?

Log in

No account? Create an account

Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала


Previous Entry Share Next Entry
Как собирают аккумуляторные батареи
сердитый аватар
aslan wrote in kak_eto_sdelano
Вы когда-нибудь заглядывали внутрь автомобильных аккумуляторных батарей? А мы решили заглянуть «внутрь» производства АКБ. Единственное белорусское предприятие, которое выпускает аккумуляторы для легковых автомобилей, находится в Пинске и на 75% принадлежит американской корпорации Exide. На заводе говорят на двух языках и строят большие планы. Например, собираются производить батареи для Volkswagen Polo Sedan, которые выпускают на заводе в Калуге.




Со склада привозят пластины, «пропитанные» специальной пастой (оксид свинца с добавками). Они выполняют роль проводников. Желтоватого цвета — с положительным зарядом, зеленовато-серые — с отрицательным. Пластины — важнейшая составляющая аккумулятора, элемент электрической цепи. Как нить накаливания в лампочке. Количество пасты определяет такую важную характеристику аккумуляторной батареи, как емкость. А площадь поверхности пластин — пусковой ток.





Чем тоньше пластины и чем их больше, тем выше пусковой ток. Стартерные аккумуляторные батареи (в Пинске только их и выпускают) — у них этот показатель выше — сравнивают с арабским скакуном, тяговые — с ломовой лошадью.



Пинское предприятие только на пути к созданию полного цикла производства аккумуляторных батарей, и сейчас такие пластины завозят из Познани, с еще одного завода американской корпорации. «Когда у нас появится своя площадь (пока мы ее арендуем), сможем расширить производство. Сейчас наш предел — 380 тыс. аккумуляторных батарей в год. Потребность же рынка в Беларуси — 700 тыс.», — вкратце посвящает нас в дела руководитель отдела продаж Антон Уминский.

Пластины оборачивают в конверты из специальной ленты, точнее, это делает станок. Оборачивает — обрезает, оборачивает — обрезает… Цель — исключить контакт положительных и отрицательных электродов.



Сепараторная лента из пористого полиэтилена чем-то напоминает резину, при этом она довольно тонкая и имеет поры. Через них должен проходить электролит.



На предприятии все максимально автоматизировано. Настройку оборудования проводили специалисты, работающие на европейских заводах компании. А на случай поломки всегда дежурят сотрудники техподдержки. В экстренном случае они готовы сразу же приняться за устранение неисправности. Простой одной из двух конвейерных лент даже в течение часа чреват потерями в сотни евро.

Конвейер формирует пакет из набора пластин — машина чередует их: с отрицательным зарядом, потом с положительным и т. д.

— Получившаяся пачка и есть аккумулятор — в ней может быть от 10 до 16 пластин. В свою очередь, каждая батарея состоит из шести аккумуляторов. Всего в АКБ — от 60 до 96 пластин, — замечает Александр Матвиенко, менеджер по качеству и один из старожилов предприятия.



На этой стадии без участия человека не обошлось — бракуются плохие конверты. Бывает, края неровно обрезаны, перекошены. Дело, конечно, не в эстетике. Помните, выше мы говорили про нежелательный контакт отрицательных и положительных пластин? Проще убрать потенциальный конфликт сейчас. Этим проверка, разумеется, не ограничится, но подробности ниже.



Если посмотреть внимательнее, то с двух сторон пакета можно увидеть металлические «закладки», или ушки. Ушки плюсовых и минусовых пластин сгруппированы по разные стороны пакета. Зачем, станет понятно чуть позже.



Теперь пакеты закладывают уже в другую машину.





Автомат смазывает их специальным раствором органической кислоты, который убирает оксидную пленку — чтобы свинец лучше паялся.

До этого велась подготовка к созданию электрической цепи в батарее. А сейчас конвейер приступает к главному действу — «закладки»-ушки «окунают» в расплав свинца в специальной форме (его температура — 400 градусов по Цельсию) и сразу же охлаждают форму с помощью воды. Поэтому на фотографии хорошо виден пар.



Рядом заготовлены свинцовые чушки, которые, собственно, и расплавляют. Выглядят внушительно. Уронить такую на ногу — мало не покажется.





Кстати, на ногах всех сотрудников предприятия — специальная обувь (гостям выдают галоши). При падении тяжести на ногу она защищает от травм, которые могут быть довольно серьезными. А еще обязательны очки и респиратор. Больше четырех часов находиться в этом цеху без маски запрещено. Все сотрудники ежемесячно проверяются на содержание свинца в организме.



