CN113290352A - 一种天然气气瓶内胆及其拉伸一次无缝成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，包括罐体以及封头，罐体与封头经焊接形成具有封闭性的内容纳腔，其特征在于：罐体由钢板经拉伸成型，罐体拉伸成型后具有作为加工连接段，加工连接段具有敞开口，封头具有环座以及出口，环座以及出口之间具有过渡折起面，加工连接段经外力挤压贴至与环座外端面上，敞开口挤压至过渡折起面上，在经焊接把罐体上的敞开口与封头的过渡折起面焊接一体成型。本发明采用在罐体端部留有加工连接段，其是经过车床缓慢挤压至封头上贴合，有两个好处，能增强上部分的强度的同时，也实现了罐体无焊接，其在端面进行激光焊接，大大提高了本发明的强度。

Description

一种天然气气瓶内胆及其拉伸一次无缝成型方法

技术领域

本发明涉及天然气气瓶内胆，特别是一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，属于对压力容器的改良。

背景技术

本发明是针对中国专利申请号：201510731117.1，专利名称为：一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，其包括缸体(1)和封头(2)，所述缸体(1)与所述封头(2)用焊接配合形成一个封闭式环形内腔，其中，所述缸体(1)和所述封头(2)均为一体式结构，本发明的缸体(1)由现有技术中的通过中间转板、焊接成桶的结构改进为一体式结构，减少了焊接量，降低了加工成本，也避免了因大面积焊接造成的缸体(1)焊接变形、漏焊等问题，同时也解决了现有技术中因焊缝产生疲劳裂纹，以致内胆失效等关键问题。

针对上述专利本发明进一步进行了改进，实现罐体整体无焊接工艺，同时，也解决了加固过程中天然气内胆在冲压时，易发生断裂问题。

发明内容

本发明提出一种一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，解决了现有技术中使用过程中存在的上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种天然气气瓶内胆，包括罐体以及封头，罐体与封头经焊接形成具有封闭性的内容纳腔，其特征在于：罐体由钢板经拉伸成型，罐体拉伸成型后具有作为加工连接段，加工连接段具有敞开口，封头具有环座以及出口，环座以及出口之间具有过渡折起面，加工连接段经外力挤压贴至与环座外端面上，敞开口挤压至过渡折起面上，在经焊接把罐体上的敞开口与封头的过渡折起面焊接一体成型。

通过上述方案可知，罐体与封头经压缩到焊接出口，形成具有无缝内容内腔，罐体由不锈钢平板经过液压机和特制模具拉伸成型的无缝罐体，可以根据不锈钢平板大小拉伸至一米五以上长度， 罐体拉伸成型后一头是U型敞开口，需要封头链接压缩，封头是环座和出口一体式的，把封头伸进罐体压缩罐体敞开口贴合封头环座至出口，经激光焊接出口，成一个无缝内胆。

本产品罐体经过拉伸成型，罐体整体没有经过焊接，材质就不会变，不需要打磨，利用抗氧化防腐蚀保护退火，不用酸洗，产品第一就是环保，罐体没有焊接就不会产生漏焊，不会焊接口裂开，这样就大大提高了罐体压力，提高了安全隐患。

优选地，还包括预固定件，该预固定件外端面上加工有外螺纹，封头内壁加工有内螺纹，在把封头套在罐体的加工连接段时，所述预固定件穿至封头中，其中预固定件一端伸至罐体内容纳腔底部相接触，封头与预固定件螺纹连接，然后经外力挤压把所述加工连接段沿着轴向缓慢压至封头环座端面上形成与环座相同外形，在经焊接加工一体成型。

做一支支杆（即预固定件）比罐体长，一头有螺丝和盖头阀门口配套，螺丝穿进盖头阀门口，和盖头一起伸进罐体开口里面，螺丝顶到罐体底部，固定好盖头和封口距离位置，使罐体开口和封口边沿密封接触。

一种天然气气瓶内胆的拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：该拉伸一次无缝成型方法包括以下步骤：

