一种无焊缝热水器内胆的加工工艺及热水器内胆和热水器的制作方法

本发明涉及热水器的
技术领域：
，特别是指一种无焊缝热水器内胆的加工工艺及热水器内胆和热水器。
背景技术：
：目前，热水器行业通用的内胆加工工艺主要包括内胆焊接成型和涂搪两大步骤。第一步，内胆焊接成型，先将胆体焊接成型，再分别焊接进水管、出水管和镁棒接口；第二步，涂搪，在此过程中，釉浆在内胆内表面固化，形成防腐保护层，即搪瓷层。其中，传统的内胆焊接成型有两种方法，方法一，先将钢板卷曲并焊接为圆筒，圆筒两开口再分别各焊接一个端盖，共三条焊缝；方法二，采用冲压的方式制作圆底半桶形结构，再将两个半成品焊接连接，共中间一条焊缝。然而，限于现有的钢材内胆焊接水平，经常会出现焊缝过大、焊接面不均匀等情况；而且，焊缝的存在会使得此处搪瓷层不均匀，从而引起釉面开裂，使搪瓷层逐渐剥落，一方面，导致搪瓷层杂质进入水体，引起水质的污染；另一方面，致使钢材与水体接触，造成钢材腐蚀，加快了热水器内胆的腐蚀，导致热水器内胆漏水，甚至内胆爆破，影响热水器的使用安全性。技术实现要素：本发明提出一种无焊缝热水器内胆的加工工艺及热水器内胆和热水器，解决了现有技术中焊接成型的热水器内胆厚度不均匀、搪瓷层易出现裂纹和剥落而使热水器内胆腐蚀加快、造成漏水甚至爆破的问题。本发明的一种无焊缝热水器内胆的加工工艺，其技术方案是这样实现的：包括以下步骤：1)前处理：取钢板，表面处理；2)拉深处理：取拉深模具，涂抹润滑剂，将步骤1)所得的钢板，置于拉深模具中，使平面钢板逐步拉深为具有底部且顶部开口的坯体，退火；3)胀形处理：采用液压胀形的方法在步骤2)所得的坯体的侧壁上形成进水口、出水口和镁棒接口；4)缩口处理：取缩口模具，涂抹润滑剂，将步骤3)所得的胚体，置于缩口模具中，开口处经过至少三次缩小，使坯体成型，退火，退火温度为500-800℃，冷却，得成型制件；5)整形修边：对步骤4)所得的成型制件进行修整，得热水器内胆。本发明采用圆形平面钢板为原料，经过前处理、拉深处理、胀形处理、缩口处理和整形修边而得到，这种金属塑性冷加工处理过程，不需要高温，温度低，能耗小，同时，其退火的温度也低，操作容易控制；拉伸处理和缩口处理的过程中，在模具的凹模面涂抹润滑剂，使其拉伸和缩口容易，充分避免了拉深和缩口处理过程中模具对钢板的划伤，保证了钢板表面的完好性；这种模具配合的冷缩口处理方法，缩口方便，不会出现缝隙，成型效果好。本发明所得的热水器内胆具有良好的均匀性，由于没有焊缝，结构稳定性好，搪瓷釉面层均匀附着，不易产生裂纹或剥落等现象，提高了内胆的耐腐蚀性，使用安全。作为一种优选的实施方案，所述步骤4)中的退火过程包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，所述升温阶段的升温速率为2.5-4℃/m，所述恒温阶段的停留时间为120-1800s，所述降温阶段采用炉冷的方式，降温至60℃以下。钢材经过多次拉深加工之后塑性性能会出现一定的下降，拉伸处理之后进行退火处理，以便消除残余应力，维持钢板材料的稳定性；本发明的退火温度低，能耗小，通过控制退火的升温速度，更好地保持钢板材料的稳定性。退火通常是在退火炉中进行，成型后的坯体在钢带的牵引下，依次通过退火炉的升温区、恒温区和降温区，钢带的牵引速度为1-1.5m/s；退火炉的升温区长度为190-210m，其升温速率为2.5-4℃/m；退火炉的恒温区长度为100-150m，其温度为退火温度，即500-800℃，坯体的停留时间为120-1800s；退火炉的降温区为150-200m，其温度随炉冷却；这种设计的退火炉实现了连续化生产，热量得到了充分利用，能源利用率高。作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中的退火过程与所述步骤4)的退火过程相同，所述步骤2)中的平面钢板分至少四步拉深为胚体。由于热水器内胆的长径比大，需要多次拉深达到预定尺寸，根据不同的尺寸的热水器内胆，其拉深道次也不相同，在充分保证钢板塑性和稳定性的前提下，逐步分层次拉深，以达到最终的效果；拉深模具还配有压边装置，防止边缘起皱，使其平稳拉伸。