CN104772404A - 无缝气瓶的反向收口工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无缝气瓶的反向收口工艺，涉及储气瓶收口工艺技术领域；本发明包括以下的步骤：A、旋轮设计；B、卡套的设计；C、装夹工件；D、工件的调正；E、工件的预热；F、工件的收口；G、产品的检查；通过上述的步骤，本发明的此种工艺，既能实现了压收的高效快捷、肩部实现增厚的特点，又兼具了正向收口的内外表面的光洁圆滑的优点，大大提高了生产效率和产品质量，实现了工艺突破。
Description
【技术领域】
本发明涉及储气瓶的收口工艺，更具体的说，本发明涉及无缝气瓶、铝合金无缝内衬的反向收口工艺。
【背景技术】
铝合金无缝气瓶、铝合金无缝内衬（铝基纤维增强型高压复合容器的内衬）因其可实现无缝收口，无焊接结构，从而大大降低了焊缝的风险，大大提高了可靠性，并且较传统钢制焊接气瓶的重量大大降低。而我国原有的传统气瓶，如一二类压力容器等，均为普通钢或不锈钢材料，而且是焊接结构，腐蚀性气体对于容器造成严重腐蚀，且焊缝结构也对一些气体产生损耗性吸附。所以一些特殊气体或腐蚀性性气体如二氧化碳、一氧化碳等不适于充装于钢制容器中，必须用铝合金容器充装以保证气体的纯度和组分。国家新修订的GB14194-2006《永久气体充装规定》，也明确规定了必须充装于铝合金材料气瓶或容器中的气体介质类型，对于铝合金材质气体装置和容器的使用，有着国家政策导向的大力支持。
国内包括国际上铝合金无缝气瓶、铝合金无缝内衬的收口工艺目前有两种，一种是正向旋收；另一种是压收成型。其中，正向旋收因其采用旋轮挤压工件表层的材料流动，易出现层间分离，造成脱层缺陷，从而影响产品的安全性能；其次，收口板次较多，最少10次，因此收口较慢，每日单人单机约50只，其收口效率低，另外，因其收口板次多，需要加热时间长，经常出现因收口长时间烤火，从而造成内外表面温度过高，材料过烧蚀，内表面质量不高，影响材料性能，降低安全性能。而另一种压收成型，通过挤压使工件按照模具挤压成型，因其一次挤压产品变形过快，易出现收口后口部堆积、瓶身弯曲等缺陷，收口效果不甚理想；其次，收口一次挤压成型，压收本身速度快，但需要配备辅助的加热设备、挤压设备，需要多人分工进行，人力、物力需求加大，每日单人单机约70～120只，收口效率也不高；最后，因其收口瞬间挤压成型，变形过快，易形成内表面皱褶，从而沿皱褶部位出现薄弱点，影响产品安全性能，存在安全隐患，且不能充装特种气体。
【发明内容】
本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供无缝气瓶的反向收口工艺，该工艺实现了压收的高效快捷、肩部实现增厚的特点，又兼具了正向收口的内外表面的光洁圆滑，大大提高了生产效率和产品质量，实现了工艺突破。
本发明的技术方案是这样实现的：1、一种无缝气瓶的反向收口工艺，其特征在于：该工艺包括以下的步骤：
A、旋轮设计：常用气瓶肩型有半球体和圆锥体两种，当气瓶肩型为半球体，即当R=D/2时，旋轮成型角为：其中，R为气瓶瓶体外半径，D为气瓶瓶体外径，d为气瓶嘴外径；当气瓶肩型为圆锥体时，旋轮成型角为：式中：x为旋轮摆动中心位移量，当时，其中，R为气瓶瓶体外半径，D为气瓶瓶体外径，d为气瓶嘴外径；通过上述的计算公式，计算旋轮成型角度，并选择具有综合力学性能的热作模具钢进行旋轮制造；
B、卡套的设计：依据工件尺寸设计卡套装卡尺寸，选择具有良好收缩性的材料进行加工，同时，卡套设计时应考虑避免工件受力时发生转动，造成废品；