Теперь будущая аккумуляторная батарея получает пластиковый ящик, разделенный на ячейки, — моноблок. Их тоже завозят из-за границы (из Польши и Франции, где находятся несколько заводов американской корпорации). Важный момент: во внутренних стенках предусмотрены отверстия. Это тоже неспроста. О них вспомним чуть позже.



Еще один станок щипцами-захватами вставляет в моноблок уже спаянные пакеты пластин: сначала четные, потом нечетные. Словно кассеты в магнитофон.



А вот как выглядят спаянные ушки-«закладки». В будущем они соединятся с соседней ячейкой специальным мостиком. Также добавились выводы для «плюса» и «минуса». На этой стадии очень хорошо видна электрическая схема АКБ. Как на страницах учебников по физике.





- Электродвижущая сила каждой ячейки — 2 В, — продолжает Александр Матвиенко. — Когда все шесть аккумуляторов соединятся, как раз и получатся искомые 12 В батареи. Она будет питать и магнитолу, и световые приборы, и, естественно, давать пусковой ток на стартер.



По фотографии сложно измерить температуру металла. Но поверьте, она высокая. Поэтому будущую батарею отправляют в буферную зону, где мостики охлаждаются. В это время под напряжением в 2 кВ ведется проверка на короткое замыкание. Исключается даже потенциальный контакт между отрицательными и положительными пластинами. На этой стадии бракованные пакеты еще можно достать и заменить. Вскрывать же моноблок на более поздних стадиях — значит, нести убытки.



— А как узнать, что аппаратура не подводит? — спрашиваем.— На этот случай есть сигнальный экземпляр, — Александр ставит на конвейер аккумулятор. Загорается красная лампочка, и конвейер «выплевывает» брак в специальный отсек.



Заключительный этап создания электрической цепи. Проводится сварка пакетов пластин (внимание!) через те самые отверстия во внутренних стенках моноблока. Опять-таки никакого вмешательства со стороны человека! Шипение. Сварка занимает пару секунд. Готово!

До сварки



После сварки. Обратите внимание на углубления в ушках



Очередной тест на короткое замыкание, заодно проверяется качество сварки пакетов пластин. Это последний момент, когда можно заглянуть внутрь аккумуляторной батареи.



Изредка оператор поглядывает на световое табло, которое висит прямо в цеху. На нем для каждого конвейера указывается свое число запланированных к выпуску батарей и количество сделанных. Да, даже на практически американском предприятии от плана уйти не удастся.



Постепенно АКБ принимает более презентабельный вид. Батарея получает внутреннюю крышку с выводами «плюс»/«минус». Еще недавно ее дизайн был другим. Сейчас его изменили в пользу технологичности. В таком же корпусе сходят с конвейера аккумуляторы на остальных заводах Exide под брендами Centra, Exide, Tudor и др.



А теперь крышку... снимают, чтобы окончательно приварить к моноблоку. Ее прижимают к расплавленной плите и придавливают к пластиковому ящику. Опять-таки процесс максимально автоматизирован.



Все время, пока мы были на предприятии, казалось, что кого-то не хватает. Цех почти пустой, но работа не останавливается: на заводе всего около ста человек, меньшая часть которых задействована на производстве.



Пайка выводов «плюс» и «минус» (отрицательный — чуть тоньше). Металлический штырь (борн) соединяют со знакомым автомобилистам «пальцем», на который и цепляются клеммы.



— В аккумуляторной батарее нет других металлов, кроме свинцового сплава, — замечает Александр Матвиенко. — Ручная пайка проводится для того, чтобы обеспечить полный контакт борна и выводов.



Аккумулятор снова проверяют. На этот раз на герметичность. Автомат вставляет трубки в заливные отверстия батареи и подает туда воздух под давлением.



— Различают внешнюю и внутреннюю герметичность. В первом случае речь о том, чтобы электролит не расплескивался, на корпусе не было микротрещин. Во втором случае проверяется надежность стенок между ячейками. Это тоже важно, поскольку при нарушении внутренней герметичности батарея будет быстрее саморазряжаться, — объясняет Александр.



Ставят внутренний штамп — клеймо.



На самом деле это нужно скорее предприятию, чем покупателю. В коде зашифрованы дата, смена и некоторые технические характеристики. Например, «1» означает 55 ампер-часов, «2» — 60 ампер-часов.





Поднимаемся на площадку, с которой хорошо виден основной цех. В конце дня менеджеры проводят здесь планерку. Во всем чувствуется западный подход. Докладчик заходит в круг, очерченный на полу. Ему дается не более двух минут. Руководит заводом серб австралийского происхождения — Джон Николич. Он практически не знает ни русского, ни белорусского, поэтому все общение происходит на английском.