作为一种优选的实施方案，所述步骤4)中的润滑剂采用是所述步骤2)中的润滑剂，润滑剂包括以下重量百分含量的组分：锭子油20-50％、硫化蓖麻油0.5-3％、鱼肝油0.5-10％、石墨1-20％、硫磺0.5-8％、白垩粉20-50％、油酸5-10％、苛性钠0.1-0.5％、钾肥皂0.1-10％、水10-15％。这种配方的润滑剂其润滑效果好，进一步避免了加工过程中对内胆的划伤，而且，绿色环保，易于清洗，不会对热水器内胆中的热水造成污染，对人体无害，使用安全放心。作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中的液压胀形采用的传压介质为石蜡、油、水、乳化液中的任意一种。本发明采用液压胀形工艺在胚体的侧壁上形成进水口、出水口和镁棒接口，这种传压介质性质稳定，膨胀效果好，可一次性成型稳定的进水口、出水口和镁棒接口结构，成型方便。作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中的表面处理包括去油、酸洗、冷水冲洗、碱中和、热水冲洗处理中的任意一种或几种。钢板在加工之前，首先清除表面氧化层、表面油污和灰尘，使其表面清洁干净，便于加工；根据钢板不同情况，可以选择不同的表面处理方式，也可以所有处理方式都采用。作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中酸洗所用的酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸、乙酸、铬酸、氯酸中的任意一种或几种；碱中和所用的碱为氢氧化钠、碳酸钠、氨水中的任意一种或几种。本发明的酸洗可以是无机酸，也可以是有机酸，碱中和是为了将前面酸洗没有洗掉杂质进行再次清洗，避免杂质的残留，这些碱液来源广，价廉易得，使用方便。作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中去油采用的是苏打水去油，酸洗时酸中氢离子的浓度为0.01-0.5mol/l，酸洗时间为10-25min，碱洗时碱中氢氧根离子浓度为0.01-0.5mol/l，碱中和时间为10-20min，热水温度为50-80℃，热水冲洗时间为10-30min。本发明通过控制氢离子浓度，控制酸洗的效果，并且，确保酸洗的过程中不会对钢板造成二次损伤。本发明在苏打水的作用下去除钢板表面的油污，去除效果高，同时，不会对钢板造成侵蚀；热水的温度和冲洗时间的控制，也可以提高热水冲洗的效果，提高冲洗效率。本发明的一种热水器内胆，其技术方案是这样实现的：所述热水器内胆为无焊缝热水器内胆，由上述无焊缝热水器内胆的加工工艺制备而成。本发明的热水器内胆为一个整体，没有任何焊缝，完全保证了在使用过程中内胆不会出现漏水，避免了由于漏水影响热水器的使用寿命和安全性的问题；由于无缝内胆的表面没有焊缝，进一步有利于其进行搪瓷，搪瓷釉的涂覆更为均匀，从而进一步提高了内胆的耐腐蚀性。本发明的一种热水器，其技术方案是这样实现的：包括上述无焊缝热水器内胆的加工工艺制备而成的无焊缝热水器内胆。本发明的热水器采用无焊缝的一体成型的内胆，具有维修周期长、维护成本低且安全性高的优点。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用圆形平面钢板为原料，经过前处理、拉深处理、胀形处理、缩口处理和整形修边而得到，这种金属塑性冷加工处理过程，不需要高温，温度低，能耗小，同时，退火温度也低，操作容易控制；拉伸处理和缩口处理的过程中，在模具的凹模面涂抹润滑剂，使其拉伸和缩口容易，充分避免了拉深和缩口处理过程中模具对钢板的划伤，保证了钢板表面的完好性；这种模具配合的冷缩口处理方法，缩口方便，不会出现缝隙，成型效果好。本发明所得的热水器内胆具有良好的均匀性，由于没有焊缝，结构稳定性好，完全保证了在使用过程中内胆不会出现漏水现象；搪瓷釉面层在内胆的内表面均匀附着，不易产生裂纹或剥落等现象，提高了内胆的耐腐蚀性，使用安全。