苏家林
广西南南铝箔有限责任公司 广西南宁 530031
摘要：本文通过对影响电池箔切边质量的调刀分切工艺和刀具选型等因素进行分析，并验证影响分切质量的影响因素，如分切刀具、下刀角度、下刀深度、下刀位置等，最后总结适应企业生产的最佳调刀分切工艺，为分切切出优良的边部质量提供指导。
关键词：切边质量；电池箔；分切
随着这几年锂电行业的不断发展，行业竞争加大，各个厂家均面临工艺改进瓶颈限制和降成本压力，对原材料供提出越来越高的质量要求，以满足其锂电行业所进行的大压实密度工艺的要求和减少自身切边达到成本的目的。这些调整对锂电池铝箔的分切工艺产生变革性的影响，切边质量成为该产品重点控制的质量指标。
因此，本文在总结多年分切生产经验的基础上，通过经验总结，分析影响铝箔分切切边质量的因素，并对这些影响因素制定对应的验证方案，以确认其最佳的分切工艺，为分切切出优良的边部质量提供技术支持。
1.电池箔切边质量影响因素分析
在铝箔分切生产过程中，影响切边质量的因素较多，有人员操作熟练程度因素、来料板形质量因素、分切工艺水平，分切刀具设备各种原因的影响。操作人员的熟练程度水平、可以通过学习、实操训练不断提高已达到相对统一的水平。来料的板形质量主要受上工序坯料的影响，是分切工序无法无法控制的因素，分切工序只有不断提升自身的分切工艺水平，优化工艺参数以实现一定差异内的来料产品的顺利分切。
因此，本文在现有稳定的操作人员和操作水平下，在固定的设备条和相对一致的来料质量的情况下，重点分析影响分切质量的调刀工艺和刀具选型的影响因素，如下表1，以快速实现分切质量的有效改进，满足市场对高切边质量产品是需求。
表1
序号主要影响因素影响因素说明
1切刀类型及使用周期的影响不同类型的刀片，其刀刃的宽度、厚度和锋利程度差别较大，随着使用时间的推移，切刀磨损，切出的边容易产生波浪边、锯齿口，对切边效果有直接影响
2下刀角度下刀角度是指切刀与箔材正交的夹角。使用刀角位置分切时，切刀与箔材的正交夹角最大，使用刀身分切是，刀片与箔材正交的夹角最小。下刀角度影响刀片与带材的接触长度和磨损的程度，间接影响产品的分切质量。
3下刀深度下刀深度越深，铝箔分切时变形程度越大；反之越小或且不断，直接影响产品切边质量。
4切刀/刀槽相对位置切刀与刀槽位置有三种，切刀居中刀槽，切刀偏左，切刀偏右，下刀位置同样影响铝箔分切时变形程度，直接影响产品切边质量。
2.电池箔切边质量标准模型的建立
为了便于对切边质量影响因素的分析、对比验证和改进，进行产品分切质量影响因素进行验证前，综合行业对电池箔产品边部质量的要求和以往的分切质量控制经验，初步建立以下电池箔产品标准模型。
电池箔产品切边质量标准要求项目包含宏观目测标准要求和微观检测项目标准要求，具体如下表2及图1~2：
表2
2.1电池箔产品分切质量影响因素验证方案
根据上述分析影响因素，制定以下验证方案如下表3，并进行验证。
表3
序号影响因素试验方案
1切刀类型及使用周期的影响使用新的陶瓷刀与新的普通刀片对同批铝箔卷进行分切，以验证不同切刀的切边质量，使用寿命长短，为正常生产的换刀周期提供依据。
2下刀角度分别采用刀角和刀身进行分切，考察下刀角度对切边质量的影响
3下刀深度刀槽现深度2mm，以刀刃刚好接触铝箔为零点，依次下调下刀深度，选择最佳下刀深度。
4切刀/刀槽相对位置以刀槽的间距四等分，以靠近产品刀槽边缘为零点，试验1/4，2/4，3/4位置对切边质量的影响
3.切刀类型及使用周期对切边质量影响
3.1.控制因素：同一铝箔基材；同一张力与速度；同一台分切设备
3.1.1变量因素：新陶瓷刀与新普通刀片，各5片。
3.1.2 验证方案
两种刀片同安装在1#分条机上切边，安装条件相同（下刀深度，下刀角度相同）；
分切40000米，每4000米为一个电池箔成品卷，试验过程中，分别在4000米，20000米，24000米和28000取样，观察边部质量等级，并在显微镜100倍下观察显微结果，记录每个样在10cm内出现毛刺和缺口的个数，毛刺的长度和缺口大宽*深。
3.1.3结果分析，如下表4
表4
3.1.4小结
1）新陶瓷刀和新普通刀片使用前期分切质量效果相当，随着时间推移，普通刀片磨损速度比陶瓷刀片快。
2）普通刀分切4000米后，质量开始下降，分切24000米后，目测边部质量等级已降到B级，已达不到控制标准要求，普通刀片的换到周期需控制在20000米左右。
3）陶瓷刀片的磨损速度较慢，分切完28000米后仍保持A级的切边质量，但陶瓷刀片对分切设备的振动精度要求较高，设备高速下振动大时容易造成刀片崩裂。
4）刀片的价格方面，陶瓷刀片价格较普通刀片高出近10倍。
3.2下刀角度对切边质量的影响
