專利名稱：電解鋁用電極的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電解鋁用電極，特別是鋼鋁結合的電解鋁用電極。
背景技術：
眾所周知，電解鋁在生產過程中要用到電極，電極的鋼板與鋁板的連接一般采用爆炸焊接方法進行，然后將鋁材質的導電桿用亞弧焊接的方法與鋁板連接在一起。要實現鋁材質導電桿與鋼板的連接制造，至少要用上述兩種焊接方法，而且爆炸焊接方法會產生聲、光、氣的污染，且不安全；氬弧焊接的方法也存在著“鋁氣”污染問題；而且上述兩種焊接方法的多道工序使得電極的生產效率低，制造成本高。
發明內容
為了克服現有技術焊接方法帶來的聲、光、氣污染、不安全以及生產效率低，制造成本高的不足，本發明提供一種電解鋁用電極，它是用擠壓摩擦焊接方法一次性將鋼材與鋁材連接在一起。
本發明解決技術問題所采用的技術方案是一種電解鋁用電極，其特征在于用下述方法制造1)在鋼板1一端的中心加工螺紋孔4并將口部加工成園角8，在鋼板1另一端的中心加工一個與螺紋孔4相通的排氣孔7；2)準備鋁棒2，鋁棒2的直徑稍大于螺紋孔4的直徑，并平整端面；3)將鋼板1裝夾在擠壓摩擦焊機旋轉端有夾具里，鋁棒2裝夾在擠壓摩擦焊機移動端的夾具里，在擠壓摩擦焊機的力能作用下，鋁棒2被擠入鋼板1的螺紋孔4中，該過程的工藝參數為主軸轉速n400～1200r/min；摩擦時間tm3～10秒；摩擦壓力Pm10～100MPa；頂鍛壓力Pd12～150MPa；保壓時間tw2秒。
本發明相比現有技術的優點在于，由于采用擠壓摩擦焊接方法完成鋁材質導電桿與鋼板的連接，取代當前電解鋁電極連接采用的爆炸焊接加氬弧焊接的制造方法，操作簡便，無聲、光、氣的污染，工序少，效率高，安全可靠。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
附圖是本發明實施例的結構示意圖。
圖中，1-鋼板，2-鋁棒，3、5、6-連接面，4-螺紋孔，7-排氣孔，8-園角。
具體實施例方式
實施例1參照圖1，在鋼板1一端的中心加工一個M20，深為20螺紋孔4；根據需要將鋁棒2按與螺紋孔4相匹配、大于螺紋孔4的直徑和適當的長度下好料，并平整端面。為了減少鋁棒2被擠入鋼板1螺紋孔4里的阻力，可將螺紋孔4口部加工成一定園角半徑的園角8，并在鋼板1另一端的中心加工一個很小的排氣孔7，與螺紋孔4的底部相通。將鋼板1裝夾在擠壓摩擦焊機旋轉端有夾具里，鋁棒2裝夾在擠壓摩擦焊機移動端的夾具里，在摩擦焊機的力能作用下，鋁棒2被擠入鋼板1的螺紋孔4中，該過程的工藝參數為主軸轉速n400r/min；摩擦時間tm3秒；摩擦壓力Pm10MPa；頂鍛壓力Pd12MPa；保壓時間tw2秒。在擠壓摩擦焊機的力能作用下，鋼板1與鋁棒2連接面3、5、6附近的溫度將達到450℃，鋁棒2迅速達到塑性變形溫度，被擠入鋼板1的螺紋孔4里，其連接面3、5、6附近的鋼鋁都會產生不同強度的塑性變形、從而完成焊合連接。
