氣瓶旋壓收口工藝及旋輪設(shè)計(jì)

楊樹軍

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的科技的不斷迅猛發(fā)展，我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也得到了十足的發(fā)展。作者根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)對(duì)鋼制無縫氣瓶的成型工藝進(jìn)行了簡要的分析，并對(duì)各種制作工藝的特點(diǎn)進(jìn)行介紹，最終根據(jù)實(shí)際情況確定鋼管施壓法的工藝方案。與此同時(shí)對(duì)施壓道次一級(jí)施壓工藝參數(shù)進(jìn)行簡要介紹，并在下文中主要介紹旋輪加工以及設(shè)計(jì)加工的工藝。

關(guān)鍵詞：氣瓶；旋壓；收口；工藝設(shè)計(jì)；生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TG385 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

通常情況來講，高壓氣瓶的制作材質(zhì)都是鋼制的，并且其公稱工作壓力的范圍在10MPa～30MPa之間。高壓的氣瓶的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要應(yīng)用在各種生產(chǎn)型企業(yè)、建筑施工企業(yè)、航空、航海以及醫(yī)療、軍隊(duì)等對(duì)我國經(jīng)濟(jì)、政治有著重要影響的部門。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼制氣瓶主要有兩種形式，一種為焊接；另一種為無縫。從二十世紀(jì)六十年代開始，我國的鋼制氣瓶大多采用無縫形式，并且在正常的狀態(tài)下，其工作壓力一般在10MPa～30MPa之間的范圍內(nèi)浮動(dòng)，并且這種無縫氣瓶是一種可以重復(fù)使用的并且可以移動(dòng)的鋼瓶。

1 鋼瓶生產(chǎn)工藝的分析

通常來講，鋼制無縫氣瓶主要有以下三種生產(chǎn)方式：

1.1 鋼坯沖拔拉伸法生產(chǎn)無縫鋼瓶

這種無縫鋼瓶的主要生產(chǎn)工藝就是將鋼坯進(jìn)行高溫加熱當(dāng)溫度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，使用水壓機(jī)還有一些模具然后通過熱反擠壓的操作可以使鋼坯成型變成杯狀筒坯。隨后將成型的杯狀筒坯轉(zhuǎn)移到立式或則是臥式水壓機(jī)上進(jìn)行拉伸作業(yè)。在筒坯內(nèi)放入芯棒然后通過幾道模圈或者是軋輥，就可以使這種杯狀筒坯的厚度通過拉伸的操作逐漸變薄，同時(shí)筒體也隨著拉伸操作逐漸變長，最后對(duì)瓶進(jìn)行齊口、收口的操作，就使其變?yōu)槠颗?。一般情況來講，用這種方式生產(chǎn)出來的氣瓶稱為沖拔瓶。用這種方式生產(chǎn)的鋼瓶主要具有以下特點(diǎn)：（1）材料比較容易購買，并且生產(chǎn)升本較低，工藝相對(duì)成熟；（2）運(yùn)用這種方式生產(chǎn)的產(chǎn)品，其底形是一個(gè)整體，三心凹底與筒體之間有過渡段相連接，非常安全；（3）生產(chǎn)占地面積也很大而且生產(chǎn)工的工作強(qiáng)度大，員工的生產(chǎn)環(huán)境差；（4）用此方法生產(chǎn)的產(chǎn)品受設(shè)備以及員工操作的影響過大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)瓶體薄厚不均勻的情況出現(xiàn)，同時(shí)生產(chǎn)出來的氣瓶重量較大。

1.2 鋼板拉伸法生產(chǎn)無縫鋼瓶

這種生產(chǎn)無縫鋼瓶的方法主要是通過將板材下料形成圓形以后，通過變換凸凹的模具，對(duì)其進(jìn)行冷擠壓操作實(shí)現(xiàn)的。對(duì)鋼板進(jìn)行反復(fù)的擠壓后，鋼板的形狀逐漸由盤狀變成杯狀、桶裝等。當(dāng)筒體壓制成要求的外徑以及長度時(shí)，可以通過模具讓鋼瓶的底部變成凸底或是通過筒壁拉伸減薄以后使其變成凹形底。然后經(jīng)過齊口以及收口等將其制作成瓶坯利用這種方式生產(chǎn)的氣瓶也稱之為板沖瓶。

