[發(fā)明專(zhuān)利]超聲波輔助下的軟金屬切割

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980082356.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113195181A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·阿穆澤加;P·布沙爾;N·特科特;F·佩龍;D·勒布朗;K·扎吉布
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 魁北克電力公司
• 主分類(lèi)號(hào): B26D7/08
• 分類(lèi)號(hào): B26D7/08;B26D7/00;H01M10/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

用于切割軟金屬的方法，包括使用能夠通過(guò)超聲波振動(dòng)啟動(dòng)的切割工具。所述方法用于切割在電化學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備的制造中使用的部件，例如，鋰電池。這些部件包含陽(yáng)極、陰極、固體電解質(zhì)、集電器和隔板。所述方法還用于制造和/或表征電化學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備的系統(tǒng)中。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2018年12月13日提交的加拿大申請(qǐng)第3,027,620號(hào)的優(yōu)先權(quán)。加拿大申請(qǐng)3,027,620的內(nèi)容通過(guò)引用并入本申請(qǐng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及一種切割軟金屬的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種使用系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括通過(guò)超聲波振動(dòng)啟動(dòng)的切割刀片，用于切割軟金屬。根據(jù)本發(fā)明的方法用于切割在電化學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備的制造中使用的部件，例如，鋰電池。這些部件包含陽(yáng)極、陰極、固體電解質(zhì)、集電器以及隔板。

背景技術(shù)

超聲波是一種機(jī)械彈性波，其通過(guò)流體、固體、氣體或液體介質(zhì)傳播。超聲波的頻率范圍在16,000到10,000,000赫茲之間。此類(lèi)頻率太高而無(wú)法被人耳感知。

超聲波有幾種工業(yè)應(yīng)用。例如，它用于零件的無(wú)損測(cè)試。超聲波還用于直接影響生物的領(lǐng)域，諸如醫(yī)學(xué)超聲、外科手術(shù)(動(dòng)脈疏通、髖關(guān)節(jié)置換、抽脂等)。超聲波的其他應(yīng)用領(lǐng)域包含混合以其他方式難以混合的流體、清潔零件、煙氣除塵、焊接塑料和金屬、機(jī)械加工[1]。

術(shù)語(yǔ)“超聲波”也還可用于描述技術(shù)援助流程。例如，輔助精密研磨、切割(車(chē)削、鉆孔、銑削)、電蝕、注射、擠壓等。在這些輔助過(guò)程中，方法的物理原理保持不變。超聲波振動(dòng)通過(guò)減少摩擦條件或通過(guò)創(chuàng)造所需的強(qiáng)烈條件來(lái)提高性能[1]。

可以用不同的機(jī)制將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，用于超聲波發(fā)生器的開(kāi)發(fā)。這些機(jī)制例如包含電動(dòng)效應(yīng)、靜電效應(yīng)、磁效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、電致伸縮效應(yīng)、壓電效應(yīng)[1]。

當(dāng)輔助切割時(shí)，超聲波可顯著降低切割力、改善表面光潔度以及減少所用工具的磨損[1]。此外，材料對(duì)所用工具的粘附性較低。

切割是一種用工具(通常稱(chēng)為切割工具)進(jìn)行尺寸縮小的機(jī)械操作，它允許根據(jù)精確的幾何形狀分割固體材料，以獲得尺寸縮小的塊件，或分離不同的零件[2]。

超聲波在諸如焊接和醫(yī)學(xué)成像等非常先進(jìn)的技術(shù)中已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間。超聲波技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于食品的切割，例如，糕點(diǎn)的切割[3]。這項(xiàng)技術(shù)在這一領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且現(xiàn)在為與切割軟、粘、耐嚼、易碎和/或異構(gòu)食品相關(guān)的問(wèn)題提供了多種解決方案[2]。

超聲波本身不作為切割工具使用。超聲波用于改善切割工具(例如，由裁切機(jī)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的刀片)的性能。因此，超聲波被應(yīng)用于刀片。所述刀片可以具有特定的幾何形狀。

通常，為了產(chǎn)生超聲波，60Hz的電流通過(guò)發(fā)生器轉(zhuǎn)換成20kHz的電流。該發(fā)生器將激發(fā)由四層陶瓷組成的壓電體。該陶瓷在每秒20,000次的電效應(yīng)下縮回，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能由助推器放大并傳輸?shù)降镀?。通過(guò)以高頻(20kHz)振動(dòng)，該刀片產(chǎn)生振幅為50μm至100μm的微位移。然后，刀片線受到大約10⁵g的大機(jī)械加速度，這導(dǎo)致刀片下的材料斷裂。放大倍數(shù)取決于要加工的產(chǎn)品：產(chǎn)品越軟，放大倍數(shù)越小。與刀片的該振動(dòng)并行，切割工具下降。因此，切割時(shí)不會(huì)壓縮產(chǎn)品，也不會(huì)產(chǎn)生摩擦，這使得即使是非常粘或非常易碎的產(chǎn)品也能獲得漂亮的切割表面[2]。

超聲波輔助切割技術(shù)可以輕松切割難以切割的材料。此類(lèi)材料包含碳材料、橡膠、熱塑性塑料、皮革、織物、非織造布、紙、塑料板等。然而，對(duì)于韌性材料(諸如軟金屬)的切割，利用其他技術(shù)(諸如標(biāo)準(zhǔn)切割、電蝕、電化學(xué)[1])通常被認(rèn)為更具成本效益。