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的工艺流程图；图2为本发明实施例一拉深处理过程热水器内胆剖面结构示意图；图3为本发明实施例一胀形处理过程热水器内胆剖面结构示意图；图4为本发明实施例一缩口处理过程热水器内胆剖面结构示意图；图中：21-钢板坯料；22-首次拉深；23-中间道次拉深；24-最终拉深；31-镁棒接口；32-出水口；33-进水口；41-原始位置；42-首次缩口；43-中间道次缩口；44-最终缩口。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的一种无焊缝热水器内胆的加工工艺，包括以下步骤：1)前处理：取钢板，表面处理；2)拉深处理：取拉深模具，涂抹润滑剂，将步骤1)所得的钢板，置于拉深模具中，使平面钢板逐步拉深为具有底部且顶部开口的坯体，退火；3)胀形处理：采用液压胀形的方法在步骤2)所得的坯体的侧壁上形成进水口、出水口和镁棒接口；4)缩口处理：取缩口模具，涂抹润滑剂，将步骤3)所得的胚体，置于缩口模具中，开口处经过至少三次缩小，使坯体成型，退火，退火温度为500-800℃，冷却，得成型制件；5)整形修边：对步骤4)所得的成型制件进行修整，得热水器内胆。优选地，所述步骤4)中的退火过程包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，所述升温阶段的升温速率为2.5-4℃/m，所述恒温阶段的停留时间为120-1800s，所述降温阶段采用炉冷的方式，降温至60℃以下。进一步地，所述步骤2)中的退火过程与所述步骤4)的退火过程相同，所述步骤2)中的平面钢板分至少四步拉深为胚体。具体地，所述步骤4)中的润滑剂采用是所述步骤2)中的润滑剂，润滑剂包括以下重量百分含量的组分：锭子油20-50％、硫化蓖麻油0.5-3％、鱼肝油0.5-10％、石墨1-20％、硫磺0.5-8％、白垩粉20-50％、油酸5-10％、苛性钠0.1-0.5％、钾肥皂0.1-10％、水10-15％。更优选地，所述步骤3)中的液压胀形采用的传压介质为石蜡、油、水、乳化液中的任意一种。更具体地，所述步骤1)中的表面处理包括去油、酸洗、冷水冲洗、碱中和、热水冲洗处理中的任意一种或几种。更进一步地，所述步骤1)中酸洗所用的酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸、乙酸、铬酸、氯酸中的任意一种或几种，所述步骤1)中碱中和所用的碱为氢氧化钠、碳酸钠、氨水中的任意一种或几种。再次优选地，所述步骤1)中去油采用的是苏打水去油，酸洗时酸中氢离子的浓度为0.01-0.5mol/l，酸洗时间为10-25min，碱洗时碱中氢氧根离子浓度为0.01-0.5mol/l，碱中和时间为10-20min，热水温度为50-80℃，热水冲洗时间为10-30min。本发明的一种热水器内胆，所述热水器内胆为无焊缝热水器内胆，由上述无焊缝热水器内胆的加工工艺制备而成。本发明的一种热水器，包括上述无焊缝热水器内胆的加工工艺制备而成的无焊缝热水器内胆。实施例一以10l厨宝用无缝热水器内胆为例，详细说明本发明无焊缝热水器内胆的加工工艺，参阅附图1，包括以下步骤：1)前处理：根据内胆的尺寸，取直径为789mm，厚度为1.5mm的钢材平板为坯料；为了有利于加工，需要首先清除钢板表面的氧化层，即毛坯前处理，依次使用苏打水去油、酸洗、冷水冲洗、碱中和和热水冲洗的方法对钢板进行前处理；酸洗时使用0.5mol/l的硝酸溶液，酸洗时间为25min；碱中和使用0.5mol/l的氢氧化钠溶液，碱洗时间为10min；热水冲洗的温度为50℃，热水冲洗时间为30min；2)拉深处理：预先在拉深模具的凹模面涂抹润滑剂，为了防止氧化，将清理后的钢板坯料21，迅速放置到拉深模具中；由于热水器内胆的长径比大，因此需要经过首次拉深22、中间道次拉深23之后，达到最终拉深24，参阅附图2，平面钢板坯料21逐步拉深为具有圆底且顶部开口的杯形结构的坯体，即最终拉深24状态；为了防止边缘起皱