专利名称：小容积钢制无缝管制气瓶的冷拔加工方法
技术领域：
本发明涉及一种压力容器制造方法，尤其涉及小容积钢制无缝管制气瓶的方法。
背景技术：
钢制气瓶通常用来盛装永久气体、液化气体或混合气体，是一种承压容器。现有的 钢制无缝气瓶制造方法有Erhardt (简称“E”法)和Mannesman (简称“M”法)。其中，“E” 法是将钢坯加热后通过冲拔拉伸，再经过收口制成气瓶，这种方法加工的气瓶又称为“冲拔 瓶”。“M”法是将无缝钢管两端局部加热，通过旋压收底、收口制成气瓶，这种方法加工的气 瓶又称为“管制瓶”。在我国，大多数厂家采用“E”法制造方法，少数采用“M”法制造方法。两种制造方法都存在不同程度缺陷。其中，“E”法只适合制造壁厚较厚的气瓶，壁 厚薄时瓶颈段易起皱折，爆破试验时瓶颈处多出现横向裂口，而小容积气瓶壁薄较小，因此 “E”法不太适合小容积气瓶的制造。另外，气瓶制造一般都要经过多次冲拔才能最终成形， 每次冲拔拉伸前都要对瓶坯加热，因此“E”法制造工艺能耗较高。“M”法的缺点有三点其 一，气瓶直接由无缝管收底收口而制成，气瓶壁厚就是钢管壁厚，对钢管质量要求高，要求 钢管壁厚必须严格控制在公差范围内；其二，气瓶厚度是依照钢管规格选取，因而实际选用 厚度比设计厚度大，不但增加了气瓶重量造成操作不便而且增加产品成本，造成不必要的 资源浪费。其三，如果制造小容积气瓶，选用薄壁钢管，采用“M”法成形时瓶底尺寸控制比 较难，对瓶底成形设备要求高。气瓶底部采用旋压收底工艺，气瓶底部壁厚比筒体壁厚要厚 2倍以上，筒壁和瓶底过渡要符合气瓶相关的设计标准，过渡自然且尺寸要求严格。因此，采 用“M”法制造时过渡部份控制十分困难。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的不足，从而开发一种以冷拔工艺用无缝钢管 加工小容积气瓶的方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种无缝钢管加工小容 积气瓶的方法，按所要加工的气瓶的规格确定下料参数，用带锯下料后即为管坯，其特征在于
1)收底将管坯加热至130(TC 140(TC，再将管坯装夹到收底机上，进行旋压收底；收 底后瓶坯底部的厚度和圆弧等几何尺寸都加工至图样要求。2)退火将收好底的瓶坯装入退火炉中，开启真空泵，压力降至-0. 02MPa左右时 关闭真空泵，充入氮气，炉内保压，升温至850°C 士 15°C的温度下，保温120°C 士5°C时间，再 以100°C /h速度冷却；
3)磷化皂化将退火后的瓶坯放置在酸洗液中浸浴25-65min，水洗，再在磷化液中浸 浴10-25 min，温度控制的50°C 60°C，水洗，最后在皂化液中浸浴3_5 min，温度控制在 60°C 80°C，水洗；
34)冷拔拉伸将磷化皂化处理后的瓶坯，在常温下装在拉伸机的冲模杆上，在液压缸的 作用下，冲模杆顶着瓶坯通过拉拔模圈，将瓶坯拉伸至符合设计要求；
5)收口将拉伸好的瓶坯齐口，齐口后在高频炉中加热至1100°C左右，再将管坯装夹 到收口机上，进行旋压收口 ；
6)打孔按设计要求钻孔；
7)调质在热处理炉中进行调质处理，淬火温度为865°C士 15°C，保温时间15min-30 min，回火温度为560°C 士 15°C，保温时间20min_40 min。8)精车螺纹按设计要求精车螺纹。经检测，采用本发明加工的气瓶的机械性能指标符合设计要求，如表1。