C、装夹工件：将待加工的工件放到卡套中夹紧，在夹紧过程中需保持卡套的四爪卡盘均匀受力，避免四爪卡盘的单点受力，造成工件的卡伤；
D、工件的调正：使用百分表，对工件进行调正，要求同轴度≤0.02mm；
E、工件的预热：按下启动键旋转工件，通过烤枪对工件进行预热，其中工件旋转的速度为400±50s/min，烤枪的预热温度为500±10℃，预热的时间为1-2S；
F、工件的收口：依据体积相等原理，利用三维软件计算气瓶收口用料，在理论用料的基础上加30-50mm的余量，并编制合理的反向收口数控程序，通过测温装置测量工件的温度，当工件温度满足工艺要求即170-180℃时，再次按下启动键启动旋轮，旋轮正向进给，进给速度为：0.5-2.0mm/min，对工件进行热旋压收口，其中旋轮工作面与工件接触，由工件带动旋轮进行旋转，反向旋压工件收口段，热旋压收口时的温度控制在170-180℃；旋轮反向进给的同时，在工件收口段外壁向内轴向进给，旋压工件收口段，成型；
G、产品的检查：完成工件的收口后，工件经钻孔，检查内孔孔径、嘴径、以及容积合格后，即制得成品。
所述步骤E中，工件进行预热时需不断移动烤枪，避免工件局部受热过度，导致工件损坏。
所述步骤E中，工件旋转速度为400±10s/min，烤枪的预热温度为500℃，预热时间为1.5s。
所述步骤F中，进行工件的收口时，进给量的控制需适当，反向收口，变形抗力增大，若进给量过大，易造成工件筒身段起皱，或设备憋停。
所述步骤F中，反向收口使利用旋轮向内挤压筒料成型技术，不存在口部不融合现象，保证气瓶性能稳定。
本发明的有益效果在于：本发明的工艺采用旋轮挤压工件整体变形，从而避免了层间分离的缺陷，其收口效果良好；并且收口板次较少，约3-5次，因此收口较快，每日单人单机约100只，其收口效率高，另外，因其收口板次少，需要加热时间短，不会造成内外表面温度过高，材料过烧蚀；且通过3-5次的板次分解避免了压收时的一次挤压变形抗力过大，从而出现皱褶的可能，内表面质量非常好；本发明的此种工艺，既能实现了压收的高效快捷、肩部实现增厚的特点，又兼具了正向收口的内外表面的光洁圆滑的优点，大大提高了生产效率和产品质量，实现了工艺突破，并得到了国内外用户的认可。
【附图说明】
图1为本发明的第一实施例图；
图2为本发明的第二实施例图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
参照图1所示，本发明揭示的一种无缝气瓶反向收口工艺，一般的，无缝气瓶的肩型有半球体和圆锥体两种，在本实施例中，所要成型的气瓶的肩型为半球体，通过下面的步骤，对该无缝气瓶反向收口工艺进行描述，该工艺包括以下的步骤：
A、结合图1，当气瓶肩型为半球体，即当R=D/2时，其中，旋轮成型角为：其中，R为气瓶瓶体外半径，D为气瓶瓶体外径，d为气瓶嘴外径；根据上述的计算公式，可推导出如下的数据：如当D=140时，d=42，则α=17.4°；此后，根据计算出的旋轮成型角，选择具有综合力学性能的热作模具钢进行旋轮制造；
B、卡套的设计：依据工件尺寸设计卡套装卡尺寸，选择具有良好收缩性的材料进行加工，同时，卡套设计时应考虑避免工件受力时发生转动，造成废品；如当气瓶外径为140mm时，卡套外径为140.7～141.2mm,卡套尺寸加工到位后，用线切割切开；
C、装夹工件：将待加工的工件放到卡套中夹紧，在夹紧过程中需保持卡套的四爪卡盘均匀受力，避免四爪卡盘的单点受力，造成工件的卡伤；
