负极坩埚坯体边角压不实,分析粉末液压机导向与偏载问题

山东威力重工机床有限公司

3周前

只有设备导向精度达标,再配合合理的布料、加压、排气工艺,才可以让坩埚坯体整体密度趋于一致,消除边角疏松缺陷,降低烧结之后坩埚开裂报废的概率,提升负极石墨坩埚成品合格率。

锂电负极石墨坩埚作为石墨化炉内承载负极材料的关键构件,坯体成型质量直接决定后期成品良率。在碳素粉体压制生产当中,经常出现坩埚边角位置压不实、局部疏松的现象,尤其九孔、方形结构的负极坩埚,四个角部以及孔位周边更容易出现密度偏低的问题。坯体边角疏松,在后续高温烧结工序中,该位置气孔多、致密度不足,受热之后应力集中,极易出现掉角、开裂、局部破损,造成整只坩埚报废。很多生产企业遇到该问题,第一时间会调整模具、修改加压保压参数,但反复调试之后改善效果有限,忽略了液压机导向精度与压制偏载带来的根本性影响。

负极材料石墨坩埚成型液压机

粉末压制过程中,九孔坩埚模具内部填料分布复杂,多孔结构会造成各个位置粉料堆积厚度不一致,滑块下压时,模具各个区域受到的反作用力并不均衡,就会产生侧向偏载力。如果液压机导向系统精度不足,在偏载力的作用下,滑块会发生微小的倾斜偏移,滑块不能保持垂直向下运动。滑块一旦倾斜,模具型腔内部受力就会出现偏差,压力会集中作用在受力大的一侧,而坩埚边角位置得到的压制压力不足,粉体无法被充分压实,最终形成边角疏松、密度不均的坯体。即便压力、保压时间、排气工艺参数全部调试到位,设备导向存在缺陷,依旧无法产出合格坯体。

导向结构是大吨位粉末成型液压机抵御偏载的核心。合格的负极坩埚专用液压机,采用大直径合金钢立柱搭配高精度耐磨导向套,严格控制导向间隙,间隙过大会造成滑块晃动偏移,间隙过小会出现滑块卡滞。设备机身刚性同样至关重要,大吨位压制工况下,如果机身焊接处理不到位,没有做振动时效消除残余应力,受偏载作用力,横梁会发生微量形变,间接带动滑块倾斜,进一步加剧边角压不实的缺陷。普通碳素坩埚液压机导向与机身刚性储备偏低,应对九孔坩埚这种复杂多孔模具的抗偏载能力不足,这也是普通机型很难稳定生产锂电负极坩埚的重要原因。

负极材料石墨坩埚成型液压机

除设备本身硬件之外,生产工况也会放大偏载带来的危害。粉料布料不均匀,模具局部粉料堆积过多,压制时就会产生较大侧向力;模具安装没有找正,模具中心与滑块中心发生偏移,每次压制都会持续产生偏载;压制速度过快,瞬间冲击载荷增大,侧向力瞬间放大,导向系统负荷急剧上升,也会加重坯体边角压不实的问题。

想要改善负极坩埚边角压不实的问题,需要设备硬件与生产工艺双向调整。首先要保障液压机机身刚性,经过振动时效处理消除焊接应力,选用高精度导向副,严格把控导向间隙,提升整机抗偏载能力,从硬件层面抵御压制过程产生的侧向力。生产过程做好模具找正,保证模具中心与滑块中心重合;优化自动布料机构,让模具腔体内粉料分布尽量均匀;合理控制工进压制速度,不宜高速下压,配合分段加压、多次间歇排气工艺,逐步释放粉料内部气体,降低瞬间冲击偏载。

负极材料石墨坩埚成型液压机

部分企业通过加大总吨位试图解决边角疏松,单纯提升设备吨位,并不能抵消滑块偏移带来的受力不均,大吨位设备如果导向设计薄弱,依旧会出现边角压不实。选型时不能只关注设备公称压力,更要重视机身刚性、导向结构、抗偏载设计。只有设备导向精度达标,再配合合理的布料、加压、排气工艺,才可以让坩埚坯体整体密度趋于一致,消除边角疏松缺陷,降低烧结之后坩埚开裂报废的概率,提升负极石墨坩埚成品合格率。

