1 前言

目前，國(guó)內(nèi)鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶的制造主要有兩種方式，一種是采用無(wú)縫鋼管為原料，經(jīng)收底、收口而制成的鋼瓶，簡(jiǎn)稱管制造瓶。因此種方法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投入少，目前被國(guó)內(nèi)大部分制造廠采用。 另一種就是以鋼坯為原料，經(jīng)沖拔拉伸，收口而制成的鋼瓶，簡(jiǎn)稱沖拔瓶。該工藝是將一定大小的方鋼坯加熱至預(yù)定的工藝溫度，然后通過(guò)一定噸位的立式水壓機(jī)沖孔，形成一個(gè)帶杯底的圓柱體，再通過(guò)臥式水壓機(jī)將帶杯底的圓柱體拔長(zhǎng)至需要的長(zhǎng)度，形成氣瓶的瓶坯。該工藝鋼瓶底部整體沖壓成型，具有金屬密實(shí)性好，產(chǎn)品安全性高的特點(diǎn)，但其技術(shù)的難點(diǎn)在于壁厚偏差和表面質(zhì)量的控制，其中由于影響偏差的因素較多，涉及到熱加工、設(shè)備、模具、安裝、操作等各個(gè)環(huán)節(jié)，所以偏差的控制便成為氣瓶制造行業(yè)的首要難題，也一直是行業(yè)內(nèi)廣泛討論的課題。

本文就可能影響壁厚偏差的因素進(jìn)行分析，以便更好的對(duì)壁厚偏差進(jìn)行控制。

2 影響壁厚偏差的因素

2.1 料溫

料溫是指方鋼坯加熱的溫度，或者說(shuō)是始鍛溫度。料溫對(duì)壁厚偏差的影響體現(xiàn)在三個(gè)方面，第一，料塊始鍛溫度的大小；第二，料溫的均勻性；第三、料塊加熱所帶來(lái)氧化皮的影響；

首先，根據(jù)材料的特性，料塊在沖孔前的溫度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的始鍛溫度要求，比如鉻-鉬鋼，加熱料溫應(yīng)在1200℃～1280℃之間為宜，但它的始鍛溫度最好在1100℃以上，低于這個(gè)溫度，材料的變形抗力變大，對(duì)設(shè)備、模具的壽命都有影響，偏差不好控制。

其次是料溫的均勻性，料溫的均勻性和加熱爐的性能、結(jié)構(gòu)、加熱時(shí)間，保溫時(shí)間的長(zhǎng)短以及工人的操作都有密切的關(guān)聯(lián)。目前常用的加熱爐有中頻爐、推缸爐以及環(huán)形爐。中頻爐由于設(shè)備占地面積大，效率低，成本高，用的越來(lái)越少；而推缸爐由于結(jié)構(gòu)的限制，料塊必須采用緊貼式的方式進(jìn)料，從而導(dǎo)致料塊在加熱爐傳熱不均以及有粘料的風(fēng)險(xiǎn)，所以也慢慢的被環(huán)形爐所取代。環(huán)形爐是用爐底機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的機(jī)械化加熱爐，鋼坯在爐內(nèi)呈放射性方式分散的放置，鋼坯與鋼坯之間的間距可以根據(jù)爐底直徑以及鋼坯的大小進(jìn)行調(diào)整，爐底每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，鋼坯向前前進(jìn)一定的距離，從而可以保證鋼坯的加熱溫度更均勻。料溫的均勻性是影響沖孔偏差的一個(gè)重要因素。

還有料塊加熱所產(chǎn)生的氧化皮對(duì)壁厚偏差的影響。氧化皮是熱加工過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生的，只是厚與薄，多與少而已，表面氧化皮在沖孔過(guò)程中，首先，會(huì)影響模具的質(zhì)量，從而導(dǎo)致模具受損，對(duì)壁厚偏差造成影響；其次，較薄的氧化皮在沖孔料塊成形反擠的過(guò)程中，影響金屬的變形及流動(dòng)；最后，氧化皮在最終脫落后將造成局部的壁厚減薄，從而使壁厚偏差增大。氧化皮的產(chǎn)生多少與加熱溫度、保溫時(shí)間以及爐內(nèi)氣體成份有著密切的關(guān)系。

2.2 鋼坯的質(zhì)量

對(duì)沖拔瓶來(lái)說(shuō)，鋼坯的質(zhì)量對(duì)其瓶坯的壁厚偏差以及表面質(zhì)量都有直接的影響。比如鋼坯外形尺寸是否規(guī)則，對(duì)角線偏差是否超標(biāo)，圓角R的大小是否一致等，會(huì)影響鋼坯在模具中的定位，如果料塊不規(guī)則，則導(dǎo)致料塊中心與沖頭的中心不一致，從而影響到壁厚的偏差。鋼坯外表面的拉絲或凹坑凹陷等缺陷，在反擠壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形，反應(yīng)在筒體上會(huì)出現(xiàn)局部缺料，從而也會(huì)影響到壁厚的偏差。

2.3 設(shè)備及模具尺寸及精度

設(shè)備及模具的精度是壁厚偏差的有效保證。設(shè)備本體的精度及設(shè)備的剛性是保證產(chǎn)品壁厚偏差的基礎(chǔ)。設(shè)備本體由供應(yīng)商保證，這里不多作描述，關(guān)于模具的精度對(duì)壁厚偏差的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.模具的設(shè)計(jì)及加工保證。

