φ328鋁合金內(nèi)膽旋壓收口裂紋產(chǎn)生的原因及解決措施

李輝 張樹勇

摘 要：文章簡單介紹了

關(guān)鍵詞：鋁合金內(nèi)膽；成形；裂紋；措施

2 可能產(chǎn)生裂紋的幾個因素

2.1 筒體內(nèi)道線的影響

筒體口部內(nèi)表面道線，在旋壓收口過程中，隨著口部成形，端部尺寸由開口的筒形逐漸變小，由于變形區(qū)金屬的變形是塑性變形，而非熔融狀態(tài)，因此，道線不僅不會消失，而且會隨著變形的加大而變深，成為類似裂紋的缺陷，在氣瓶受交變載荷作用時逐漸擴展，直至氣瓶失效。

內(nèi)道線產(chǎn)生的原因

a.筒體成形是由沖壓毛坯經(jīng)強力旋壓而成。強力旋壓前，毛坯內(nèi)表面沖拔時產(chǎn)生的內(nèi)道線沒有修磨掉，強力旋壓時在筒體內(nèi)表面產(chǎn)生螺旋狀道線。

b.毛坯內(nèi)表面有雜質(zhì)或內(nèi)表面涂抹的潤滑劑內(nèi)有雜質(zhì)，粘敷在毛坯內(nèi)表面上，在強力旋壓時由于金屬的變形，在筒體內(nèi)表面產(chǎn)生螺旋狀道線。

c.強力旋壓芯模表面有缺陷，或芯模表有雜質(zhì)粘敷其上，在強力旋壓過程中將毛坯內(nèi)表面劃傷，在筒體內(nèi)表面產(chǎn)生道線。

2.2 筒體微裂紋的影響

筒體口部微裂紋在旋壓收口過程中，會隨著變形的增加而逐漸擴大，由肉眼不可見的微裂紋逐漸變成肉眼可見的裂紋。

微裂紋產(chǎn)生的原因

a.毛坯沖拔時產(chǎn)生的微裂紋，強力旋壓前沒有修磨干凈，強力旋壓時微裂紋繼續(xù)擴展，但由于旋輪和芯模的碾壓，用肉眼很難發(fā)現(xiàn)裂紋，被帶到旋壓收口工序。

b.由于拔伸沖子尺寸與強力旋壓芯模尺寸不匹配，而對毛坯內(nèi)底進行車削，造成接刀痕過大和表面粗糙度大（見圖9，a-沖拔后的毛坯，b-內(nèi)底加工后的毛坯。），致使強力旋壓時可能產(chǎn)生微裂紋。

c.強力旋壓時工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，在旋壓過程中有可能產(chǎn)生表面微裂紋。

圖9

2.3 坯料溫度的影響

a.口部加熱溫度應(yīng)控制在合理的溫度內(nèi)，溫度過高或過低都會影響變形區(qū)金屬的塑性，從而在旋壓收口時產(chǎn)生裂紋。由于接觸式表面溫度計在測溫時的滯后現(xiàn)象，因此，在使用接觸式表面溫度計測量溫度時，要將滯后的溫差考慮進去。一般要考慮5℃～10℃。根據(jù)室溫的高低決定。

b.口部加熱到收口之間的間隔時間太長，使烤口后加熱區(qū)的溫度降低太多，影響變形區(qū)金屬的塑性，從而使工件在旋壓收口時產(chǎn)生裂紋。

c.由于金屬的導(dǎo)熱性非常好，旋壓時變形區(qū)部分熱量快速傳遞到旋輪、夾具及設(shè)備上（見圖10），降低了管坯變形區(qū)的溫度，影響變形區(qū)的塑性，使管坯在旋壓收口時產(chǎn)生裂紋。

d.為了使旋壓收口后的封頭表面質(zhì)量達到設(shè)計要求，在旋壓收口過程中旋輪必須進行潤滑，但其帶來的后果是水基石墨的降溫效應(yīng)，使變形區(qū)溫度降低，影響變形區(qū)的塑性，從而產(chǎn)生收口裂紋。

