铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺分析

铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺分析

王为明

浙江威能消防器材股份有限公司 浙江嘉兴 314008

摘要：本文通过对铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺进行分析，并结合实际着重分析了铝合金内胆旋压成形的规律以及铝合金内容旋压收口时的技术要点。希望为关注铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺的人群带来帮助。

关键词：铝合金；旋压成形；流动旋压

引言：铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺有着很长时间的发展历史，在旋压作业期间，通过编制旋压收口程序，能够使铝合金内胆通过旋压作业而成形，并保证内胆成形之后的稳定性。因此，有必要对铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺展开分析。

一、旋压工艺的概述

在我国，金属旋压成形工艺拥有约四十年的发展历史，这种金属成形工艺在我国的国防领域中的应用更加广泛。金属旋压成形工艺可以分为普通以及强力两种旋压成形工艺。普通旋压成形工艺在应用过程中不会改变毛坯的厚度，只会改变毛坯的形状。而强力旋压成形工艺在应用过程中能在改变毛坯形状的同时一并改变毛坯的厚度，因此其所需要的旋压力相对较大，其旋压机结构也会比较复杂，在实际应用过程中需要根据具体需求来选择相应的旋压工艺。

二、旋压收口的工艺流程

（一）旋压工艺参数确定

在旋压工艺中最为主要的两个参数便是主轴转速以及进给量，在旋压过程中旋压机的主轴转速越高，越容易完成旋压收口作业。如果在旋压过程中，旋压机的主轴转速过低，则会降低零件在旋压成形后的精度，而且还有可能在旋压过程中导致机床出现振动的情况，所以在正式开始旋压作业之前，作业人员需要提前进行旋压测试，以此来保证旋压机主轴的转速符合旋压作业时的要求。而进给量对于旋压工艺也有着非常大的影响。从第一道次开始，旋轮的进给量以及压下角不宜偏高，如果旋轮进给量过大，则容易导致金属变形量过大，从而导致毛坯出现问题，引发金属内部裂纹增加。而通过多次反复测试之后，可以找出最为适当的旋轮进给量区间，这样才能保证旋压工艺作业时符合质量要求，通常情况下，在旋压作业过程中的最佳进给量为0.55-2.5mm/转。

（二）制坯

在选择管坯时除了需要满足复合气瓶对铝合金内胆的设计参数之外，还需要进行旋压碾薄作业，旋压碾薄属于流动旋压工艺，在制坯过程中采用管坯的最大优点便是其工艺过程相对比较简单，而且其成品率相对较高。若在制坯时选择使用板坯，则可以通过普通旋压工艺以及拉伸成形工艺两种方式来完成制坯，这两种制坯方式相较于管坯而言更加复杂。其中普通旋压工艺在作业过程中会受到机床的回转直径以及旋轮推力等各种因素的限制，从而影响到制坯质量以及支配效率。而拉伸成形工艺在制坯时除了会有以上类似问题之外，还会出现浪费制坯材料等问题。在制坯过程中还可以通过棒材来进行制坯，通过挤压机可以让棒材形成有底的筒桩毛坯，但是这类制坯工艺往往会受到设备的限制，其加工出来的毛坯相对比较小，无法完成大型气瓶内胆的制坯要求。

（三）旋压收口

旋压收口属于复合气瓶内胆旋压工艺中最关键的步骤之一，在旋压作业时作业人员需要注意以下几个问题：第一，进给量，在旋压过程中需要保证进给量的合理性，如果进给量过大，则容易导致出现毛坯失稳以及滚轮前的材料堆积等情况出现，进给量过小则会影响到旋压工艺的作业效率，所以在旋压工艺中需要找出最为合理的进给量，保证旋压工艺的作业效率以及旋压质量。第二，轴向进给与滚轮摆角速度，在铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺中，如果轴向进给速度以及滚轮摆角速度在没有进行合理选择，就会导致旋压收口作业的完成质量不符合标准。第三，封头内壁表面粗糙度，旋压工艺中的作业参数选择是否合理与封头内壁的表面粗糙度有直接关系，除此之外，此项指标还会影响到铝合金整体复合气瓶的最终使用寿命。第四，温度，铝合金整体复合气瓶的加工质量与成形温度有着密切联系，在旋压作业过程中，作业人员需要时刻注意旋压成形温度，保证材料不会因为过烧而出现晶粒粗大的情况。第五，润滑，在旋压工艺中，选择合理的润滑产品能够避免毛坯与滚轮出现粘连的情况。