3.2.1 控制因素：同一铝箔基材；刀片选型选取常规普通的新刀片；分切卷取张力、分切速度、下刀深度和下刀位置均在最佳条件下进行分切。
3.2.2变量因素：刀身与刀槽辊正交；刀角与刀槽辊正交。
3.2.3验证方案
1）两把新刀片同时安装在分条机上，一把刀身与刀槽辊正交，一把刀角与刀槽辊正交，如下图3~4；其他分切条件均设定为最佳。
3.2.5小结
使用刀角和刀槽正交分切的产品质量得不到保证，使用刀身与刀槽正交的下刀角度可以切出边部良好的产品，因此，最佳的下刀角度应为刀身与刀槽正交的下刀方式。
3.3 下刀深度对切边质量的影响
3.3.1 控制因素：同一铝箔基材，刀片选型为普通刀片，最佳分切张力与速度和下刀角度。
3.3.2 变量因素：下刀深度-区间范围为0.2-1.6mm，每0.2mm为一个检测点（经测量刀槽深度为2mm）
3.3.3试验方案
1）以刀刃与铝箔的交接处为零点，机器运行平稳后，通过旋转分度尺，由浅到深依次调节下刀深度，即0.2mm，0.3mm，0.4mm…1.2mm，切边过程中保持相同的速度与张力，每个深度切约1cm厚度铝箔换一个下刀深度，每个深度做好标记。
2）取样（长度30cm以上），观察边部质量，并在显微镜100倍下观察显微结果，记录每个样在10cm内出现各种缺陷的个数。
3.3.4 试验结果分析
不同下刀深度对铝箔切边质量的对比如下：
1）下刀深度0.2~0.3mm时，存在铝箔切不断现象，如下图9；
2）下刀深度大于1.0mm时，铝箔边部波浪明显，如图10。
3）下刀深度大于0.4和0.6mm时，铝箔边部平整，达到A级标准，如图11。
3）下刀深度大于0.7和1.0mm时，边部轻微波浪边，显微镜下边部呈锯齿状边，达到B~C级标准，如图12。
3.3.5 小结
1）下刀深度≤0.3mm时，无法实现稳定分切；
2）下刀深度0.4-0.6mm，分切的铝箔边部质量良好；
3）下刀深度0.7~1.0mm，分切的铝箔容易出现锯齿口和轻微波浪边；
4）下刀深度＞1.0mm时，分切的铝箔容易出现锯齿口和明显波浪边甚至翘边。
因此，下刀深度0.4~0.6mm为最佳的下刀切边深度。
3.4 切刀/刀槽相对位置对切边质量的影响
3.4.1 控制因素：同一铝箔基材；张力、速度、下刀深度及其他条件取实验最佳结果。
3.4.2 变量因素：切刀/刀槽相对位置-以刀槽的间距四等分，以靠近产品刀槽边缘为零点，试验1/4，2/4，3/4位置对切边质量的影响（经测量刀槽宽度1mm，普通刀片厚度0.2mm，陶瓷刀厚度0.196mm）
3.4.3试验方案
1）以刀槽的间距四等分，以靠近产品刀槽边缘为零点，分别 1/4，2/4，3/4位置安装三把刀；
2）待平稳后切约1cm厚度铝箔，取成品侧的铝箔边部进行检查（长度30cm以上），观察边部质量，并在显微镜100倍下观察显微结果，记录每个样在10cm内出现各种缺陷的个数。
3.4.4 试验结果分析
下刀位置在刀槽1/4处时，成品侧的铝箔边部呈锯齿状，显微镜微观分析毛刺、缺口数量超标，如下图13，；下刀位置在刀槽2/4处时，成品侧的铝箔边部质量良好，没有明显缺口和毛刺，如下图14 ；下刀位置在刀槽3/4处时，成品侧的铝箔边部波浪明显，没有明显缺口和毛刺，如下图15 。
3.4.5小结
下刀位置对铝箔边部质量的应比较明显，通过上述试验得出以下结论：
1）分切刀在靠近铝箔成品侧1/4处下刀时，容易造成分切的铝粉堆积在辊上，铝箔边部毛刺缺口多，无法切出合格的产品。
2）分切刀在靠近铝箔成品侧2/4处下刀时，边部质量良好。
3）分切刀在靠近铝箔成品侧3/4处下刀时，铝箔波浪边明显，但无明显的毛刺及缺口。
因此，分切刀在靠近铝箔成品侧2/4处下刀时，切边效果最佳。
4.结论
4.1 分切过程中，普通刀片比陶瓷刀片磨损速度快，使用周期短，但陶瓷刀片对分切设备的振动精度要求较高，陶瓷刀片价格也比普通刀片高出近10倍。通过管理控制换刀周期、优化调刀工艺来保证产品质量，使用普通刀片的经济学优于陶瓷刀片。
4.2 在刀片的安装下刀角度方面，最佳的下刀角度应为刀身与刀槽正交的方式下刀。
4.3 下刀深度0.4~0.6mm为最佳的下刀切边深度，分切的边部质量效果较好。
4.4 分切刀在靠近铝箔成品侧2/4处下刀时，切边效果最佳。
参考文献
[1]彭志辉 中小型铝加工厂铝板、带、箔材生产 中南大学出版社 2005，10。
论文作者:苏家林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：切边论文; 分切论文; 铝箔论文; 质量论文; 刀片论文; 深度论文; 因素论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;