只有设备导向精度达标,再配合合理的布料、加压、排气工艺,才可以让坩埚坯体整体密度趋于一致,消除边角疏松缺陷,降低烧结之后坩埚开裂报废的概率,提升负极石墨坩埚成品合格率。

锂电负极石墨坩埚作为石墨化炉内承载负极材料的关键构件,坯体成型质量直接决定后期成品良率。在碳素粉体压制生产当中,经常出现坩埚边角位置压不实、局部疏松的现象,尤其九孔、方形结构的负极坩埚,四个角部以及孔位周边更容易出现密度偏低的问题。坯体边角疏松,在后续高温烧结工序中,该位置气孔多、致密度不足,受热之后应力集中,极易出现掉角、开裂、局部破损,造成整只坩埚报废。很多生产企业遇到该问题,第一时间会调整模具、修改加压保压参数,但反复调试之后改善效果有限,忽略了液压机导向精度与压制偏载带来的根本性影响。

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粉末压制过程中,九孔坩埚模具内部填料分布复杂,多孔结构会造成各个位置粉料堆积厚度不一致,滑块下压时,模具各个区域受到的反作用力并不均衡,就会产生侧向偏载力。如果液压机导向系统精度不足,在偏载力的作用下,滑块会发生微小的倾斜偏移,滑块不能保持垂直向下运动。滑块一旦倾斜,模具型腔内部受力就会出现偏差,压力会集中作用在受力大的一侧,而坩埚边角位置得到的压制压力不足,粉体无法被充分压实,最终形成边角疏松、密度不均的坯体。即便压力、保压时间、排气工艺参数全部调试到位,设备导向存在缺陷,依旧无法产出合格坯体。

导向结构是大吨位粉末成型液压机抵御偏载的核心。合格的负极坩埚专用液压机,采用大直径合金钢立柱搭配高精度耐磨导向套,严格控制导向间隙,间隙过大会造成滑块晃动偏移,间隙过小会出现滑块卡滞。设备机身刚性同样至关重要,大吨位压制工况下,如果机身焊接处理不到位,没有做振动时效消除残余应力,受偏载作用力,横梁会发生微量形变,间接带动滑块倾斜,进一步加剧边角压不实的缺陷。普通碳素坩埚液压机导向与机身刚性储备偏低,应对九孔坩埚这种复杂多孔模具的抗偏载能力不足,这也是普通机型很难稳定生产锂电负极坩埚的重要原因。

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除设备本身硬件之外,生产工况也会放大偏载带来的危害。粉料布料不均匀,模具局部粉料堆积过多,压制时就会产生较大侧向力;模具安装没有找正,模具中心与滑块中心发生偏移,每次压制都会持续产生偏载;压制速度过快,瞬间冲击载荷增大,侧向力瞬间放大,导向系统负荷急剧上升,也会加重坯体边角压不实的问题。

想要改善负极坩埚边角压不实的问题,需要设备硬件与生产工艺双向调整。首先要保障液压机机身刚性,经过振动时效处理消除焊接应力,选用高精度导向副,严格把控导向间隙,提升整机抗偏载能力,从硬件层面抵御压制过程产生的侧向力。生产过程做好模具找正,保证模具中心与滑块中心重合;优化自动布料机构,让模具腔体内粉料分布尽量均匀;合理控制工进压制速度,不宜高速下压,配合分段加压、多次间歇排气工艺,逐步释放粉料内部气体,降低瞬间冲击偏载。

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部分企业通过加大总吨位试图解决边角疏松,单纯提升设备吨位,并不能抵消滑块偏移带来的受力不均,大吨位设备如果导向设计薄弱,依旧会出现边角压不实。选型时不能只关注设备公称压力,更要重视机身刚性、导向结构、抗偏载设计。只有设备导向精度达标,再配合合理的布料、加压、排气工艺,才可以让坩埚坯体整体密度趋于一致,消除边角疏松缺陷,降低烧结之后坩埚开裂报废的概率,提升负极石墨坩埚成品合格率。

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