實施例2參照圖1，在鋼板1一端的中心加工一個M40，深為25mm螺紋孔4；根據需要將鋁棒2按與螺紋孔4相匹配、大于螺紋孔4的直徑和適當的長度下好料，并平整端面。為了減少鋁棒2被擠入鋼板1螺紋孔4里的阻力，可將螺紋孔4口部加工成一定園角半徑的園角8，并在鋼板1另一端的中心加工一個很小的排氣孔7，與螺紋孔4的底部相通。將鋼板1裝夾在擠壓摩擦焊機旋轉端有夾具里，鋁棒2裝夾在擠壓摩擦焊機移動端的夾具里，在摩擦焊機的力能作用下，鋁棒2被擠入鋼板1的螺紋孔4中，該過程的工藝參數為主軸轉速n800r/min；摩擦時間tm7秒；摩擦壓力Pm70MPa；頂鍛壓力Pd100MPa；保壓時間tw2秒。在擠壓摩擦焊機的力能作用下，鋼板1與鋁棒2連接面3、5、6附近的溫度將達到500℃，鋁棒2迅速達到塑性變形溫度，被擠入鋼板1的螺紋孔4里，其連接面3、5、6附近的鋼鋁都會產生不同程度的塑性變形、從而完成焊合連接。
實施例3參照圖1，在鋼板1一端的中心加工一個M60，深為30mm螺紋孔4；根據需要將鋁棒2按與螺紋孔4相匹配、大于螺紋孔4的直徑和適當的長度下好料，并平整端面。為了減少鋁棒2被擠入鋼板1螺紋孔4里的阻力，可將螺紋孔4口部加工成一定園角半徑的園角8，并在鋼板1另一端的中心加工一個很小的排氣孔7，與螺紋孔4的底部相通。將鋼板1裝夾在擠壓摩擦焊機旋轉端的夾具里，鋁棒2裝夾在擠壓摩擦焊機移動端的夾具里，在摩擦焊機的力能作用下，鋁棒2被擠入鋼板1的螺紋孔4中，該過程的工藝參數為主軸轉速n1200r/min；摩擦時間tm10秒；摩擦壓力Pm100MPa；頂鍛壓力Pd150MPa；保壓時間tw2秒。在擠壓摩擦焊機的力能作用下，鋼板1與鋁棒2連接面3、5、6附近的溫度將達到450～550℃，鋁棒2迅速達到塑性變形溫度，被擠入鋼板1的螺紋孔4里，其連接面3、5、6附近的鋼鋁都會產生不同程度的塑性變形、從而完成焊合連接。
經上述擠壓摩擦焊接后的鋼鋁電極毛坯，再根據用戶的不同要求將鋁棒2的非焊接端銑成方形或矩形截面。
經測試，用擠壓摩擦焊接方法制造電解鋁用電極的鋼鋁接頭，其承載能力可達到700～900kN。
權利要求
1.一種鋼鋁結合的電解鋁用電極，其特征在于用下述方法制造1)在鋼板(1)一端的中心加工螺紋孔(4)并將口部加工成園角(8)，在鋼板(1)另一端的中心加工一個與螺紋孔(4)相通的排氣孔(7)；2)準備鋁棒(2)，鋁棒(2)的直徑稍大于螺紋孔(4)的直徑，并平整端面；3)將鋼板(1)裝夾在擠壓摩擦焊機旋轉端的夾具里，鋁棒(2)裝夾在擠壓摩擦焊機移動端的夾具里，在摩擦焊機的力能作用下，鋁棒(2)被擠入鋼板(1)的螺紋孔(4)中，該過程的工藝參數為主軸轉速n400～1200r/min；摩擦時間tm3～10秒；摩擦壓力Pm10～100MPa；頂鍛壓力Pd12～150MPa；保壓時間tw2秒。
全文摘要
本發明公開了一種電解鋁用電極，用下述方法制造先在鋼板(1)一端的中心加工螺紋孔(4)并將口部加工成圓角(8)，在鋼板(1)另一端的中心加工一個與螺紋孔(4)相通的排氣孔(7)；準備鋁棒(2)，鋁棒(2)的直徑稍大于螺紋孔(4)的直徑，并平整端面；將鋼板(1)裝夾在擠壓摩擦焊機旋轉端的夾具里，鋁棒(2)裝夾在擠壓摩擦焊機移動端的夾具里，在摩擦焊機的力能作用下，鋁棒(2)被擠入鋼板(1)的螺紋孔(4)中，該過程的工藝參數為主軸轉速n400～1200r/min；摩擦時間tm3～10秒；摩擦壓力Pm10～100MPa；頂鍛壓力Pd12～150MPa；保壓時間tw2秒。本發明相比現有技術方法簡便，無聲、光、氣的污染，工序少，效率高，安全可靠。
文檔編號C25C3/12GK1624204SQ200410073190
公開日2005年6月8日 申請日期2004年10月25日 優先權日2004年10月25日
發明者唐才榮, 李淼泉 申請人:西北工業大學