«Сухую» батарею перевозят в «мокрый» цех. Здесь много бочек, емкостей, а рабочие одеты в специальные фартуки, перчатки, нарукавники. Агрессивная среда как-никак. Постоянно приходится иметь дело с разбавленной серной кислотой. Да, именно здесь происходит еще один важный этап — в батареи заливают электролит. Делает это опять-таки машина. Плотность заливаемого электролита — 1,26 г на 1 куб. см.











После этого оператор вставляет заглушки и соединяет батареи проводами-коннекторами — получается электрическая цепь, в которой может быть до 16 батарей. Они отстаиваются не более часа. В это время электролит впитывается в пластины, а батареи охлаждаются, потому что при заливке их температура резко повышается.







Аккумуляторы перевозят на участок формирования. Когда заходишь, сразу чувствуется характерный запах продуктов химических реакций, с непривычки мы даже закашлялись. Батареи по-прежнему собраны в одну цепь. Но теперь туда подается ток. Зачем?







— Это и есть формирование. Если залить электролит и ничего не предпринимать, то начнется нежелательный для аккумуляторов процесс сульфатации, взаимодействие свинца и кислоты, — объясняет наш сопровождающий. — В результате образуются кристаллы, сульфаты свинца, которые в дальнейшем уже не смогут участвовать в химических процессах, и батарея потеряет часть своей емкости. Кстати, на заметку автолюбителям: именно по этой причине разряженный аккумулятор нельзя хранить долгое время. Чтобы этого не допустить, АКБ заряжают током. Для каждого типа разработаны свои программы и алгоритмы. В зависимости от емкости батареи процесс может занимать от 15 до 40 часов.











Уже сформированные батареи возвращают обратно в «мокрый» цех. Там дозаливают электролит, уровень которого, как правило, немного снижается. Это связано с тем, что в процессе зарядки кислота впитывается в пластины, часть уходит на электролиз. В довершение очередная установка-автомат еще раз проверяет уровень.



Все процедуры с электролитом завершены. На батарею устанавливают крышку со специальными заглушками, чтобы автомобилисты ненароком не обрызгались кислотой. Меры предосторожности, понятное дело, не лишние. Выпускаемые здесь аккумуляторы относятся к необслуживаемым. Это значит, что по крайней мере год-полтора автолюбители не должны самостоятельно заглядывать внутрь батареи, чтобы измерить плотность и уровень электролита. Хотя возможность снять крышку есть.





Остается навести марафет. Батарея попадает в моечный тоннель. Здесь смывают капли электролита.



Зачистка выводов «плюс» и «минус». Они становятся красивыми и блестящими — такими их увидит покупатель. Но это не только для того, чтобы придать презентабельный вид, — с окислившихся выводов снять ток сложнее.



Еще один тест — возможно, один из важнейших и решающих. Аккумулятор проверяют «большим» током на работоспособность. В течение двух секунд у батареи «забирают» электрический ток до 1500 А, при этом измеряется напряжение на выводах. Показатель должен составлять не менее 50% от начального, то есть от 6,0 до 6,5 В. Если ниже — то это брак, и АКБ, как бы ни было обидно, поступает на разбор контролерам.



Контролер должен выяснить, в чем причина проблемы. Потом результаты исследования попадают в службу качества и техподдержки — для исключения бракованной продукции в будущем. Над столом висят фотографии бракованных элементов.

Игольчатый маркиратор наносит еще одну кодировку. Первая цифра — год выпуска («3» обозначает 2013-й), буква A — месяц (по латинскому алфавиту: A — январь, B — февраль, C — март и т. д.), F — условное обозначение завода (пинскому предприятию американцы присвоили букву F), 18 — число месяца, A1 — обозначение смены. Кстати, именно с этого момента отсчитывается гарантийный срок.





Последний штрих. Рабочий надевает накладку на выводы и размещает наклейки на корпусе. Тут есть одна хитрость. Наклеек несколько видов, хотя разницы в батареях — никакой, сходят с одного конвейера. Продукцию пинского предприятия в Беларуси знают под брендом Zubr, а в России те же самые АКБ продают под маркой Hagen. Известный маркетинговый ход: когда один продукт реализуют под разными именами. Наклейки — это последний шаг. После аккумуляторы увозят на склад, а оттуда — поставщикам.





Оригинал взят отсюда

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на shauey@yandex.ru Лера Волкова (multypassport@gmail.com) и Саша Кукса (alxmcr@gmail.com) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://bigpicture.ru/ и http://ikaketosdelano.ru

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.