三、旋压成形的原理以及旋压成形过程

（一）旋压成形原理

铝管在高温作用下拥有非常好的塑性，在旋压作业过程中通过旋轮径向以及纵向的不同方向来完成对毛坯的碾压，从而使毛坯件产生变形，在旋压封口时会形成气瓶封头，封头成形后的曲线形状可以通过旋轮在进行复合运动时的轨迹来进行控制，封头成形时是通过多道次来逐渐完成封头塑形的。在封头成形过程中，如果要使其曲线形状符合设计要求，就需要使旋压机床满足以下条件：第一，旋压机床的主轴其扭矩以及转动速度需要达到一定标准，而且机床的旋轮架需要能够完成X（转动）、Y（横向）、Z（纵向），三轴之间的联动。除此之外，还需保证旋压机床包含CNC控制功能，并且满足旋压作业所需的机床强度以及刚度。

（二）成形过程

1.复合气瓶内胆成形工艺

铝合金内胆的成形工艺种类有很多，无论是拉伸收口还是铝合金热挤压管都可以完成铝合金内胆的成形。但是这两种铝合金内胆成形方式由于其制造成本相对比较大，所以在考虑其经济性之后往往会选择其他成形工艺。而通过铝合金挤压棒材也可以完成内胆的收口成形，成形工艺的确定需要根据企业的设备情况以及原材料的情况来进行综合选择，比如，通过将棒材进行热挤压后对于进行二次拔伸并使用旋压工艺将其旋压成形。

2.铝合金筒体的加热温度

铝合金筒体经过旋压工艺成形的过程中，管的直径相对比较大，而内壁的厚度比较薄，所以在旋压成形过程中，其热量往往会散发得比较快。在铝合金筒体的加热期间，由于铝合金的热塑性比较好，所以需要控制好铝合金加热时的温度，通常情况下，铝合金筒体的加热温度控制在400摄氏度左右为最佳。如果加热温度过高，则会导致铝合金筒体出现过烧的现象，从而导致成形后的质量下降。而加热时若温度过低，则会导致铝合金筒体的流动性过差，封口部位的铝合金堆积数量不足，无法彻底成形。所以在对铝合金筒体进行旋压加热时，需要严格控制加热温度在合理区间，保证铝合金筒体可以成功完成变形。

3.加热段长度

加热段长度在确定时，通常会在铝合金筒体变形区长度之上增加70毫米左右，在确定加热段长度过程中，需要通过以下三方面来进行综合考量：第一，铝合金筒体在加热时需要留有过渡区。第二，在铝合金筒体的变形区要有合理的热容量储备。第三，在确定加热段长度

、、时需要结合复合气瓶内胆的直径大小以及壁厚来进行考虑。此外，在对铝合金筒体进行加热时需要保证加热区域得以均匀受热。

4.成形工艺路线

上料→铝合金筒体经加热炉进行加热处理→通过旋压工艺进行收口→辅助加热→结束下料→测量口部壁厚，并检查气瓶是否有缺陷。

结论：总而言之，铝合金整体复合气瓶内胆旋压工艺在实际应用过程中有着良好的应用效果，通过热旋压收口，既能保证铝合金整体复合气瓶的收口质量，又能够提升铝合金整体复合气瓶的收口效率。相信随着更多人关注到旋压工艺，旋压工艺一定会有更好的发展。

参考文献：

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[2]万军,史红兵.车用CNG钢质内胆环向缠绕气瓶收底收口工艺[J].设备管理与维修,2019(03):101-102.