，拉深模具还配有压边装置；润滑剂的组成为锭子油30％、硫化蓖麻油1.5％、鱼肝油5％、石墨5％、硫磺1％、白垩粉35％、油酸10％、苛性钠0.1％、钾肥皂2.4％、水10％；根据该热水器内胆的尺寸设计，不同道次拉深处理时的拉深参数根据表1列出的数据进行；表1不同道次拉深参数拉深道次拉深系数制件直径(mm)制件高度(mm)首次拉深0.57467130二道次拉深0.78365230三道次拉深0.81296300四道次拉深0.83240343经过多次拉伸的钢材，塑性降低，为了恢复塑性及消除残余应力，在拉深结束后，进行退火处理，退火温度为500℃，退火过程包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，升温阶段的升温速率为2.5℃/m，恒温阶段的停留时间为120s，降温阶段采用炉冷的方式，降温至60℃；退火是在退火炉内进行，即将处于最终拉深24状态的坯体悬挂于退火炉中，在钢带的牵引下，依次通过升温区、恒温区和降温区，钢带的牵引速度为1m/s，升温区长度为190m，其升温速率为2.5℃/m；恒温区长度为100m，其温度为退火温度，即500℃，制件停留时间为120s；降温区为150m，其温度随炉冷却，直至60℃；3)胀形处理：采用液压胀形，在最终拉深24的侧面，分别加工三个预留接口，分别为热水器的进水口33、出水口32和镁棒接口31，参阅附图3，液压胀形的传压介质为石蜡，冲压力为211950n；4)缩口处理：预先在缩口模具的凹模面上涂抹润滑剂，将步骤3)所得的胚体，放置到缩口模具中；由于直径变化较大，胚体侧壁由原始位置41，经过首次缩口42以及中间道次缩口43，达到最终缩口44，将胚体的开口处经过至少三次缩小成型，参阅附图4，使坯体成型；润滑剂的组成为锭子油28％、硫化蓖麻油0.5％、鱼肝油6％、石墨10％、硫磺3％、白垩粉20％、油酸6.9％、苛性钠0.5％、钾肥皂10％、水15％；根据该热水器内胆的尺寸，不同道次缩口的缩口参数根据表2列出的数据进行；表2不同缩口道次的缩口参数缩口道次缩口系数缩口直径(mm)制件高度(mm)首次缩口0.63151310二道次缩口0.74112290三道次缩口0.7785280为了恢复塑性及消除残余应力，在缩口结束后，进行退火处理，退火温度为625℃，退火过程包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，升温阶段的升温速率为3℃/m，恒温阶段的停留时间为600s，降温阶段采用炉冷的方式，降温至60℃以下；退火是在退火炉内进行，即将成型后的坯体悬挂于退火炉中，在钢带的牵引下，依次通过升温区、恒温区和降温区，钢带的牵引速度为1.2m/s，升温区长度为200m，其升温速率为3℃/m，恒温区长度为130m，其温度为退火温度，即625℃，制件停留时间为600s，降温区为180m，其温度随炉冷却，直至60℃以下；5)整形修边：将步骤4)所得的成型制件，切割预留的进水口33、出水口32和镁棒接口31，并进行螺纹处理，并打磨其内外表面和边缘，去除毛刺，整理得到规整的热水器内胆。实施例二以60l无缝热水器内胆为例，详细说明本发明无焊缝热水器内胆的加工工艺，参阅附图1，包括以下步骤：1)前处理：根据内胆的尺寸，取直径为1800mm，厚度为2mm的钢材平板为坯料；为了有利于加工，需要首先清除钢板表面的氧化层，即毛坯前处理，依次使用苏打水去油、酸洗、冷水冲洗、碱中和和热水冲洗的方法对钢板进行前处理；酸洗时使用氢离子浓度为0.01mol/l的盐酸和硫酸的混合溶液，酸洗时间为10min；碱中和使用0.01mol/l的氨水溶液，碱洗时间为20min；热水冲洗的温度为80℃，热水冲洗时间为10min；2)拉深处理：预先在拉深模具的凹模面涂抹润滑剂，为了防止氧化，将清理后的钢板坯料，迅速放置到拉深模具中；由于热水器内胆的长径比大，因此需要经过首次拉深、中间道次拉深之后，达到最终拉深，为了防止边缘起皱，拉深模具还配有压边装置；润滑剂的组成为锭子油50％、硫化蓖麻油3％、鱼肝油0.5％、石墨1％、硫磺0.5％、