Жми на иконку и подписывайся!
одноклассник.jpg



promo kak_eto_sdelano март 3, 2015 06:01 47
Buy for 150 tokens
За все время существования сообщества kak_eto_sdelano (с 2011 года) я перечитал более тысячи различных производственных репортажей, как с заводов, так и из мастерских, о различных технических сооружениях и технике, как военной, так и гражданской и спортивной. Сам подготовил и…

  • 1
Супер, спасибо!

Фраза: серб австралийского происхождения + работает в Республике Беларусь и не знает языка - вскрыла мне мозг...

"Да, даже на практически американском предприятии от плана уйти не удастся."

Смешно))

че-т от этого репортажа качество продукции не вызывает ни капельку доверия..

почему? это же не пищевые продукты

очень занятно!

Теперь мне ясно, почему нельзя хранить аккумулятор разряженным. Благодарю!

Подождите.
Что за призыв не соблюдать правила техники безопасности?!

Вы когда-нибудь заглядывали внутрь автомобильных аккумуляторных батарей? А мы решили заглянуть «внутрь» производства АКБ

Нельзя туда заглядывать! И пальцем в дырку совать!
Там же электролит. А в автомобилях он может от движения\нагрева\неправильной зарядки кипеть, булькать, от внутреннего давления брызгаться. Вот почитает кто-нибудь, откроет капот и глянет внутрь АКБ, а потом лицо и глаза обожжены, не дай бог! Ну детский сад, честное слово.

И у мобильников, не разбирайте батарейки. Там плата есть, она немного защищает юзверей, а если ее снять, замкнуть полюса, то будет не искорка, как у солевых пальчиковых батарей, а пламя, плюс начнется выделение опасных веществ. Подумайте только, там 850мА, не важно сколько вольт. Это не маленький ток!

Вы когда-нибудь заглядывали внутрь розети 220 вольт, голыми руками? А бензопилу между ног зажимали? То-то же!

Лучше просто написать "А знаете ли как работает\делается?"

Кстати. Оказавшись в лесу\на необитаемом острове с помощью аккумулятора можно хорошо огонь разжечь и согреться...

А репортаж интересный, познавательный!

Не сушите кота в микроволновке!

Вау, и ты тут. :)

Щас я буду занудой и устрою небольшой ликбез по ТОЭ. :)

>"Подумайте только, там 850мА, не важно сколько вольт."

Видимо, речь шла все же о емкости, измеряемой в мА*ч, миллиампер-часах. 850 мА*ч - это, кстати, не так много. Для сравнения, средняя емкость автомобильного аккумулятора - 55 А*ч.

Кроме того, в смысле безопасности, сколько вольт - очень важно. А также важно сопротивление нагрузки. Именно от этих двух факторов зависит результирующий ток в цепи. Еще, к слову, он зависит от внутреннего сопротивления батареи, но им чаще всего пренебрегают, т.к. оно достаточно малО.

В целом, по своим электрическим характеристикам (как раз из-за малого напряжения) аккумулятор от мобильного телефона абсолютно безопасен для человека. Единственно только, действительно, не стоит его расковыривать голыми руками. Но это уже химическая опасность.

>"Это не маленький ток!"

Ну, так-то мы уже разобрались, что речь шла не о токе, а о емкости - на аккумуляторах пишут именно ее (а иногда еще и максимальный ток, который можно снимать без повреждения аккумулятора). Опять же, результирующий ток зависит от сопротивления нагрузки.

А сам по себе ток 850 мА - так себе величина. :) Тем более, что гораздо большее значение имеет не абсолютная величина тока, а передаваемая мощность, которая, как явствует из школьного курса физики, есть произведение тока на напряжение на интересующем участке цепи...

> В целом, по своим электрическим характеристикам (как раз из-за малого напряжения) аккумулятор от мобильного телефона абсолютно безопасен для человека.
Я бы так не сказал.
Во первых, были единичные случаи смерти от удара током при напряжении порядка 5В.
Во вторых, и это существеннее - в батарейке вполне достаточно энергии, чтобы взорваться или загореться при КЗ либо перегреве. При неаккуратном вскрытии есть риск устроить внутреннее КЗ батарейки.

Ну и если говорить о токе - то действительно, 850мА - немного. Но в КЗ эти батарейки выдают как минимум на порядок больше.

Ответил в Скайпе. :)

Что-то вы бравируете теорией. Не важно сколько ампер-час дает элемент питания. Не стоит его разбирать и замыкать. У вас как-будто теоретические знания уменьшат искру и риск возгорания.

Человек может подавиться косточкой, а она такая маленькая...