D、工件的调正：使用百分表，对工件进行调正，要求同轴度≤0.02mm；
E、工件的预热：按下启动键旋转工件，通过烤枪对工件进行预热，其中工件旋转速度为400±10s/min，烤枪的预热温度为500℃，预热时间为1.5s，在工件进行预热时需不断移动烤枪，避免工件局部受热过度，导致工件损坏；
F、工件的收口：依据体积相等原理，利用三维软件计算气瓶收口用料，在理论用料的基础上加30-50mm的余量，并编制合理的反向收口数控程序，通过测温装置测量工件的温度，当工件温度满足工艺要求即170-180℃时，再次按下启动键启动旋轮，旋轮正向进给，进给速度为：0.5-2.0mm/min，对工件进行热旋压收口，其中旋轮工作面与工件接触，由工件带动旋轮进行旋转，反向旋压工件收口段，热旋压收口时的温度控制在170-180℃；旋轮反向进给的同时，在工件收口段外壁向内轴向进给，旋压工件收口段，成型，另外，进行工件的收口时，进给量的控制需适当，反向收口，变形抗力增大，若进给量过大，易造成工件筒身段起皱，或设备憋停，本实施例中，反向收口使利用旋轮向内挤压筒料成型技术，不存在口部不融合现象，保证气瓶性能稳定；
G、产品的检查：完成工件的收口后，工件经钻孔，检查内孔孔径、嘴径、以及容积合格后，即制得成品。
本发明通过上述的步骤实现了无缝气瓶的反向收口，既能实现了压收的高效快捷、肩部实现增厚的特点，又兼具了正向收口的内外表面的光洁圆滑的优点，大大提高了生产效率和产品质量，实现了工艺突破，并得到了国内外用户的认可。
实施例2
参照图2所示，为本发明揭示的一种无缝气瓶反向收口工艺的第二个具体实施例，在本实施例中，所要成型的气瓶肩型为圆锥体，因此，该气瓶收口工艺，包括以下的步骤：
A、结合图2所示，气瓶肩型为圆锥体时，旋轮成型角为：式中：x为旋轮摆动中心位移量，当时，其中，R为气瓶瓶体外半径，D为气瓶瓶体外径，d为气瓶嘴外径；通过上述的计算公式，计算旋轮成型角度，并选择具有综合力学性能的热作模具钢进行旋轮制造；
B、卡套的设计：依据工件尺寸设计卡套装卡尺寸，选择具有良好收缩性的材料进行加工，同时，卡套设计时应考虑避免工件受力时发生转动，造成废品；
C、装夹工件：将待加工的工件放到卡套中夹紧，在夹紧过程中需保持卡套的四爪卡盘均匀受力，避免四爪卡盘的单点受力，造成工件的卡伤；
D、工件的调正：使用百分表，对工件进行调正，要求同轴度≤0.02mm；
E、工件的预热：按下启动键旋转工件，通过烤枪对工件进行预热，其中工件旋转速度为400±10s/min，烤枪的预热温度为500℃，预热时间为1.5s，在工件进行预热时需不断移动烤枪，避免工件局部受热过度，导致工件损坏；
F、工件的收口：依据体积相等原理，利用三维软件计算气瓶收口用料，在理论用料的基础上加30-50mm的余量，并编制合理的反向收口数控程序，通过测温装置测量工件的温度，当工件温度满足工艺要求即170-180℃时，再次按下启动键启动旋轮，旋轮正向进给，进给速度为：0.5-2.0mm/min，对工件进行热旋压收口，其中旋轮工作面与工件接触，由工件带动旋轮进行旋转，反向旋压工件收口段，热旋压收口时的温度控制在170-180℃；旋轮反向进给的同时，在工件收口段外壁向内轴向进给，旋压工件收口段，成型，另外，进行工件的收口时，进给量的控制需适当，反向收口，变形抗力增大，若进给量过大，易造成工件筒身段起皱，或设备憋停，本实施例中，反向收口使利用旋轮向内挤压筒料成型技术，不存在口部不融合现象，保证气瓶性能稳定；
