氣瓶旋壓收口工藝及旋輪設計

楊樹軍

摘 要：隨著我國經濟的科技的不斷迅猛發展，我國工業生產技術也得到了十足的發展。作者根據自身的經驗對鋼制無縫氣瓶的成型工藝進行了簡要的分析，并對各種制作工藝的特點進行介紹，最終根據實際情況確定鋼管施壓法的工藝方案。與此同時對施壓道次一級施壓工藝參數進行簡要介紹，并在下文中主要介紹旋輪加工以及設計加工的工藝。

關鍵詞：氣瓶；旋壓；收口；工藝設計；生產

中圖分類號：TG385 文獻標識碼：A

通常情況來講，高壓氣瓶的制作材質都是鋼制的，并且其公稱工作壓力的范圍在10MPa～30MPa之間。高壓的氣瓶的應用范圍非常廣泛，主要應用在各種生產型企業、建筑施工企業、航空、航海以及醫療、軍隊等對我國經濟、政治有著重要影響的部門。隨著我國經濟的發展，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，并且在正常的狀態下，其工作壓力一般在10MPa～30MPa之間的范圍內浮動，并且這種無縫氣瓶是一種可以重復使用的并且可以移動的鋼瓶。

1 鋼瓶生產工藝的分析

通常來講，鋼制無縫氣瓶主要有以下三種生產方式：

1.1 鋼坯沖拔拉伸法生產無縫鋼瓶

這種無縫鋼瓶的主要生產工藝就是將鋼坯進行高溫加熱當溫度達到一定標準后，使用水壓機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移到立式或則是臥式水壓機上進行拉伸作業。在筒坯內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，同時筒體也隨著拉伸操作逐漸變長，最后對瓶進行齊口、收口的操作，就使其變為瓶坯。一般情況來講，用這種方式生產出來的氣瓶稱為沖拔瓶。用這種方式生產的鋼瓶主要具有以下特點：（1）材料比較容易購買，并且生產升本較低，工藝相對成熟；（2）運用這種方式生產的產品，其底形是一個整體，三心凹底與筒體之間有過渡段相連接，非常安全；（3）生產占地面積也很大而且生產工的工作強度大，員工的生產環境差；（4）用此方法生產的產品受設備以及員工操作的影響過大，經常會出現瓶體薄厚不均勻的情況出現，同時生產出來的氣瓶重量較大。

1.2 鋼板拉伸法生產無縫鋼瓶

這種生產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，對其進行冷擠壓操作實現的。對鋼板進行反復的擠壓后，鋼板的形狀逐漸由盤狀變成杯狀、桶裝等。當筒體壓制成要求的外徑以及長度時，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。然后經過齊口以及收口等將其制作成瓶坯利用這種方式生產的氣瓶也稱之為板沖瓶。

1.3 鋼管旋壓法生產的無縫鋼瓶

這種無縫氣瓶的生產方式主要是德國的公司最先使用的用這種生產工藝生產的氣瓶其底部的結構型式可能是半球形、蝶形等，同時用這種方式生產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：（1）生產所需要的生產設備相對較少，同時占地面積也不大；（2）生產產品所用的旋壓機擁有CNC編程的功能，這樣可以根據不同產品的規格以及設計要求進行隨時的修改，具有較高的生產率及一致性；（3）生產出的產品壁厚較為均勻，外觀也好同時氣瓶的重量也比較??；（4）生產所選用的管材材料成本比鋼坯成本高；（5）評底的施壓封合技術應用的并不成熟。

2 旋壓道次的確定

就目前對旋壓道次的確定來并沒有一個統一的算法，主要還是需要通過實際的實驗進行確定。旋壓道次主要與以下幾個量有關系：（1）管坯的直徑；（2）瓶嘴的外徑；（3）毛坯的厚度；（4）生產所選用的氣瓶的材料以及材料的機械性能等。在確保高壓氣瓶生產質量的前提下，盡可能的降低旋壓的次數，這樣可以有效的增大氣瓶的生產能力。

3 確定適宜的旋壓工藝參數

3.1 對主軸轉數的確定

一般情況下來講，旋壓成形力與旋壓機主軸的轉速成反比，即旋壓成形力隨旋壓機主軸轉速的增加而減小，這樣就對零件的旋壓收口非常有幫助。一旦旋壓機的主軸轉數變小，旋壓成型力就會變大，這就會極大的降低零件的精度，與此同時還會造成機床的震動。經過一系列的實驗，最終確定，旋壓零件的主軸轉速定為800r/min。

3.2 進給量

在最初的幾次進給的時候，旋輪的進給量、壓下角應該盡量的小，不能太大。一旦出現進給量較大或者壓下角較大的情況，機會使得毛坯出現一定的損壞，從而一定程度上影響零件的成型以及零件與金屬的融合。這也會導致金屬內部出現的傷痕以及裂紋數增多。經過反復的多次實驗，最終認為在進行施壓操作的時候，將零件的進給量確定在0.55mm/r-2.5mm/r的范圍內比較合適。

4 旋壓工裝的設計

旋壓工裝的設計主要是指旋輪的設計，旋輪是鋼瓶旋壓收口能否順利成形的關鍵。

4.1 旋輪材料的要求

在工作環境下，應具有良好的綜合力學性能，即抗拉強度、屈服強度、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，具有十分優良的機械性能，主要表現在以下幾個方面：

（1）具有的高溫強度和硬度。600℃時的強度和硬度高于4Cr5MoVSi，而略遜于3Cr2W8V，遠遠高于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，由于碳化物的彌散析出產生“二次硬化”效果，可使抗拉強度大為提高。

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

結語

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

參考文獻

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