罐体拉深经液压系统分三个步骤完成：

一、压边；

二、拉伸：大圆弧开拉深至上下模具合并，使不锈钢平板材料有弧度至罐体边直角形状；

三、中间罐体通过上模具垂直一次性拉深成型罐体；

针对压边步骤：

（1）准备加工材料以及工具，选取不锈钢材钢板、模具以及冲压机，模具有相互贴合的上模具和下模具，上模具和下模具分别有上冲压孔和下冲压孔；

（2）、冲压前的模具设计：把不锈钢材钢板平铺在上模具与下模具之间，其中上模具与下模具外围留有压边区域，压边区域的直径选取在5-20cm，其中上模具具有上圆弧凹陷区，下模具具有可与上圆弧凹陷区相贴合的下圆弧凹陷区，该圆弧凹陷区由下模具压边内侧处为起点至下冲压孔的高度逐渐减小形成，其中圆弧凹陷区与下冲压孔形成的角度为10-45°；

针对拉伸步骤：

（1）拉伸加工成型：然后通过冲压机安装在上模具上方，冲压拉伸过程包括两次冲压，第一次先压边，通过液压机把上模具缓慢下压至钢板上方，其中上模具外侧具有压边环，压边环与下模具之间的空间形成压边区域；

第二次先在通过冲压压机的冲压头缓慢先冲压到下冲压孔与圆弧凹陷区的交界点，把钢板中部形成有过渡弧形；

第三次通过冲压机工作冲压头继续工作把钢板冲压成罐体；

（四）、焊接成型：封头在通过固定件固定，把封头伸至罐体内腔中，封头伸入的距离对准，再通过车床缓慢的对罐体端区缓慢挤压至封头上，让罐体一部分与封头外端面贴合，然后通过焊接成型。

通过上述方案可知，液压机和模具配套完成，把不锈钢板材放进模具完成罐体制作，罐体制作出来的是U型状的，完成制作过程是冷轧的，接下来还需要罐体退火，退火需要把罐体里外加上一层特殊的抗氧化防腐蚀保护层，使退火过程中罐体材质不变。

不锈钢材钢板采用304不锈钢，封头的制作，首先取一块60毫米的304特厚刚，切割成圆直径50公分大，放在车床上去掉厚度55毫米，留中间6公分做成阀门出口，再把这个半成品放在模具里面，拉深成碗状型盖头。

罐体和封口边沿密封接触好，后第一步就是用激光焊接固定罐体和封口，第二步才是收口罐体开口，把罐体固定在特制机床上，缓慢转动，第三步用机床另一头的压刀板慢慢靠近罐体开口，挤压罐体开口使开口部分慢慢弯曲贴靠封头，最后使罐体开口贴紧封头，第四步就是用激光焊接罐体开口和封头出口，这样才是无缝内胆完美完成。

优选地，第三步骤中，第二次冲压的距离为15cm，其距离等于夹持在上模具与下模具中的钢板至下模具的过渡弧形底区的距离。

优选地，钢板选取150cm，其中压边的距离为10-20cm，上冲压孔和下冲压孔的直径35-40cm，冲压机加工时冲压的压力不少于800吨。

优选地，第四步骤中焊接采用的是激光焊接。

优选地，本冲压机冲压时为低速运行冲压。

优选地，当第三步骤中，第一次冲压至15cm时，钢板形成了与圆弧凹陷区相同形状，此时位于在压边区域上的钢板未发生移动，当执行第二步冲压时，压边区域上的钢板缓慢的往下冲压孔的孔壁收缩，直至形成罐体。

优选地，压边区域上的钢板作为经车床加工至封头上的待加工区。

一种不锈钢平板经过液压配套模具拉深成型的无缝内容内胆，本产品经过了多年的试验研究，利用不锈钢平板，经过模具液压，做出来无缝罐体到压缩封口一体成型的液体和气体的内腔容积瓶内胆。以下分六环节解释。

1，第一步罐体拉深，罐体是用304不锈钢平板，放入模具经液压系统分三个步骤，一压边，二是大圆弧开拉深至上下模具合并，使不锈钢平板材料有弧度至罐体边直角形状，三就是中间罐体模具垂直一次性拉深成型罐体，

1，第一步就是经过多年研发掌握的原理，按不锈钢材料大小制作模具，模具分上模具和下模具两半，下模具是固定模具，上模具分为三部分，1、压边模具，压住不锈钢边上二十公分左右，2、冲压模具（冲压头）顺利拉深至罐体全部成型。

2，第二步是设计液压机配套模具，压边最好用四个液压，使模具平衡防止拉深不锈钢板起皱，两个液压系统连带中间液压系统一起工作，到两片模具磨合，模具合拢到一定角度，保证到最后拉深可以顺利进行，中间液压系统缓慢运行一次性拉深成功，这样完成罐体制作。

