[發明專利]超高精度、超薄壁的鋁方管的制備方法

在審

• 申請號: 202111211455.4
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113926933A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 周秋芳
• 申請（專利權）人: 宏管熱交換科技（江蘇）有限公司
• 主分類號: B21D39/20
• 分類號: B21D39/20
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 崔立青

本發明公開了一種超高精度、超薄壁的鋁方管的制備方法，其包括如下步驟：(1)生產管坯：采用擠壓的方式獲得管坯；(2)冷脹：沿一直線方向，將冷脹模從管坯的內腔中穿過，使管坯膨脹到設定的尺寸和形位公差，獲得鋁方管；冷脹模的材料為硬質合金鋼；其中冷脹模的工作面的尺寸公差和形位公差均高于鋁方管的設定標準。該制備方法不但能夠有效地提高材料利用率，還能夠有效地提高生產效率，最終達到大幅度降低成本的目的。

技術領域

本發明涉及一種超高精度、超薄壁的鋁方管的制備方法。

背景技術

目前，新能源汽車用鋰電池的殼體，大部分采用鋁質方管作為它的殼體，例如可以采用截面尺寸為100mm*50mm*0.5mm的鋁質方管作為鋰電池的殼體，但是由于鋁質方管的壁厚較薄，且要求高精度，因此，無法采用常規的擠壓方式進行生產，即使生產成功，其公差范圍和形位公差也很難達到要求。

因此，目前的鋰電池的方形鋁殼仍采用傳統的方法進行制備，具體步驟為：熱擠壓→冷拔→去頭尾→再冷拔→再去頭尾→再冷拔。但這種方法缺點較多，主要有：

1、加工過程長，工序多，加工成本極高。

2、由于方管不能用盤拉的工藝方式，只能用直拉的方式，而直拉的方式，其長度最長只能達到10米，因此，每一次冷拔前都要鋸去頭尾，并且在冷拔后由于長度加長，又需要分為兩根方管進行再次冷拔，這導致材料的利用率極低，一般最多只能達到40-50％的成品率，導致鋰電池用鋁質方管的成本居高不下。

3、由于鋁管在冷拔后，會產生冷作硬化現象，而如果鋁管不能達到0.1毫米的垂直度、平面度和平行度，那么就只能報廢，另外由于方管的壁厚極薄，無法采用整形的方式來提高上述指標，因此采用冷拔的方式來生產鋰電池用鋁質方管，具有極大的不確定性。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種超高精度、超薄壁的鋁方管的制備方法，其包括如下步驟：

(1)生產管坯：采用擠壓的方式獲得管坯；

(2)冷脹：沿一直線方向，將冷脹模從管坯的內腔中穿過，使管坯膨脹到設定的尺寸和形位公差，獲得鋁方管；冷脹模的材料為硬質合金鋼；

其中冷脹模的工作面的尺寸公差和形位公差均高于鋁方管的設定標準。

本申請中，設置了專門的冷脹模，對采用擠壓方式所制成的管坯進行冷脹，在冷脹時，利用管坯的塑性能夠一次性地獲得尺寸公差和形位公差均符合設定標準的鋁方管。在進行冷脹時，管坯外部處于自由狀態，能夠自由地伸長，在冷脹過程中，不但能夠對管坯的尺寸公差和形位公差進行矯正，還可以對管坯進行擴徑，對管坯的壁厚進行調整。利用本申請，能夠利用現有技術中成熟的鋁管擠壓技術，獲得管坯，再利用冷脹方法，獲得鋁方管。該制備方法不但能夠有效地提高材料利用率，還能夠有效地提高生產效率，最終達到大幅度降低成本的目的。

利用本申請能夠使鋁方管的尺寸公差的正負值均小于0.1mm，形位公差小于0.1mm。

進一步，在冷脹過程中，管坯及冷脹模的溫度均為常溫。在常溫下，即可完成對管坯的冷脹，免去對管坯及冷脹模的溫度調整，可以省去相應的調溫費用。本申請中的常溫是指10-35℃的溫度。

進一步，冷脹模的移動速度為5-200mm/s。具體的移動速度可以根據管坯的不同規格或材質進行選擇。

在上述移動速度下，在保證冷脹效率的同時，可以有效地避免冷脹過程中，管坯由于未完成塑性形變而產生回縮，在冷脹過程中，管坯同時具有塑性形變和彈性形變，移動速度過快，部分彈性形變未完全轉化為塑性形變，使管坯產生回縮，影響鋁方管的尺寸穩定性。

進一步，為避免冷脹幅度過大，使鋁方管變脆，影響質量，經過冷脹后，管坯的內腔的截面的第一側邊A形成為鋁方管的內腔的截面的第一側邊B，管坯的內腔的截面的第二側邊A形成為鋁方管的內腔的截面的第二側邊B；