φ328铝合金内胆旋压收口裂纹产生的原因及解决措施

摘 要：文章简单介绍了

关键词：铝合金内胆；成形；裂纹；措施

2 可能产生裂纹的几个因素

2.1 筒体内道线的影响

筒体口部内表面道线，在旋压收口过程中，随着口部成形，端部尺寸由开口的筒形逐渐变小，由于变形区金属的变形是塑性变形，而非熔融状态，因此，道线不仅不会消失，而且会随着变形的加大而变深，成为类似裂纹的缺陷，在气瓶受交变载荷作用时逐渐扩展，直至气瓶失效。

内道线产生的原因

a.筒体成形是由冲压毛坯经强力旋压而成。强力旋压前，毛坯内表面冲拔时产生的内道线没有修磨掉，强力旋压时在筒体内表面产生螺旋状道线。

b.毛坯内表面有杂质或内表面涂抹的剂内有杂质，粘敷在毛坯内表面上，在强力旋压时由于金属的变形，在筒体内表面产生螺旋状道线。

c.强力旋压芯模表面有缺陷，或芯模表有杂质粘敷其上，在强力旋压过程中将毛坯内表面划伤，在筒体内表面产生道线。

2.2 筒体微裂纹的影响

筒体口部微裂纹在旋压收口过程中，会随着变形的增加而逐渐扩大，由肉眼不可见的微裂纹逐渐变成肉眼可见的裂纹。

微裂纹产生的原因

a.毛坯冲拔时产生的微裂纹，强力旋压前没有修磨干净，强力旋压时微裂纹继续扩展，但由于旋轮和芯模的碾压，用肉眼很难发现裂纹，被带到旋压收口工序。

b.由于拔伸冲子尺寸与强力旋压芯模尺寸不匹配，而对毛坯内底进行车削，造成接刀痕过大和表面粗糙度大（见图9，a-冲拔后的毛坯，b-内底加工后的毛坯。），致使强力旋压时可能产生微裂纹。

c.强力旋压时工艺参数选择不当，在旋压过程中有可能产生表面微裂纹。

图9

2.3 坯料温度的影响

a.口部加热温度应控制在合理的温度内，温度过高或过低都会影响变形区金属的塑性，从而在旋压收口时产生裂纹。由于接触式表面温度计在测温时的滞后现象，因此，在使用接触式表面温度计测量温度时，要将滞后的温差考虑进去。一般要考虑5℃～10℃。根据室温的高低决定。

b.口部加热到收口之间的间隔时间太长，使烤口后加热区的温度降低太多，影响变形区金属的塑性，从而使工件在旋压收口时产生裂纹。

c.由于金属的导热性非常好，旋压时变形区部分热量快速传递到旋轮、夹具及设备上（见图10），降低了管坯变形区的温度，影响变形区的塑性，使管坯在旋压收口时产生裂纹。

d.为了使旋压收口后的封头表面质量达到设计要求，在旋压收口过程中旋轮必须进行，但其带来的后果是水基石墨的降温效应，使变形区温度降低，影响变形区的塑性，从而产生收口裂纹。

e.为了保证瓶颈有足够的金属量保证瓶颈的尺寸满足设计要求，必须加大相关数值，使之不低于瓶颈厚度。由于厚度的增加，火焰辅助加热时热量没能完全传递到内部，金属内部温度低于外表温度，金属变形已经开始，由于内外层金属温度不同而使内外层金属的塑性不同，在瓶颈成形过程中内表面产生裂纹。

2.4 收口程序的影响

收口过程中每道次的变形量、变形速度的不同，收口机主轴转速的不同及成形道次的多少，都会影响收口质量，如果上述要素选择的不合理，都会产生收口裂纹。

3 解决措施

3.1 消除收口前筒体的内道线

强力旋压前对毛坯、芯模进行认真检查，保证毛坯没有冲拔产生的内道线；芯模表面清洁，没有磕碰、划痕等在强力旋压时能够引起内道线的“硬伤”；剂清洁、干净，没有杂质。收口前必须100%检验筒体内观质量。对于道线等缺陷必须进行修磨，且修磨后的筒体壁厚不低于筒体设计最小壁厚，表面粗糙度不低于产品图的要求。

3.2 消除筒体口部微裂纹

在强力旋压前将冲拔时产生的微裂纹修磨干净；拔伸冲子尺寸与强力旋压芯模尺寸匹配；选择合理的强力旋压工艺参数。

3.3 控制烤口及加热温度

合理的烤口温度是影响旋压收口质量的最重要的因素。对于铝合金6061材料，烤口温度（接触式表面温度计测量读数）一般控制在380℃～420℃之间，铝合金6351材料，一般控制在360℃～400℃之间。铝合金6061材料在旋压收口过程中，必须进行辅助加热，但应注意在最后成形时，变形程度加大，变形热会很高（一般能升高50℃左右），因此，在此阶段应停止辅助加热。在辅助加热过程中应使用非接触性测温仪器（如红外线测温仪）进行监控，防止温度过高或过低（温度过高或过低都将降低铝合金的塑性）。

3.4 合理的收口程序

编制收口程序时，即要考虑变形的渐进性，又要使收口道次尽可能少，同时还要考虑在“出嘴”时剧烈变形时的变形热。收口程序编制完成后，先进行试制，根据试收口的结果进行反复调整。收口程序不合理，会造成变形程度加大，甚至超过金属的许用变形程度。

3.5 改变筒体收口变形区的结构

正常旋压收口的毛坯形状见图1，改变结构形状的毛坯见图11。通过增加变形区筒体壁厚，使收口过程中金属堆积次数减少，局部金属的变形程度减小，避免由于变形程度过大而产生收口裂纹。

参考文献

[1]吴燕.赴美气瓶技术交流考察报告《中国气瓶》，2001，1.

作者简介：李辉，1992年毕业于佳木斯工学院，焊接工艺与设备专业，工学学士学位，1996年毕业于黑龙江社科院经济管理专业，研究生学历。齐齐哈尔市特种设备检验研究所，高级工程师。1992年至今一直从事特种设备检验研究工作。