3，液压机和模具配套完成，把不锈钢板材放进模具完成罐体制作，罐体制作出来的是U型状的，完成制作过程是冷轧的，接下来还需要罐体退火，退火需要把罐体里外加上一层特殊的抗氧化防腐蚀保护层，（有保护层专业配方）使退火过程中罐体材质不变，退火的抗氧化防腐蚀保护层的技术配方，是耐火涂料加石膏粉，另外加上多种金属粉末（如铁、合金等），（金属粉末可以使耐火涂料和石膏粉变得密度更高，更耐高温，更有柔韧性）搅拌均匀，用喷枪喷涂在罐体里外，喷涂均匀晾干，涂料需要有0.01-0.5cm厚度，晾干后可以放置在火炉里面加热到700至800度左右，再拿出来放入水里冷却，冷却后洗干净，退火就完成。

4，盖头的制作，首先取一块60毫米的304特厚刚，切割成圆直径50公分大，放在车床上去掉厚度55毫米，留中间6公分做成阀门出口，再把这个半成品放在模具里面，拉深成碗状型盖头，盖头就是这样制作成功了，盖头是封口的主要部件，对罐体开口收口压缩至罐体瓶劲出口起着支撑，也起着罐体贴合盖头模具一样的作用。

5，做一支支杆比罐体长，一头有螺丝和盖头阀门口配套，螺丝穿进盖头阀门口，和盖头一起伸进罐体开口里面，螺丝顶到罐体底部，固定好盖头和封口距离位置，使罐体开口和封口边沿密封接触。

6，罐体和封口边沿密封接触好，后第一步就是用激光焊接固定罐体和封口，第二步才是收口罐体开口，把罐体固定在特制机床上，缓慢转动，第三步用机床另一头的压刀板慢慢靠近罐体开口，挤压罐体开口使开口部分慢慢弯曲贴靠封头，最后使罐体开口贴紧封头，第四步就是用激光焊接罐体开口和封头出口，这样才是无缝内胆完美完成。

综上所述，本发明的有益效果在于：本设计结构上比较简单，利用车床把罐体上部分挤压成封头类似结构，然后通过激光焊接形成，杜绝了罐体本身的焊接，背景技术中提到的专利需要对罐体进行一道焊接，使用后发现会改变其注塑成型的强度，需要进行退火处理其对罐体本身的产生伤害，也本方案的退火方案，其不会改变其注塑成型的强度，也解决现有技术中封头、缸体形成工字型焊接的环向应力和纵向应力对气瓶内胆形成的疲劳裂纹的危害，能让罐体更加可靠。

本发明的拉伸成型方式，比较独特，利用圆弧凹陷区以及对应的压边量能对在冲压拉伸成型时，不会发生断裂，目前冲压都是开口冲压，成品率不高，加工后罐体端面会出现裂痕，而通过本发明的独特设计能解决裂痕的问题。

本发明采用在罐体端部留有加工连接段，其是经过车床缓慢挤压至封头上贴合，有两个好处，能增强上部分的强度的同时，也实现了罐体无焊接，其在端面进行激光焊接，大大提高了本发明的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为图1加工后的结构示意图；

图3为本发明模具示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1至图3所示，本发明公开了一种天然气气瓶内胆，包括罐体1以及封头，罐体1与封头经焊接形成具有封闭性的内容纳腔，罐体1由钢板7经拉伸成型，罐体拉伸成型后具有作为加工连接段10，加工连接段10具有敞开口，封头具有环座3以及出口2，环座3以及出口2之间具有过渡折起面，加工连接段经外力挤压贴至与环座外端面上，敞开口挤压至过渡折起面上，在经焊接把罐体上的敞开口与封头的过渡折起面焊接一体成型。罐体无焊接比较可靠安全。

还包括预固定件4，该预固定件外端面上加工有外螺纹，封头内壁加工有内螺纹，在把封头套在罐体的加工连接段时，所述预固定件穿至封头中，其中预固定件一端伸至罐体内容纳腔底部相接触，封头与预固定件螺纹连接，然后经外力挤压把所述加工连接段沿着轴向缓慢压至封头环座端面上形成与环座相同外形，在经焊接加工一体成型。

