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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