什么叫做气瓶旋压技术

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1 引言 气瓶作为一种气体储存容器，已广泛应用于工业、矿业、军事、医药、潜水、汽车等领域。传统的气瓶是采用冲压工艺& 分别成形出上、下两个封头部件后,再采用焊接的方法制成的。采用旋压工艺生产的气瓶从根本上消除了传统气瓶生产中与焊缝有关的不连续、强度降低、脆裂和拉应力集中等缺陷，使气瓶的气密性和耐压性能有了大幅提高。另外，为了保证气瓶的强度和安全，在口颈处的壁厚都有一定的增厚要求，用普通的冲压加工方法则难以满足，若采用旋压成形工艺，则可以达到满意的壁部增厚效果。 制造气瓶用材料主要分为金属材料和复合材料两大类，金属材料主要包括钢和铝合金，复合材料包括玻璃纤维缠绕金属（钢或铝合金）内衬型和玻璃纤维缠绕非金属（合成塑料）内衬套型两种’!(。本文主要以制造气瓶的材料为划分依据来说明旋压工艺在气瓶生产上的应用。 2 钢质气瓶 钢质气瓶是最古老的一种气瓶，与其它种类的气瓶相比，钢质气瓶生产成本低、安全耐用、容重比高，主要用于消防、化工、船舶、矿山等部门。钢质气瓶旋压成形技术是一项相对成熟的工艺，其颈部收口及底部封底的方法大致有两种;单旋轮多道次旋压成形和采用摩擦工具进行旋压成形。气瓶收口或封底时不使用芯模，因此又称为无芯模旋压或“空气模”旋压。 (1) 单旋轮多道次旋压成形 采用这种成形工艺制造气瓶的方法也有两种：一是采用无缝钢管作坯料，通过热旋压进行收口及封底(称为M法)；二是采用板坯通过冲压拉深后进行旋压收口)称为E法。至今两种方法并存，各有所长。其中用无缝钢管、圆板坯作坯料旋压制造的高压气瓶， 由于具有组织致密、外径及壁厚精度高、表面质量好、尺寸范围广、所制气瓶容量大、使用压力高、瓶体轻、生产率高、成本低等特点，已成为生产高压气瓶的主要方法之一，基本制造工艺流程如下： ① 坯料为圆板坯： 圆板坯冲切→板坯加热!预旋压→预制坯退火→喷砂→强力旋压→车端面→瓶颈部加 热→缩颈→车端面、钻孔、攻丝。 ② 坯料为无缝钢管： 无缝钢管→切成定长→检查表面和尺寸→预热瓶底→旋压封底→冲压底部→头部预热→缩颈→瓶颈修切→钻孔、攻丝→热处理→喷砂。 收口、封底是气瓶生产中的两个关键工艺过程，在生产中应根据工艺要求合理确定旋压道次和道次减薄率，以防起皱和破裂。为了减小旋压力、保证旋压质量，并能够进行大变形量的旋压成形，必须控制好预热温度。若加热温度过低，金属的伸展性较差，会导致旋压力的增加，从而造成机床过载；此外，温度过低，金属之间未能完全熔合，沿封底的脐眼内部会产生缩孔、气泡或含有夹渣物等缺陷。若加热温度过高，则封底部分的金属晶粒较粗大，产生附加拉应力，沿脐眼处易产生裂缝等缺陷。钢气瓶的成形温度一般在900～1000℃之间。 (2) 摩擦工具旋压成形 所谓摩擦工具旋压成形，乃是借助一块具有一定型面的摩擦块或滚轮对管坯的端部进行旋转压缩成形。主要工艺流程为：钢管变薄旋压→热封底→热收口。 这种摩擦工具旋压成形，因工具形状和运动关系不同有多种方案。 3 铝合金气瓶 虽然钢质气瓶一直是储存气体的主要载体，但是某些特殊气体，如标准气、超纯气、医用气、一氧化碳、二氧化碳以及潜水、饮料配制等气体，都要求用铝合金气瓶盛装， 以保证气体的纯度+0-。此外， 由于天然气汽车的发展，复合材料气瓶的需求量日益增加，玻璃纤维缠绕金属的内衬一般是采用钢或铝合金，以达到降低产品重量和增加耐压性及气密性的目的。 (1)铝合金整体气瓶旋压成形 铝合金整体气瓶不存在焊缝等薄弱环节，所以其可靠性高。这种气瓶的基本成形工艺为瓶体的变薄旋压与瓶口的收口旋压。 1) 坯料为管坯。在一般情况下，均需对坯料进行旋压碾薄，此过程是典型的流动旋压工艺，需在三旋轮框架式旋压机床上进行。采用管坯的最大优势是工艺成熟、工艺过程简单、成品率高，缺点是大直径薄壁无缝铝管的价格昂贵。 2) 坯料为板坯。可以通过两种方式将板坯成形为圆筒： ① 板坯→普通旋压→切底→切边→旋压碾薄 ② 板坯→拉深→切底→切边→旋压碾薄 3) 棒材。在专用挤压机上可采用热挤或温挤制造出带底筒状毛坯。 铝合金整体气瓶通常采用6061 为原材料， 在变薄旋压过程中，6061的极限减薄率为75%，所以在保证气瓶具有足够强度的条件下，产品旋压减薄率不能超过此极限减薄率，否则会在金属内部产生组织缺陷。实践表明，退火件的承压能力高于非退火件，所以在旋压过程中应加入中间退火工序。铝合金退火温度一般选择为350℃～450℃,保温1～2h，空冷。在收口工艺中，也应特别注意旋压参数的选择，过大的进给量容易引起毛坯失稳和旋轮前的材料堆积。 (2) 铝合金瓶衬旋压成形 LD31主要作为玻璃纤维缠绕铝合金气瓶的内村， 多用于轻型汽车的储气装置。这种气瓶的内衬经旋压成形后，再经过玻璃纤维缠绕强化为高压气瓶，可为轻型汽车用清洁燃料创造条件。 LD31材料是铝镁硅系低合金化高塑性锻铝合金， 具有很好的冷热加工性能，这种材料的热处理强度中等、冲击韧性高、缺口不敏感，适合瓶衬的加工成形。瓶衬加工成形工艺流程如下： 铸锭→锻环→热开坯旋压→室温变薄旋压!加热缩旋瓶端→机加瓶嘴口部→淬火时效→气密性试验→玻璃纤维复合缠绕→综合性能检验 LD31锭锻通过400～500℃之间的锻环工序后，消除了铸态的粗大晶粒，并为旋压成形提供粗化的坯料。锻环经350～400℃的热开坯旋压后，组织性能进一步改善。在热开坯之后再进行70%的室温变薄旋压。缩旋工艺是在专用的收口机上进行的，采用液化石油气加热，通过控制火焰与工件的距离和位置， 可有效调整旋压温度。试验表明LD31在450～500℃成形时，其旋压效果良好。因薄壁筒坯变形抗力低，易变形失稳，旋轮轴向每道次进给量不宜过大，应采用小变形多道次的成形工艺规范。 4 结论 本文简述了气瓶旋压成形技术，结论如下： (1) 气瓶旋压成形用坯料有管坯、板坯和棒材三种，瓶身部分采用三旋轮变薄旋压成形工艺制取。 (2) 气瓶收口或封底时不使用芯模，为无模旋压， 可采用单旋压多道次或摩擦工具旋压法成形