. Горобцом (Украйна).
Поступила в редколлегию 24.01.2013 Принята к печати 02.04.2013