利用增设预固定件对封头进行固定，然后对加工连接段10进行挤压至封头上，可以提高整体牢固性和减少罐体本身的焊接，使得可靠性更高。

针对上述的天然气内胆加工方法做详细说明：一种天然气气瓶内胆的拉伸一次无缝成型方法，该拉伸一次无缝成型方法包括以下步骤：

（一）、准备加工材料以及工具，选取不锈钢材钢板、模具以及冲压机，模具有上模具6和下模具7，上模具和下模具分别有上冲压孔61和下冲压孔51；

（二）、冲压前安装：把不锈钢材钢板平铺在上模具与下模具之间，其中上模具与下模具外围留有压边区域，压边区域的直径选取在5-20cm，其中上模具具有上圆弧凹陷区63，下模具具有可与上圆弧凹陷区相贴合的下圆弧凹陷区，该圆弧凹陷区由下模具压边内侧处为起点至下冲压孔的高度逐渐减小形成，其中圆弧凹陷区与下冲压孔形成的角度为10-45°；

（三）、拉伸加工成型：然后通过冲压机安装在上模具上方，冲压拉伸过程包括两次冲压，第一次先压边，通过液压机把上模具缓慢下压至钢板上方，其中上模具外侧具有压边环54，压边环与下模具之间的空间形成压边区域；压边环具有内凹腔55，上模具具有凸沿62，凸沿62活动于内凹腔中。

第二次先在通过冲压压机的冲压头缓慢先冲压到下冲压孔与圆弧凹陷区的交界点，把钢板中部形成有过渡弧形，需要说明的是，本发明采用的是10cm压边，第二次冲压时，该压边区域上的钢板至少内移5cm。

第三次通过冲压机工作冲压头继续工作把钢板冲压成罐体；

（四）、焊接成型：封头在通过固定件固定，把封头伸至罐体内腔中，封头伸入的距离对准，再通过车床缓慢的对罐体端区缓慢挤压至封头上，让罐体一部分与封头外端面贴合，然后通过焊接成型，焊接采用的是激光焊接。

上述方案中：不锈钢材钢板采用304不锈钢，第三步骤中，第一次冲压的距离为15cm，其距离等于夹持在上模具与下模具中的钢板至下模具底部的距离。优选地，钢板选取150cm，其中压边的距离为10-20cm，上冲压孔和下冲压孔的直径35-40cm，冲压机加工时冲压的压力不少于800吨。

由于目前的天然气内胆尺寸基本上是固定，本设计先进行第一次加工，先冲压拉伸至15cm，由于设置圆弧凹陷平滑区这样能做到钢板外壁不会出现裂痕情况，成品率极高。

当第三步骤中，第一次冲压至15cm时，本冲压机冲压时为低速运行冲压。第一次冲压速度小于第二次冲压速度。钢板形成了与圆弧凹陷区相同形状，此时位于在压边区域上的钢板未发生移动，当执行第二步冲压时，压边区域上的钢板缓慢的往下冲压孔的孔壁收缩，直至形成罐体。

压边区域上的钢板作为经车床加工至封头上的待加工区，这样能由于在拉伸过程中冲压机未对压边区域上的钢板进行冲压，其强度、硬度都比其他部分高，这时再利用车床进行挤压至封头上，也不会破坏罐体上部分与其他部分的强度差距，非常可靠。

最佳实施例方式：钢板选取1.5m，压边长度为10cm，上冲压孔和下冲压孔采用孔径采用38cm，中间留有92cm进行拉伸，本设计的内凹圆弧区其横截面为上开口大下开口小的喇叭形状，内凹圆弧区至下模具端面的自然过渡两者形成的夹角为5-12°防止在拉伸过程中钢板与液压机的冲压头8接触时，压边与内凹圆弧区过渡区出现过快下移，防止裂痕出现，同时内凹圆弧区的末端位于下冲压孔的底部，使得整体的钢板都能缓慢贴着模具端面下行，杜绝了裂痕的产生。

用途说明：无缝不锈钢瓶是杜瓦罐内胆，无缝没有经过焊接就不会产生漏焊，焊缝裂开，没有焊接缝的不锈钢腐蚀性少，用的时间年限比焊接的长，检测时间也可以延长，节省了很多资源，压力可以达到市面上的产品六倍，达到12个兆帕，大大提高了安全性，没有经过酸洗的罐体不会产生有害物质，所以环保，用在医药领域吃了对人身体健康有保障，用在民用和军用上，装气体和液体承受的压力大，大大的提高了安全隐患。

