Решения для производства и штамповки никелевых вкладок

Проще говоря, никелевая полоса — это тонкая металлическая лента, изготовленная из никеля или никелированных материалов.

В промышленной и электронной сфере DIY его основным применением является разъем для аккумуляторных блоков. Если вы когда-либо разбирали батарею ноутбука, аккумуляторную батарею электромобиля или блок питания, то серебряные металлические полоски, соединяющие отдельные цилиндрические батареи (например, 18650), представляют собой никелевые полоски.

1. Два основных типа никелевых полосок.

Чистый никель

Состав: Чистота обычно превышает 99,6% (обычные сорта: N6 или N4).

Особенности: Чрезвычайно низкое внутреннее сопротивление, устойчивость к ржавчине, высокая коррозионная стойкость и относительно мягкая текстура.

Применение: Используется для аккумуляторных батарей с высоким выходным током (например, электроинструментов, электромобилей), поскольку он выделяет меньше тепла.

Никелированная сталь

Состав: Сердечник - обычная сталь (железо) с тонким слоем никеля, нанесенным гальваническим способом на поверхность.

Особенности: Более высокое внутреннее сопротивление, чем у чистого никеля; склонен к выделению тепла. Если поверхностное покрытие повреждено, внутренняя сталь заржавеет. Текстура более жесткая.

Применение: Используется для слаботочных недорогих аккумуляторных блоков (например, стандартных блоков питания, игрушек).

Никелевые ленты (и их варианты, такие как никелированная сталь) используются в широком спектре применений. Хотя большинство людей знакомы с подключением аккумуляторов, они необходимы во многих областях, от прецизионных медицинских приборов до аэрокосмической отрасли.

Чтобы было понятнее, я разделил области применения на три основные категории:

1. Основной сектор: подключение аккумуляторной батареи (наиболее распространенное)

В настоящее время это крупнейший рынок никелевых полос. Будь то чистый никель или сталь с покрытием, основная роль здесь заключается в том, чтобы служить мостом для передачи тока.

Силовые аккумуляторные батареи (электромобили/электромобили)

Применение: Соединение сотен или тысяч цилиндрических элементов (например, 18650, 21700, 46800) для формирования аккумуляторных блоков для электромобилей, таких как Tesla.

Требование: необходимо использовать никель высокой чистоты (N6/N4), поскольку ток велик, и даже немного более высокое внутреннее сопротивление может привести к серьезному перегреву.

Электроинструменты и дроны

Применение: дрели, бензопилы, FPV-дроны и другое оборудование, требующее мгновенного разряда высокой мощности.

Требование: Также требуется чистый никель, обычно толще стандартных аккумуляторных лент (например, 0,15–0,3 мм).

Бытовая электроника и хранение энергии

Применение: аккумуляторы для ноутбуков, аккумуляторы для ноутбуков, домашние источники питания для хранения энергии.

Требование: в обычных потребительских товарах (например, недорогих блоках питания) часто используется никелированная сталь для экономии затрат; в высококачественных изделиях используется чистый никель.

2. Прецизионная электроника и связь

В микросхемах и печатных платах никелевые полоски обычно существуют в виде выводных рамок или разъемов.

Выводные рамы

Применение: Материал сердцевины для упаковки полупроводников. Микросхемы внутри чипа подключаются к внешней плате через выводы.

Функция: никелевые сплавы (например, железо-никель) имеют решающее значение, поскольку их коэффициент теплового расширения соответствует кремниевому чипу, предотвращая растрескивание чипа при нагревании.

Электронные разъемы и контакты

Применение: Металлические пружины/контакты внутри мобильных телефонов, реле и переключателей.

Функция: Никель обладает превосходной стойкостью к окислению и эластичностью, обеспечивая хороший контакт даже после десятков тысяч нажатий без ржавчины и отсоединения.

Вакуумные электронные устройства

Применение: Электронные трубки, специальные датчики.

Функция: Чистый никель имеет чрезвычайно низкую дегазацию в вакуумной среде, сохраняя целостность вакуума.

3. Высококлассные и специализированные промышленные отрасли.

Медицинское оборудование

Применение: Соединения аккумуляторов для имплантатов, таких как кардиостимуляторы и нейростимуляторы.

Требование: Должен быть никель сверхвысокой чистоты, с использованием его биосовместимости и коррозионной стойкости, чтобы гарантировать отсутствие ржавления или реакций отторжения внутри человеческого тела.

Химия и покрытие

Применение: Электроды в хлорщелочной промышленности, футеровки химического оборудования.