表1 气瓶的机械性能指标
项 目抗拉強度 (MP a)屈服強度 (MP a)延伸率 e/9)标准规定320<Rg<1100>780>14測试 j 士甲 i 口木样品194187015.5祥品294287815—5
本发明适用范围为容积2 L 1 2 L的气瓶，直径为小103. 5 小156，无缝钢管规 格为 <j5108 <j5159。本发明和现有的制造技术相比具有以下几大优点
1)适用性优势现有的加工制造方法均不适合小容积钢制无缝管制气瓶的加工，而经 过实践证明本发明适用于小容积钢制无缝管制气瓶。2)节能优势在冷拔拉伸工序中瓶坯不进行任何加热，直接在常温的状态下拉伸， 因此和“E”法相比较具有节能优势。采用本发明更符合“节能减排”的指导方针，顺应社会 科技发展的潮流。3)成本优势冷拔拉伸可以精确控制气瓶壁厚，因此完全可以按设计和工艺要求 的厚度来进行生产，因此和“M”法相比较具有成本优势。因此采用此发明，可以更合理地利 用资源，降低产品成本，大幅提高产品的性价比，提高产品的市场竞争力。4)重容比小以7. 5L气瓶为例，重容比参数如表1所示，重容比平均约为1.08 左右，而我国各厂家气瓶的重容比一般控制在1.4，欧美发达国家气瓶的重容比为1 . 1 1. 2，因此用此发明制造的气瓶的重容比达到国际先进水平。重容比小意味着同样容积的气 瓶，重量轻，因此重容比小的气瓶更便于操作，将有更好的市场前景。
表1重容比参数表
实测容积(L)空瓶重(Kg)重容比17. 758. 381. 0827. 768. 331. 0737. 758. 251. 0647. 748. 601. 11
附图1是本发明的一种瓶坯加工过程示意图； 1-1收底后的瓶坯； 1-2冷拔拉伸后的瓶坯；
1-3收口后的瓶坯；
附图2是冷拔拉伸前后瓶坯底部结构示意2-1收底后瓶底结构； 2-2冷拔后瓶底结构；
附图3是本发明的气瓶冷拔拉伸装置示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例
本实施例所采用的气瓶容积(V)为7. 5L，外径(小)为136mm，设计压力为17. 4MPa, 试验压力25 MPa，设计最小壁厚为2. 5mm，气瓶材质为34CrMo4，选用的无缝钢管规格为 小 139. 7X4. 5。
具体实施方式
如下
1)下料按所要加工的气瓶的规格确定下料参数，用带锯下料。2)收底将管坯在高频炉中加热至1400°C，再将管坯装夹到收底机上，进行旋压 收底。收底后的瓶坯如图1-1所示。收底后瓶坯底部的厚度和圆弧等几何尺寸都加工至图 样要求，底部结构如图2-1。3)退火将收好底的瓶坯装入退火炉中，开启真空泵，抽取炉内空气，压力降 至-0. 02MPa左右时关闭真空泵，充入氮气，炉内保持0. OOOlMPa 0. OlMPa压力，炉内升 温，在850°C 士 15°C的温度下，保温120°C 士5°C时间，再以100°C /h速度冷却。4)磷化皂化将热处理好的瓶坯放置在配制好的酸洗液中浸浴30min，水洗二次， 再在配制好的磷化液中浸浴15 min，温度控制在50°C水洗2次，最后在配制好的皂化液中 浸浴4 min，温度控制在70°C，水洗1次。5)冷拔拉伸如图3，将磷化皂化处理后的瓶坯1装在拉伸机4的冲模杆3上，在 液缸5的作用下，冲模杆3顶着瓶坯1通过拉拔模圈2，将瓶坯拉伸至符合设计要求。所述冲模杆3的模头部份圆弧和锥度与收底后的瓶坯底部圆弧和锥度一致，拉拔 模圈2内径与气瓶最终外径相等。