Теоретические знания дадут возможность знать истинные масштабы и источники опасности и действовать с учетом этого. Да и вообще знать основы полезно. А то у нас некоторые всерьез считают, что модифицированный крахмал имеет отношение к ГМО. :D

Вы зря пренебрегаете емкостью. Это ключевой параметр элемента, описывающий его энергетические характеристики.

Например, давайте поговорим о Вашем любимом возгорании.

Чтобы поджечь вещество, надо передать ему некоторое количество энергии. В частности, надо нагреть его до температуры самовоспламенения (http://ru.wikipedia.org/wiki/Температура_самовоспламенения). Давайте для примера возьмем бумагу. Ее температура воспламенения - порядка 400 °С. Теплоемкость бумаги - 1500 Дж/(кг*K). Вес листа бумаги формата А4 - примерно 5 г. Таким образом, чтобы нагреть лист А4 до воспламенения от комнатной температуры 25 °С, надо передать ему энергию

Q=m*c*dT

Q = 0.005*1500*(400 - 25) = 2812 Дж.

В то же время, энергоемкость рассматриваемого аккумулятора (банка 850 мА*ч, 3.7 В) есть

0.85 * 3.7 = 3.2 Вт*ч

то есть, он способен отдавать примерно три джоуля в секунду (кто забыл - Ватт есть Джоуль в секунду) в течение часа. В то же время, мы уже выяснили, что для воспламенения листа бумаги ему надо передать примерно 3000 Дж, причем, желательно, за разумное время - иначе передаваемая энергия будет рассеиваться в пространство и ничего не выйдет. Ну, скажем, чтобы воспламенить лист бумаги за 10 с, надо прикладывать к нему мощность порядка 3000 Дж / 10 с = 300 Вт в течение 10 секунд. Однако, как показывает рассчет, рассматриваемый аккумулятор сможет отдавать такую мощность в течение

3.2 / 300 ~= 11 мс.

Разница на порядки. Аккумулятор разрядится раньше, чем лист бумаги успеет сколько-нибудь заметно нагреться.

Но, конечно, приведенные рассчеты не отменяют того, что аккумуляторы не надо коротить и разбирать без соответствующих мер предосторожности. Опасность представляет не столько их электрическая, сколько химическая природа.

Вы со своими теретическими рассуждениями забываете о реальности.
Не увидел, каким образом вы аккумулятором, рассчитав всё (а в реальности малую часть) будете нагревать бумагу? Корпус аккумулятора выполняется из материалов которые плохо проводят тепло. От того что он сам нагреется не загорится ничего.

Загорится от искры, от того, на сколько она крупная, сколько времени будет длится и\или с какой частотой будет искрить.

Пример, не в мою пользу: огниво. Если вы его возьмете и будете чиркать на лист вашей любмой бумаги А4 он не загорится. Надо взять рыхлую бумагу, тонкую, мятую. Минимум смять газету. Но тут есть засада, кроме сырости: краска, которой пропитана газета, после печати, препятствует возгоранию искрой. По этому в идеале надо взять фитиль или высушенный гриб трутник. Иными словами то, что будет волокнистым и сухим. Очень часто именно таким может оказаться одежда, поношенная, шерстяная или даже лучше синтетическая, которая при попадании в нее искры очень легко может воспламенеть, даже без рассчетов количества джоуэлей.

Edited at 2013-07-29 02:33 pm (UTC)

А какой маркетинговый смысл продавать один и тот же товар в разных странах под разными названиями?

раз продают, значит есть смысл, людям нужен ассортимент, они его и обеспечивают, как и все без исключения производители

Интересно было.

Очень интересно... Мне понравилось

грязновато и вредновато.

Интересно, почему такую вроде бы простую, механическую, операцию, как наклейка наклеек, делают вручную?

дешевле обходится, чем дополнительное оборудование

Я слышала, что автоматы на каком-то этапе (достаточно быстро) себя окупают... Но с другой стороны есть и моральный аспект - жалко людей, остающихся без работы.

По фотографиям видно что объемы производства далеко не полнопоточные, многие операции делаются на полуавтоматах или вручную. Тут есть что автоматизировать вперед наклеек.

Edited at 2013-07-26 08:55 pm (UTC)

Не знаю насчёт объёмов производства, но мне показалось, что наклеивание наклеек - самый легко-автоматизируемый процесс из оставшихся ручных процессов.

называть "Завод" этот американский цех по крупноузловой ручной сборке - как-то неккоректно :)
И интересно, сколько "эталонные демократы" доплачивают за вредные условия труда (свинец) и за химию (кислота). Дают ли молоко? Расширенную мед.страховку? Усиленное питание? увеличенный отпуск?

  • 1