Функция: Никель обладает чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью к щелочным растворам (например, гидроксиду натрия), которую не может заменить нержавеющая сталь.

Аэрокосмическая промышленность

Применение: Термостойкие детали авиационных двигателей, авиационные аккумуляторные батареи.

Функция: Сохраняет прочность и проводимость даже при высоких температурах.

Мы располагаем более чем 100 комплектными линиями высокоскоростной прецизионной штамповки никелевых листов, которые преобразуют сырье (никелевые рулоны) в готовую продукцию посредством точного производственного процесса с использованием штампов (форм) и высокоскоростных прессов.

Поскольку никелевые пластинки обычно очень тонкие (0,1–0,3 мм), а спрос огромен (миллионы штук), в отрасли почти исключительно используется процесс автоматической непрерывной штамповки.

Вот упрощенная схема этого процесса, представьте себе его как сверхскоростную сборочную линию:

Фаза 1: Подготовка и кормление

Это начало процесса штамповки.

1. Размотка: на разматыватель помещаются огромные дискообразные никелевые рулоны (сырье).

2. Выравнивание: никелевая полоса проходит через правильную машину (состоящую из ряда роликов), чтобы устранить напряжение кривизны рулона, идеально выравнивая полосу.

3. Подача: Сервоподатчик зажимает никелевую полосу и подает ее в пресс-форму с точностью в соответствии с заданным шагом (например, каждый раз ровно на 20 мм вперед).

Ключевой момент: подача должна быть предельно точной, с погрешностями, обычно контролируемыми в пределах 0,01 мм, иначе пробитые отверстия будут смещены.

Этап 2: штамповка сердечника (перфорация)

Именно здесь происходит трансформация. Полоса никеля поступает в высокоскоростной прецизионный пресс (обычно сотни или даже тысячи ударов в минуту) и выполняет ряд действий в прогрессивной матрице.

Матрица обычно имеет несколько станций, каждая из которых в определенном ритме выполняет определенное действие на полоске, очень похожее на нарезку овощей:

1. Прошивка: первая часть штампа пробивает позиционирующие отверстия (для последующего выравнивания станции) и отверстия для отвода тепла/полые отверстия.

2. Формование/тиснение. Если на никелевом выступе требуются выступы (для облегчения точечной сварки), здесь прижимаются формы.

Пример: многие никелевые язычки аккумуляторов имеют небольшие выступающие точки; здесь они создаются.

3. Обрезка/вырубка: на последнем этапе режущее лезвие матрицы опускается, чтобы отрезать готовую форму от ненужной полосы (или обрезать точки соединения).

Этап 3: Постобработка и проверка

Хотя штампованные никелевые язычки имеют свою форму, они еще не готовы к продаже; недостатки необходимо устранить.

1. Удаление заусенцев. В результате штамповки на краях остаются острые микроскопические металлические заусенцы. Обычно их удаляют с помощью барабанной обработки или химической очистки, чтобы заусенцы не пробили изоляцию батареи и не вызвали короткое замыкание.

2. Очистка и сушка: смойте масло для штамповки, чтобы поверхность была чистой. Если на поверхности есть масло, заказчик столкнется с проблемами слабых сварных швов при точечной сварке.

3. Визуальный осмотр (ПЗС). Наш завод использует высокоскоростные камеры (ПЗС) для автоматического фотографирования и проверки размеров, проверки отсутствия отверстий и обнаружения деформации.

4. Упаковка:

Навалом: Незакрепленная упаковка в коробках.

Лента и катушка: если клиент использует автоматизированные машины для наклеивания никелевых язычков, мы аккуратно упаковываем язычки в несущие ленты, подобно поясу для боеприпасов.

Резюме: Что самое важное в этом процессе?

Если вы покупатель или инвестор оборудования, сосредоточьтесь на этих трех моментах:

1. Точность пресс-формы/матрицы. Если пресс-форма плохая, на штампованных никелевых выступах будут заусенцы, что представляет собой серьезную угрозу безопасности при сборке батареи.

2. Нажмите «Скорость». Это соответствует емкости. Использование портального высокоскоростного пресса (500-1000 ударов/мин) в несколько раз эффективнее стандартного пресса (100 ударов/мин), что приводит к чрезвычайно низким затратам.

3. Удаление/очистка масла: об этом часто упускают из виду. Если никелевые пластины не промыть начисто, на заводе по производству аккумуляторов в процессе точечной сварки возникнут искры и ложная сварка (слабые соединения).