1.3 鋼管旋壓法生產(chǎn)的無縫鋼瓶

這種無縫氣瓶的生產(chǎn)方式主要是德國的公司最先使用的用這種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的氣瓶其底部的結(jié)構(gòu)型式可能是半球形、蝶形等，同時(shí)用這種方式生產(chǎn)的氣瓶可以將其制成兩段收口的氣瓶。通常情況下，采用這種生產(chǎn)工藝制作的氣瓶也可以稱作是管制瓶。這種方法主要具有下述特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)較少，同時(shí)占地面積也不大；（2）生產(chǎn)產(chǎn)品所用的旋壓機(jī)擁有CNC編程的功能，這樣可以根據(jù)不同產(chǎn)品的規(guī)格以及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行隨時(shí)的修改，具有較高的生產(chǎn)率及一致性；（3）生產(chǎn)出的產(chǎn)品壁厚較為均勻，外觀也好同時(shí)氣瓶的重量也比較??；（4）生產(chǎn)所選用的管材材料成本比鋼坯成本高；（5）評(píng)底的施壓封合技術(shù)應(yīng)用的并不成熟。

2 旋壓道次的確定

就目前對(duì)旋壓道次的確定來并沒有一個(gè)統(tǒng)一的算法，主要還是需要通過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。旋壓道次主要與以下幾個(gè)量有關(guān)系：（1）管坯的直徑；（2）瓶嘴的外徑；（3）毛坯的厚度；（4）生產(chǎn)所選用的氣瓶的材料以及材料的機(jī)械性能等。在確保高壓氣瓶生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，盡可能的降低旋壓的次數(shù)，這樣可以有效的增大氣瓶的生產(chǎn)能力。

3 確定適宜的旋壓工藝參數(shù)

3.1 對(duì)主軸轉(zhuǎn)數(shù)的確定

一般情況下來講，旋壓成形力與旋壓機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速成反比，即旋壓成形力隨旋壓機(jī)主軸轉(zhuǎn)速的增加而減小，這樣就對(duì)零件的旋壓收口非常有幫助。一旦旋壓機(jī)的主軸轉(zhuǎn)數(shù)變小，旋壓成型力就會(huì)變大，這就會(huì)極大的降低零件的精度，與此同時(shí)還會(huì)造成機(jī)床的震動(dòng)。經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，最終確定，旋壓零件的主軸轉(zhuǎn)速定為800r/min。

3.2 進(jìn)給量

在最初的幾次進(jìn)給的時(shí)候，旋輪的進(jìn)給量、壓下角應(yīng)該盡量的小，不能太大。一旦出現(xiàn)進(jìn)給量較大或者壓下角較大的情況，機(jī)會(huì)使得毛坯出現(xiàn)一定的損壞，從而一定程度上影響零件的成型以及零件與金屬的融合。這也會(huì)導(dǎo)致金屬內(nèi)部出現(xiàn)的傷痕以及裂紋數(shù)增多。經(jīng)過反復(fù)的多次實(shí)驗(yàn)，最終認(rèn)為在進(jìn)行施壓操作的時(shí)候，將零件的進(jìn)給量確定在0.55mm/r-2.5mm/r的范圍內(nèi)比較合適。

4 旋壓工裝的設(shè)計(jì)

旋壓工裝的設(shè)計(jì)主要是指旋輪的設(shè)計(jì)，旋輪是鋼瓶旋壓收口能否順利成形的關(guān)鍵。

4.1 旋輪材料的要求

在工作環(huán)境下，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，即抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、沖擊韌性、斷面收縮率和硬度要求盡可能的高。

4.2 熱旋收口對(duì)旋輪材料的選擇

4Cr5MoV1Si（H13）鋼與其它熱作模具鋼相比，具有十分優(yōu)良的機(jī)械性能，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）具有的高溫強(qiáng)度和硬度。600℃時(shí)的強(qiáng)度和硬度高于4Cr5MoVSi，而略遜于3Cr2W8V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于5CrMnMo和5CrNiMo。特別是因含1%左右的釩，而具有更高的熱硬性。這種鋼在回火時(shí)，由于碳化物的彌散析出產(chǎn)生“二次硬化”效果，可使抗拉強(qiáng)度大為提高。

（2）由于回火溫度較高（560℃～ 580℃），當(dāng)用于工作溫度低于其回火溫度的各類常用熱作模具鋼時(shí)，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。

結(jié)語

通過以上敘述可以知道，在高壓氣瓶生產(chǎn)的過程中，如果使用熱旋壓的技術(shù)進(jìn)行收口，可以有效的提升其生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)的成本，并且在很大程度上將生產(chǎn)升本降低，同時(shí)在將所生產(chǎn)產(chǎn)品的良品率提升，這樣的生產(chǎn)工藝可以使企業(yè)獲得最大的收益并取得良好的社會(huì)效益。

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