G、产品的检查：完成工件的收口后，工件经钻孔，检查内孔孔径、嘴径、以及容积合格后，即制得成品。
本发明的工艺采用旋轮挤压工件整体变形，从而避免了层间分离的缺陷，其收口效果良好；并且收口板次较少，约3-5次，因此收口较快，每日单人单机约100只，其收口效率高，另外，因其收口板次少，需要加热时间短，不会造成内外表面温度过高，材料过烧蚀；且通过3-5次的板次分解避免了压收时的一次挤压变形抗力过大，从而出现皱褶的可能，内表面质量非常好；本发明的此种工艺，既能实现了压收的高效快捷、肩部实现增厚的特点，又兼具了正向收口的内外表面的光洁圆滑的优点，大大提高了生产效率和产品质量，实现了工艺突破，并得到了国内外用户的认可。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。
Claims (5)
1.一种无缝气瓶的反向收口工艺，其特征在于：该工艺包括以下的步骤：
A、旋轮设计：常用气瓶肩型有半球体和圆锥体两种，当气瓶肩型为半球体，即当R=D/2时，旋轮成型角为：其中，R为气瓶瓶体外半径，D为气瓶瓶体外径，d为气瓶嘴外径；当气瓶肩型为圆锥体时，旋轮成型角为：式中：x为旋轮摆动中心位移量，当时，其中，R为气瓶瓶体外半径，D为气瓶瓶体外径，d为气瓶嘴外径；通过上述的计算公式，计算旋轮成型角度，并选择具有综合力学性能的热作模具钢进行旋轮制造；
B、卡套的设计：依据工件尺寸设计卡套装卡尺寸，选择具有良好收缩性的材料进行加工，同时，卡套设计时应考虑避免工件受力时发生转动，造成废品；
C、装夹工件：将待加工的工件放到卡套中夹紧，在夹紧过程中需保持卡套的四爪卡盘均匀受力，避免四爪卡盘的单点受力，造成工件的卡伤；
D、工件的调正：使用百分表，对工件进行调正，要求同轴度≤0.02mm；
E、工件的预热：按下启动键旋转工件，通过烤枪对工件进行预热，其中工件旋转的速度为400±50s/min，烤枪的预热温度为500±10℃，预热的时间为1-2S；
F、工件的收口：依据体积相等原理，利用三维软件计算气瓶收口用料，在理论用料的基础上加30-50mm的余量，并编制合理的反向收口数控程序，通过测温装置测量工件的温度，当工件温度满足工艺要求即170-180℃时，再次按下启动键启动旋轮，旋轮正向进给，进给速度为：0.5-2.0mm/min，对工件进行热旋压收口，其中旋轮工作面与工件接触，由工件带动旋轮进行旋转，反向旋压工件收口段，热旋压收口时的温度控制在170-180℃；旋轮反向进给的同时，在工件收口段外壁向内轴向进给，旋压工件收口段，成型；
G、产品的检查：完成工件的收口后，工件经钻孔，检查内孔孔径、嘴径、以及容积合格后，即制得成品。
2.根据权利要求1所述的无缝气瓶反向收口工艺，其特征在于：所述步骤E中，工件进行预热时需不断移动烤枪，避免工件局部受热过度，导致工件损坏。
3.根据权利要求1所述的无缝气瓶反向收口工艺，其特征在于：所述步骤E中，工件旋转速度为400±10s/min，烤枪的预热温度为500℃，预热时间为1.5s。
4.根据权利要求所述的无缝气瓶反向收口工艺，其特征在于：所述步骤F中，进行工件的收口时，进给量的控制需适当，反向收口，变形抗力增大，若进给量过大，易造成工件筒身段起皱，或设备憋停。
5.根据权利要求1所述的无缝气瓶反向收口工艺，其特征在于：所述步骤F中，反向收口使利用旋轮向内挤压筒料成型技术，不存在口部不融合现象，保证气瓶性能稳定。
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