同时需要指出的本发明指出的术语，如： “前”、“后”、“竖直”、“水平”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气气瓶内胆，包括罐体以及封头，罐体与封头经焊接形成具有封闭性的内容纳腔，其特征在于：罐体由钢板经拉伸成型，罐体拉伸成型后具有作为加工连接段，加工连接段具有敞开口，封头具有环座以及出口，环座以及出口之间具有过渡折起面，加工连接段经外力挤压贴至与环座外端面上，敞开口挤压至过渡折起面上，在经焊接把罐体上的敞开口与封头的过渡折起面焊接一体成型。

2.根据权利要求1所述一种天然气气瓶内胆，其特征在于：还包括预固定件，该预固定件外端面上加工有外螺纹，封头内壁加工有内螺纹，在把封头套在罐体的加工连接段时，所述预固定件穿至封头中，其中预固定件一端伸至罐体内容纳腔底部相接触，封头与预固定件螺纹连接，然后经外力挤压把所述加工连接段沿着轴向缓慢压至封头环座端面上形成与环座相同外形，在经焊接加工一体成型。

3.一种天然气气瓶内胆的拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：该拉伸一次无缝成型方法包括以下步骤：

罐体拉深经液压系统分三个步骤完成：

一、压边；

二、拉伸：大圆弧开拉深至上下模具合并，使不锈钢平板材料有弧度至罐体边直角形状；

三、中间罐体通过上模具垂直一次性拉深成型罐体；

针对压边步骤：

（1）准备加工材料以及工具，选取不锈钢材钢板、模具以及冲压机，模具有相互贴合的上模具和下模具，上模具和下模具分别有上冲压孔和下冲压孔；

（2）、冲压前的模具设计：把不锈钢材钢板平铺在上模具与下模具之间，其中上模具与下模具外围留有压边区域，压边区域的直径选取在5-20cm，其中上模具具有上圆弧凹陷区，下模具具有可与上圆弧凹陷区相贴合的下圆弧凹陷区，该圆弧凹陷区由下模具压边内侧处为起点至下冲压孔的高度逐渐减小形成，其中圆弧凹陷区与下冲压孔形成的角度为10-45°；

针对拉伸步骤：

（1）拉伸加工成型：然后通过冲压机安装在上模具上方，冲压拉伸过程包括两次冲压，第一次先压边，通过液压机把上模具缓慢下压至钢板上方，其中上模具外侧具有压边环，压边环与下模具之间的空间形成压边区域；

第二次先在通过冲压压机的冲压头缓慢先冲压到下冲压孔与圆弧凹陷区的交界点，把钢板中部形成有过渡弧形；

第三次通过冲压机工作冲压头继续工作把钢板冲压成罐体；

（四）、焊接成型：封头在通过固定件固定，把封头伸至罐体内腔中，封头伸入的距离对准，再通过车床缓慢的对罐体端区缓慢挤压至封头上，让罐体一部分与封头外端面贴合，然后通过焊接成型。

4.如权利要求3所述的一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：不锈钢材钢板采用304不锈钢，封头的制作，首先取一块60毫米的304特厚刚，切割成圆直径50公分大，放在车床上去掉厚度55毫米，留中间6公分做成阀门出口，再把这个半成品放在模具里面，拉深成碗状型盖头。

5.根据权利要求4所述一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：拉伸步骤中，第二次冲压的距离为15cm，其距离等于夹持在上模具与下模具中的钢板至下模具的过渡弧形底区的距离。

6.根据权利要求3所述一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：钢板选取150cm，其中压边的距离为10-20cm，上冲压孔和下冲压孔的直径35-40cm，冲压机加工时冲压的压力不少于800吨。

7.根据权利要求3所述一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：焊接成型中焊接采用的是激光焊接。

8.根据权利要求3或6所述一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：本冲压机冲压时为低速运行冲压。

9.根据权利要求3或5所述一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于：拉伸步骤中，，第一次冲压至15cm时，钢板形成了与圆弧凹陷区相同形状，此时位于在压边区域上的钢板未发生移动，当执行第二步冲压时，压边区域上的钢板缓慢的往下冲压孔的孔壁收缩，直至形成罐体，压边区域上的钢板作为经车床加工至封头上的待加工区。

10.根据权利要求3所述一种天然气气瓶内胆拉伸一次无缝成型方法，其特征在于： 对拉伸加工成型后的罐体进行退火处理，退火时先需要把罐体里外加上一层特殊的抗氧化防腐蚀保护层。

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