白垩粉29.8％、油酸5％、苛性钠0.1％、钾肥皂0.1％、水10％；根据该热水器内胆的尺寸设计，本实施例采用了六道次的拉深，即分六步拉深而成，不同道次拉深处理时的拉深参数根据表3列出的数据进行；表3不同道次拉深参数拉深道次拉深系数制件直径(mm)制件高度(mm)首次拉深0.55990420二道次拉深0.76752558三道次拉深0.79594650四道次拉深0.81481714五道次拉深0.83399757六道次拉深0.87350783经过多次拉伸的钢材，塑性降低，为了恢复塑性及消除残余应力，在拉深结束后，进行退火处理，将处于最终拉深状态的坯体悬挂于退火炉中，在钢带的牵引下，依次通过升温区、恒温区和降温区，钢带的牵引速度为1.5m/s，升温区长度为210m，其升温速率为3.5℃/m，恒温区长度为140m，其温度为760℃，即退火温度，制件停留时间为900s，降温区为160m，其温度随炉冷却，直至50℃；3)胀形处理：采用液压胀形，在最终拉深的侧面，分别加工三个预留接口，分别为热水器的进水口、出水口和镁棒接口，液压胀形的传压介质为石蜡，冲压力为376800n；4)缩口处理：预先在缩口模具的凹模面上涂抹润滑剂，将步骤3)所得的胚体，放置到缩口模具中；由于直径变化较大，胚体侧壁由原始位置，经过首次缩口以及中间道次缩口，达到最终缩口，使坯体成型；润滑剂的组成为锭子油20％、硫化蓖麻油0.5％、鱼肝油6％、石墨20％、硫磺8％、白垩粉20％、油酸7.4％、苛性钠0.1％、钾肥皂3％、水15％；根据该热水器内胆的尺寸，本实施例采用了四道次的缩口处理，不同道次缩口的缩口参数根据表4列出的数据进行；表4不同缩口道次的缩口参数缩口道次缩口系数缩口直径(mm)制件高度(mm)首次缩口0.63220737二道次缩口0.70154710三道次缩口0.72111683四道次缩口0.7485661为了恢复塑性及消除残余应力，在缩口结束后，进行退火处理，退火处理过程为将成型后的坯体悬挂于退火炉中，在钢带的牵引下，依次通过升温区、恒温区和降温区，钢带的牵引速度为1.3m/s，升温区长度为194m，其升温速率为4℃/m，恒温区长度为150m，其温度为800℃，即退火温度，制件停留时间为1800s，降温区为200m，其温度随炉冷却，直至室温；5)整形修边：将步骤4)所得的成型制件，切割预留的进水口、出水口和镁棒接口，并进行螺纹处理，并打磨其内外表面和边缘，去除毛刺，整理得到规整的热水器内胆。将实施例一和实施例二所得的无缝热水器内胆和现有的焊接热水器内胆自身性能分别进行测试，并在其内表面均搪瓷釉浆形成搪瓷层，并分别测试其搪瓷层质量和使用性能，其中，包括内胆搪瓷层厚度的均匀性、内胆爆破压力和脉冲压力测试，试验结果如表5所示。表5不同热水器内胆的性能对比结果由表5可以看出，本发明的加工工艺得到了这种无焊缝热水器内胆，其爆破压力和脉冲压力完全满足热水器内胆的要求，并且，提高了搪瓷层的质量，有利于形成厚度均匀致密的搪瓷层，搪瓷层的厚度误差得到了大大降低，从而得到了产品稳定性更好的热水器内胆，不易出现麻点、针孔、暗泡等缺陷，从而避免了开裂、剥落的风险，提高了内胆的腐蚀性，使用安全。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用圆形平面钢板为原料，经过前处理、拉深处理、胀形处理、缩口处理和整形修边而得到，这种金属塑性冷加工处理过程，不需要高温，温度低，能耗小，同时，退火温度也低，操作容易控制；拉伸处理和缩口处理的过程中，在模具的凹模面涂抹润滑剂，使其拉伸和缩口容易，充分避免了拉深和缩口处理过程中模具对钢板的划伤，保证了钢板表面的完好性；这种模具配合的冷缩口处理方法，缩口方便，不会出现缝隙，成型效果好。本发明所得的热水器内胆具有良好的均匀性，由于没有焊缝，结构稳定性好，完全保证了在使用过程中内胆不会出现漏水现象；搪瓷釉面层在内胆的内表面均匀附着，不易产生裂纹或剥落等现象，提高了内胆的腐蚀性，使用安全。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12