鋁合金罐體的等徑翻邊工藝

■ 王 琳

1.概述

高壓開關設備所用鋁合金三通罐體的翻邊工藝是比較成熟的，但基本上都是小口徑翻邊。對于接近等徑的大口徑三通罐，由于翻邊難度很大，工藝上并不穩定，所以一般都使用鑄造罐體。但相比之下，鑄造罐體在性能上和生產成本上都存在一定的劣勢。因此對于大口徑三通罐，有必要研究采用焊接罐體翻邊代替鑄造罐體的工藝可行性。我們分別從材質的選擇、翻邊模具的設計、預開孔的計算、變形量的測量等各方面對等徑翻邊進行分析，最后成功地完成了鋁合金罐體的等徑翻邊，有效地降低了生產成本，提高了罐體的性能。

2.材質、模具、預開孔

在材質方面，不同牌號的鋁合金具有不同的力學性能。對于鋁合金翻邊罐來說，塑性指標是所要考察的重點，需要所選鋁合金可以承受罐體等徑翻邊時所能達到的最大變形量。同時，對于罐體材料來說，還需具備一定的強度和耐蝕性。在全面考慮并經過相應測試之后，我們選擇了5A02-H112鋁合金，其具有較好的綜合力學性能和耐蝕性。

在翻邊模具方面，由于要將模具伸入到罐體中，所以模具尺寸要比罐體內徑略小，而要保證盡量等徑，需要模具尺寸盡量接近罐體內徑。經過論證，我們認為只要把模具送進罐體內部即可完成翻邊。試驗鋁罐內徑為520mm，由于模具的上端有一直線段，所以設計模具直徑比罐體內徑小4mm，即為516mm，翻邊時模具兩側距離罐體內壁都是2mm。這樣就能保證翻邊時模具能順利伸入罐體內部，并能盡量接近等徑翻邊，如圖1所示。

罐體在翻邊前要預先開孔，預開孔的大小是決定翻邊能否成功的重要因素。預開孔小，翻邊后孔的邊緣部分易破裂，預開孔大，翻邊高度達不到要求。所以，在設計預開孔時必須考慮充分，既要保證翻邊后孔的邊緣不破裂，又要保證翻邊后直邊的高度。經討論與計算，內徑為520mm的鋁罐體橢圓形預開孔的長徑和短徑尺寸分別為480mm和230mm。

圖1 翻邊機、模具及鋁合金罐體

3.翻邊工藝過程

對5A02-H112鋁合金罐體進行翻邊，在不預熱的情況下，成品率較低，在預熱的情況下，成品率則非常高，預熱溫度為200℃左右。圖2為翻邊后的三通罐。從圖中相貫線的形態可以看出，罐體的翻邊基本接近于等徑翻邊。經過對罐體開口變形量的測量與計算可知，在罐體翻邊時，靠近橢圓預開孔軸向側位置的伸長率更大，而其平均伸長率則為41%左右。從資料可查，在200℃的溫度下，5A02鋁合金的伸長率超過50%，這就從理論上解釋了在預熱充分的情況下，5A02鋁合金罐體的翻邊成功率是有保證的。

此外，根據實際生產經驗，有兩點事項需要特別注意：一是由于靠近橢圓預開孔軸向側位置的伸長率更大，因此需要對該處進行更加充分的預熱；二是因為預開孔在翻邊之后的整體變形量是比較大的，所以需要對其邊緣進行仔細打磨，以避免因存在尖角毛刺而導致罐體在翻邊過程中因應力集中而開裂的問題。

圖2 5A02-H112鋁合金翻邊罐

4. 結語

對于翻邊鋁合金罐體，我們選用的材質為5A02-H112，在預熱的情況下翻邊有非常高的成品率。為了保證盡量等徑，翻邊模具的尺寸為比罐體內徑小4mm。在翻邊前，需要對罐體預開孔邊緣進行仔細打磨，同時還需要對罐體，尤其是靠近橢圓形預開孔軸向側位置進行充分的預熱，預熱溫度為200℃左右。