2.模具的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)該合理，特別是關(guān)鍵模具的設(shè)計(jì)，比如沖頭，料墊，下模，延伸模等，直接關(guān)系到產(chǎn)品的符合性，也影響產(chǎn)品的壁厚偏差和表面質(zhì)量，需綜合考慮到產(chǎn)品的規(guī)格，鋼坯的尺寸和定位，模具的擠壓力及脫模力的大小等。

3.模具的選材應(yīng)根據(jù)具體工況而定。例如經(jīng)常處在高溫工作環(huán)境下的模具，必須要具備一定的紅硬性，抗疲勞性能，耐磨性能；輔助的支撐性模具，沒(méi)有高溫要求的，選材時(shí)則考慮一定的強(qiáng)度、易加工性、成本等。

4.模具的結(jié)構(gòu)也至關(guān)重要，模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮到模具的承載能力、使用工況、熱處理穩(wěn)定性、模具的安裝及拆卸以及模具的互換性和通用性等。模具的加工誤差以及配合間隙，是直接影響到壁厚偏差的一個(gè)因素。間隙太大，在工作時(shí)，模具容易松動(dòng)，發(fā)揮不了作用；間隙太小，安裝與拆卸困難，甚至?xí)霈F(xiàn)漲死而無(wú)法拆卸的情況。所以模具配合間隙的合理性，適用性是壁厚偏差的一個(gè)關(guān)鍵。

第二、模具的安裝精度的保證。模具的安裝精度首先要建立在模具本身加工精度的基礎(chǔ)之上。由于模具本身存在加工的誤差，安裝過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)誤差的積累過(guò)程。所以在安裝之前，必須對(duì)所有模具進(jìn)行檢驗(yàn)并確認(rèn)合格后才能安裝，模具安裝后，必須要對(duì)整體裝配后的精度進(jìn)行校準(zhǔn)，檢查是否滿足制造的要求，通常模具裝配后，上下模的對(duì)中偏差應(yīng)在0.5mm以內(nèi)。

第三、模具使用過(guò)程中的保證。首先模具使用過(guò)程中的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也是必不可少的。模具安裝后，在一定附載下，反復(fù)的疲勞動(dòng)作，必須要定期檢查模具是否有松動(dòng)、偏移、磨損、變形、彎曲、開裂等現(xiàn)象，模具的質(zhì)量好壞是影響壁厚偏差的直接因素。其次模具在使用過(guò)程中的冷卻和潤(rùn)滑也至關(guān)重要。模具的充分冷卻可以保證其一定的使用壽命，特別是與高溫料塊接觸的下模體、沖孔沖頭以及拔伸的延伸模等。它們的使用工況最惡劣，對(duì)瓶坯壁厚偏差及表面質(zhì)量有直接影響。

2.4 工人操作的影響

目前，國(guó)內(nèi)氣瓶制造還未完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，部分崗位都是由人工代替的。由于工作環(huán)境惡劣，工作負(fù)擔(dān)較重，所以操作工人的責(zé)任心及經(jīng)驗(yàn)就顯得很重要。比如料塊上的氧化皮，如果沒(méi)有及時(shí)清除，勢(shì)必會(huì)對(duì)偏差造成影響；模具的冷卻與潤(rùn)滑不充分，導(dǎo)致模具使用狀態(tài)不穩(wěn)定，也會(huì)影響壁厚偏差。其次，在模具的潤(rùn)滑問(wèn)題上，其潤(rùn)滑材料的選用、潤(rùn)滑的方式以及潤(rùn)滑的位置都會(huì)壁厚偏差造成影響，這些都需要嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的要求不折不扣的去執(zhí)行，才能把操作的影響因素降到最低。再次，在鋼瓶制造過(guò)程中，還要加強(qiáng)對(duì)瓶坯壁厚的抽測(cè)力度，一旦發(fā)現(xiàn)偏差增大的情況，及時(shí)找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，以免造成批量性的問(wèn)題。

3 結(jié)論與討論

3.1、導(dǎo)致壁厚偏差的因素有多方面，它其實(shí)是一個(gè)復(fù)雜的，綜合性的問(wèn)題。而要控制、改善壁厚偏差，則必須從各方面都要嚴(yán)格按要求去執(zhí)行，往往其中一個(gè)小地方的疏忽都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的偏差。

3.2、有效的控制料塊加熱的溫度，保證料塊加熱的均勻性，是保證壁厚偏差的前提條件。

3.3、氧化皮的產(chǎn)生對(duì)壁厚偏差有很大影響，必須減少氧化皮的產(chǎn)生，適當(dāng)控制加熱爐的加熱氣份，制定合理的加熱工藝，加強(qiáng)對(duì)氧化皮的清理，都可以改善壁厚偏差。

3.4、模具、設(shè)備的精度保證是壁厚偏差保證的關(guān)鍵。模具的間隙的大小、安裝后的精度以及在使用過(guò)程中模具精度的檢查，是壁厚偏差控制過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，也是最有效的環(huán)節(jié)。

3.5、加強(qiáng)對(duì)工人的培訓(xùn)，提高工人的責(zé)任心，嚴(yán)格要求也是壁厚偏差能得以控制和改善的保證。

參考文獻(xiàn)：

［1］姜國(guó)權(quán) 紅沖工藝與模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社

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