制桶工艺学

第四章 桶身整形

在制桶工艺流程中把桶身直缝焊接后，进行的扳边、波纹、涨筋诸工序归结为桶身整形工艺。桶身整形的工艺手段是利用整形胎具作仿型靠模，同时又将其作为施力工具，采用旋压和挤压成形工艺达到桶身整形要求。其整形目的是通过桶身形状的变化而达到增强刚度与强度，便于滚动运输和减少运输使用过程中的变形以及为后道工序——卷边作准备。因而整形工艺的设置一是制桶工艺本身的需求，如扳边工序的设置，即因为桶身与桶顶底盖的结合方式是机械二重或三重卷边形式，就是使扳边的桶身与涂有封缝胶的桶盖内侧凸缘周边钩合、卷曲并压紧使其密封，二是出于钢桶作为包装容器必须具备一定的刚度、强度以及满足运输需要，波纹与涨筋即为此例。

整形工艺的依据是基于金属材料具备塑性——即指金属受外力作用，在完整性不遭破坏的条件下产生永久变形的性能。桶身形状的变形过程是一渐变成形过程。在成形开始之初，整形胎具施于桶身扳材的外弯力矩不大，在材料的变形区内的内、外表面上引起的应力数值小于材料的屈服极限σs，仅在材料内部引起弹性变形，随着整形胎具施加的压力值的不断增大也即外弯力矩的不断增强，当其超过了材料的屈服极限σs，材料的内外表面首先发生由弹性变形状态过渡到塑性变形状态，然后塑性变形由内、外表面向中心逐步扩展，直至完成成形。但必须指出，至成形结束，桶身材料也仍处于均匀塑性变形状态，其材料的内应力值于σs～σd之间阶段。在这一变形产生过程中，金属的内部组织得到改善，机械强度有所提高。并达到所需形状要求。

桶身整形工艺按顺序分如下三个工序：

板边工序——是指桶身两端向外，与桶身呈垂直的展开部分的操作，以便作双重或三重卷边。板边的质量直接关系着卷边的成败，而对整个钢桶的成品质量起制约作用。

波纹工序——是指桶身璧上的滚轧成预定形状的加强筋。目的是增强桶的刚度。现在国外多数生产厂对非重型桶己不要求滚轧波纹，因为两条环筋己有增强所需刚度作用。我国按目前使用情况的需要一般仍采用滚轧波纹。

涨筋工序——为增强刚度和便于滚动，在桶身壁上压出的向外凸出的环形加强筋，位于能帮助钢桶滚动的位置。

涨筋和波纹工序有一个共同作用是增强桶身的刚度和强度。但涨筋工序还具一个作用是使桶身凸起的两道环筋在运输使用时便于滚动，是功能需要，必不可少。而波纹工序则纯粹为增强桶身刚度与强度而设置，其对桶身刚度与强度的增强作用也较涨筋为弱。因为通过涨筋和波纹达到增强桶身的刚度与强度是利用金属经过塑性变形后截面形状改变以及产生的冷加工硬化特性。这一特性表现为金属经过塑性变形后强度指标（如σs——屈服极限，HB——硬度）增加， 塑性指标（如δ——延伸率，ψ——断面收缩率）降低。涨筋时单位面积内的塑性变形比波纹大得多，因而其硬化强度也大，而且形状变化的幅度也大得多，因而产生的增强桶身刚度效果就较为显著。一般若是在某种情况下，即钢桶是在非恶劣运输条件并且内装物品不是比重特大，而且桶身板材厚度不小1毫米的条件同时具备时，涨筋产生的两道环筋已可满足对钢桶的强度和刚度的使用要求。那么，为简便工序，降低生产成本，桶身可以不再滚制波纹。也可采用增加两道环筋取代波纹的方法，这样增强效果更为显著。

目前国内大部分工厂所用的桶身整形设备还是本世纪80年代水平的专用制桶设备。板边、波纹、涨筋机分别为三台独立的机器。采用开式机械传动，工艺规格单一。三机之间的协调控制和协作顺序由电、气以及机械联合控制。生产节拍一般为6～8只/分。成形方式属旋压和挤压，旋压类型，即将桶身毛坯套在整形胎具上并压住，胎具和桶身毛坯及压力模均随主轴旋转，同时压力摸迫使材料逐渐贴模，而获得所要求的工件形状。挤压类型是将桶身套在胎具上由挤压模向外挤压而成形。

从90年代中期开始， 部分工厂引迸了美国、西德等国较为先进的制桶设备。后来的发展趋势是在引进设备基础上改进的钢桶生产线将取代原有的陈旧设备。

现以我国引进的美国卡兰多制造厂的制桶设备和西德小巴尔林公司的制桶设备为例，简略介绍一下：

美国卡兰多机器制造厂的桶身整形设备：

其为机械传动，亦为单机分别工作。桶身长度、直径均可调，采用挤压成形工艺。

西德小巴尔林公司的桶身整形设备：

液压式桶身组合整形机器。板边、波纹和涨筋作为一个完整的工作过程在一台机器上顺序完成。焊接好的桶通过传送带或手工送至该机器并自行对中，带挤压缸的挤压装置把工具板及挤压器送到桶里然后慢馒挤压。桶身长度可以通过手轮和心轴调节。波纹间距可以通过工具板调节。其外形如图4-1所示。

图4-1 西德制组合桶身整形设备

 

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