冷拔拉伸开始时，瓶坯底部由于尺寸已达到最终尺寸，因 此通过拉拔模圈2后尺寸不再发生改变。通过L长度后，瓶坯外径大于最终尺寸，必须在冲 模杆的作用下通过拉拔模圈，拉伸后达到最终尺寸，而端部为锥形，因此形成了瓶底和筒体 由厚向薄自然过渡。拉拔前的瓶坯厚为4. 5mm，拉拔后的厚度为3. 0mm左右。拉拔后瓶坯的外径、厚度 和长度都发生了变化，冷拔拉伸后的瓶坯如图1-2。冷拔加工过程对气瓶底部结构没有任 何改变，只是从瓶底与筒体的过渡部份开始通过冷拔拉伸改变气瓶壁厚，拉拔后的气瓶底 部结构如图2-2。本发明通过冲模杆的设计和收底工艺的保证，使在冷拔拉伸过程中瓶底结构不发生改变。同时，利用了冷拔拉伸的作用，使瓶底和筒体由厚向薄自然过渡，且完全达到设计 要求，克服了 “M”法在成形时瓶底尺寸控制比较难的技术难点。6)收口 将拉伸好的瓶坯齐口，齐口后在在高频炉中加热至1100°C左右，再将管 坯装夹到收口机上，进行旋压收口。收口后的瓶坯如图1-3。7)打孔按产品图样钻孔。8)调质在热处理炉中进行调质处理，淬火温度为865°C 士 15°C，保温时间20min， 回火温度为560°C 士 15°C，保温时间20min。9)精车螺纹按产品图样在数控车床上精车螺纹。经检测，采用本发明加工的气瓶的机械性能指标符合设计要求，如表2。表2气瓶的机械性能指标
权利要求
一种无缝钢管加工小容积气瓶的方法，按所要加工的气瓶的规格确定下料参数，用带锯下料后即为管坯，其特征在于1)收底将管坯加热至1300℃～1400℃，再将管坯装夹到收底机上，进行旋压收底；2)退火将收好底的瓶坯装入退火炉中，开启真空泵，压力降至 0.02MPa左右时关闭真空泵，充入氮气，炉内保压，升温至850℃±15℃的温度下，保温120℃±5℃时间，再以100℃/h速度冷却；3)磷化皂化将退火后的瓶坯放置在酸洗液中浸浴25 65min，水洗，再在磷化液中浸浴10 25 min，温度控制的50℃～60℃，水洗，最后在皂化液中浸浴3 5 min，温度控制在60℃～80℃，水洗；4)冷拔拉伸将磷化皂化处理后的瓶坯，在常温下装在拉伸机的冲模杆(3)上，在液压缸(5)的作用下，冲模杆(3)顶着瓶坯(1)通过拉拔模圈(2)，将瓶坯拉伸至符合设计要求；5)收口将拉伸好的瓶坯齐口，齐口后在高频炉中加热至1100℃左右，再将管坯装夹到收口机上，进行旋压收口；6)打孔按设计要求钻孔；7)调质在热处理炉中进行调质处理，淬火温度为865℃±15℃，保温时间15min 30 min，回火温度为560℃±15℃，保温时间20min 40 min。8)精车螺纹按设计要求精车螺纹。
全文摘要
本发明公开了一种无缝钢管加工小容积气瓶的方法，其特征在于将管坯加热然后进行旋压收底，收好底的瓶坯装入退火炉中退火，退火后的瓶坯放置在酸洗液中浸浴，再在磷化液中浸浴，最后在皂化液中浸浴，磷化皂化处理后的瓶坯，在常温下装在拉伸机的冲模杆上，将拉伸好的瓶坯齐口，再将管坯装夹到收口机上，进行旋压收口，按设计要求钻孔，在热处理炉中进行调质处理，按设计要求精车螺纹。本发明具有节约能源，性价比高而重容比小等特点。
文档编号B23P15/00GK101927421SQ201010131409
公开日2010年12月29日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者陈巅 申请人:浙江欧伦泰防火设备有限公司