气瓶旋压收口工艺及旋轮设计

2015-07-31杨树军

中国新技术新产品 2015年2期

杨树军

摘要：随着我国经济的科技的不断迅猛发展，我国工业生产技术也得到了十足的发展。作者根据自身的经验对钢制无缝气瓶的成型工艺进行了简要的分析，并对各种制作工艺的特点进行介绍，最终根据实际情况确定钢管施压法的工艺方案。与此同时对施压道次一级施压工艺参数进行简要介绍，并在下文中主要介绍旋轮加工以及设计加工的工艺。

关键词：气瓶；旋压；收口；工艺设计；生产

中图分类号：TG385 文献标识码：A

通常情况来讲，高压气瓶的制作材质都是钢制的，并且其公称工作压力的范围在10MPa～30MPa之间。高压的气瓶的应用范围非常广泛，主要应用在各种生产型企业、建筑施工企业、航空、航海以及医疗、军队等对我国经济、政治有着重要影响的部门。随着我国经济的发展，钢制气瓶主要有两种形式，一种为焊接；另一种为无缝。从二十世纪六十年代开始，我国的钢制气瓶大多采用无缝形式，并且在正常的状态下，其工作压力一般在10MPa～30MPa之间的范围内浮动，并且这种无缝气瓶是一种可以重复使用的并且可以移动的钢瓶。

1 钢瓶生产工艺的分析

通常来讲，钢制无缝气瓶主要有以下三种生产方式：

1.1 钢坯冲拔拉伸法生产无缝钢瓶

这种无缝钢瓶的主要生产工艺就是将钢坯进行高温加热当温度达到一定标准后，使用水压机还有一些模具然后通过热反挤压的操作可以使钢坯成型变成杯状筒坯。随后将成型的杯状筒坯转移到立式或则是卧式水压机上进行拉伸作业。在筒坯内放入芯棒然后通过几道模圈或者是轧辊，就可以使这种杯状筒坯的厚度通过拉伸的操作逐渐变薄，同时筒体也随着拉伸操作逐渐变长，最后对瓶进行齐口、收口的操作，就使其变为瓶坯。一般情况来讲，用这种方式生产出来的气瓶称为冲拔瓶。用这种方式生产的钢瓶主要具有以下特点：（1）材料比较容易购买，并且生产升本较低，工艺相对成熟；（2）运用这种方式生产的产品，其底形是一个整体，三心凹底与筒体之间有过渡段相连接，非常安全；（3）生产占地面积也很大而且生产工的工作强度大，员工的生产环境差；（4）用此方法生产的产品受设备以及员工操作的影响过大，经常会出现瓶体薄厚不均匀的情况出现，同时生产出来的气瓶重量较大。

1.2 钢板拉伸法生产无缝钢瓶

这种生产无缝钢瓶的方法主要是通过将板材下料形成圆形以后，通过变换凸凹的模具，对其进行冷挤压操作实现的。对钢板进行反复的挤压后，钢板的形状逐渐由盘状变成杯状、桶装等。当筒体压制成要求的外径以及长度时，可以通过模具让钢瓶的底部变成凸底或是通过筒壁拉伸减薄以后使其变成凹形底。然后经过齐口以及收口等将其制作成瓶坯利用这种方式生产的气瓶也称之为板冲瓶。

1.3 钢管旋压法生产的无缝钢瓶

这种无缝气瓶的生产方式主要是德国的公司最先使用的用这种生产工艺生产的气瓶其底部的结构型式可能是半球形、蝶形等，同时用这种方式生产的气瓶可以将其制成两段收口的气瓶。通常情况下，采用这种生产工艺制作的气瓶也可以称作是管制瓶。这种方法主要具有下述特点：（1）生产所需要的生产设备相对较少，同时占地面积也不大；（2）生产产品所用的旋压机拥有CNC编程的功能，这样可以根据不同产品的规格以及设计要求进行随时的修改，具有较高的生产率及一致性；（3）生产出的产品壁厚较为均匀，外观也好同时气瓶的重量也比较小；（4）生产所选用的管材材料成本比钢坯成本高；（5）评底的施压封合技术应用的并不成熟。

2 旋压道次的确定

就目前对旋压道次的确定来并没有一个统一的算法，主要还是需要通过实际的实验进行确定。旋压道次主要与以下几个量有关系：（1）管坯的直径；（2）瓶嘴的外径；（3）毛坯的厚度；（4）生产所选用的气瓶的材料以及材料的机械性能等。在确保高压气瓶生产质量的前提下，尽可能的降低旋压的次数，这样可以有效的增大气瓶的生产能力。

3 确定适宜的旋压工艺参数

3.1 对主轴转数的确定

一般情况下来讲，旋压成形力与旋压机主轴的转速成反比，即旋压成形力随旋压机主轴转速的增加而减小，这样就对零件的旋压收口非常有帮助。一旦旋压机的主轴转数变小，旋压成型力就会变大，这就会极大的降低零件的精度，与此同时还会造成机床的震动。经过一系列的实验，最终确定，旋压零件的主轴转速定为800r/min。

3.2 进给量

在最初的几次进给的时候，旋轮的进给量、压下角应该尽量的小，不能太大。一旦出现进给量较大或者压下角较大的情况，机会使得毛坯出现一定的损坏，从而一定程度上影响零件的成型以及零件与金属的融合。这也会导致金属内部出现的伤痕以及裂纹数增多。经过反复的多次实验，最终认为在进行施压操作的时候，将零件的进给量确定在0.55mm/r-2.5mm/r的范围内比较合适。

4 旋压工装的设计

旋压工装的设计主要是指旋轮的设计，旋轮是钢瓶旋压收口能否顺利成形的关键。

4.1 旋轮材料的要求

在工作环境下，应具有良好的综合力学性能，即抗拉强度、屈服强度、冲击韧性、断面收缩率和硬度要求尽可能的高。

4.2 热旋收口对旋轮材料的选择

4Cr5MoV1Si（H13）钢与其它热作模具钢相比，具有十分优良的机械性能，主要表现在以下几个方面：

（1）具有的高温强度和硬度。600℃时的强度和硬度高于4Cr5MoVSi，而略逊于3Cr2W8V，远远高于5CrMnMo和5CrNiMo。特别是因含1%左右的钒，而具有更高的热硬性。这种钢在回火时，由于碳化物的弥散析出产生“二次硬化”效果，可使抗拉强度大为提高。

（2）由于回火温度较高（560℃～ 580℃），当用于工作温度低于其回火温度的各类常用热作模具钢时，表现出良好的热稳定性。

结语

通过以上叙述可以知道，在高压气瓶生产的过程中，如果使用热旋压的技术进行收口，可以有效的提升其生产效率，降低生产的成本，并且在很大程度上将生产升本降低，同时在将所生产产品的良品率提升，这样的生产工艺可以使企业获得最大的收益并取得良好的社会效益。

参考文献

[1] 王成和，刘克璋. 旋压技术[M]. 北京：机械工业出版社，1986.