e.為了保證瓶頸有足夠的金屬量保證瓶頸的尺寸滿足設(shè)計要求，必須加大相關(guān)數(shù)值，使之不低于瓶頸厚度。由于厚度的增加，火焰輔助加熱時熱量沒能完全傳遞到內(nèi)部，金屬內(nèi)部溫度低于外表溫度，金屬變形已經(jīng)開始，由于內(nèi)外層金屬溫度不同而使內(nèi)外層金屬的塑性不同，在瓶頸成形過程中內(nèi)表面產(chǎn)生裂紋。

2.4 收口程序的影響

收口過程中每道次的變形量、變形速度的不同，收口機主軸轉(zhuǎn)速的不同及成形道次的多少，都會影響收口質(zhì)量，如果上述要素選擇的不合理，都會產(chǎn)生收口裂紋。

3 解決措施

3.1 消除收口前筒體的內(nèi)道線

強力旋壓前對毛坯、芯模進行認(rèn)真檢查，保證毛坯沒有沖拔產(chǎn)生的內(nèi)道線；芯模表面清潔，沒有磕碰、劃痕等在強力旋壓時能夠引起內(nèi)道線的“硬傷”；潤滑劑清潔、干凈，沒有雜質(zhì)。收口前必須100%檢驗筒體內(nèi)觀質(zhì)量。對于道線等缺陷必須進行修磨，且修磨后的筒體壁厚不低于筒體設(shè)計最小壁厚，表面粗糙度不低于產(chǎn)品圖的要求。

3.2 消除筒體口部微裂紋

在強力旋壓前將沖拔時產(chǎn)生的微裂紋修磨干凈；拔伸沖子尺寸與強力旋壓芯模尺寸匹配；選擇合理的強力旋壓工藝參數(shù)。

3.3 控制烤口及加熱溫度

合理的烤口溫度是影響旋壓收口質(zhì)量的最重要的因素。對于鋁合金6061材料，烤口溫度（接觸式表面溫度計測量讀數(shù)）一般控制在380℃～420℃之間，鋁合金6351材料，一般控制在360℃～400℃之間。鋁合金6061材料在旋壓收口過程中，必須進行輔助加熱，但應(yīng)注意在最后成形時，變形程度加大，變形熱會很高（一般能升高50℃左右），因此，在此階段應(yīng)停止輔助加熱。在輔助加熱過程中應(yīng)使用非接觸性測溫儀器（如紅外線測溫儀）進行監(jiān)控，防止溫度過高或過低（溫度過高或過低都將降低鋁合金的塑性）。

3.4 合理的收口程序

編制收口程序時，即要考慮變形的漸進性，又要使收口道次盡可能少，同時還要考慮在“出嘴”時劇烈變形時的變形熱。收口程序編制完成后，先進行試制，根據(jù)試收口的結(jié)果進行反復(fù)調(diào)整。收口程序不合理，會造成變形程度加大，甚至超過金屬的許用變形程度。

3.5 改變筒體收口變形區(qū)的結(jié)構(gòu)

正常旋壓收口的毛坯形狀見圖1，改變結(jié)構(gòu)形狀的毛坯見圖11。通過增加變形區(qū)筒體壁厚，使收口過程中金屬堆積次數(shù)減少，局部金屬的變形程度減小，避免由于變形程度過大而產(chǎn)生收口裂紋。

參考文獻

[1]吳燕.赴美氣瓶技術(shù)交流考察報告《中國氣瓶》，2001，1.

作者簡介：李輝，1992年畢業(yè)于佳木斯工學(xué)院，焊接工藝與設(shè)備專業(yè)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，1996年畢業(yè)于黑龍江社科院經(jīng)濟管理專業(yè)，研究生學(xué)歷。齊齊哈爾市特種設(shè)備檢驗研究所，高級工程師。1992年至今一直從事特種設(shè)備檢驗研究工作。