制桶工艺学
第五章 卷边
第一节 卷边设备和工艺
4. 卷边工艺执行的注意事项
卷边工艺制订之后，无论它是多么先迸，最终要依靠工人操作者在具体执行中，将它充分地体现出来。卷边在整个制桶过程中占有极重要的地位，它的操作也很有技术性，往往是脑、眼、手并用。一个优秀的操作者不仅能正确地执行卷边工艺、充分表现其先进性、发挥设备的最大效率。而且常常能把前道工序所造成的半成品缺陷，在卷边操作中通过调正将其弥补。通常，作为一个卷边机操作工人首先必须了解：
（1）卷边工序在整条生产流水线中的地位及作用。
（2）卷边的工艺尺寸及其公差范围，卷边成形后的形状。
（3）前面工序质量对卷边的影响。
（4）卷边半成品的材料、规格、性能、坯重等属性。
（5）工艺装备的情况：胎具的形状、材料、热处理、硬度，以及胎具的曲线形状在卷边成形中所起的作用。
（6）卷边机设备情况对卷边的影响。
操作人员除了能了解以上各点外，在操作过程，要注意卷边滚轮安装和滚轮压下的情况，要注意喷胶或手工涂胶的情况，注意卷边工序与整条生产流水线节拍的配合情况。同时，除了能正确熟练操作卷边机外，还要求能根据情况，掌握更换胎具，对卷边机进行必要的调整等技能。
5. 前工序半成品的误差对卷边的影响
为了使钢桶卷边成形后，钢桶的外形尺寸和性能保证符合国家标准的性能指标以及《国际海上危险货物运输规则》Ⅰ类或Ⅱ类包装标准的要求。前面的各道工序所生产的半成品如桶身、桶顶底盖、封闭器等的误差都必须控制在各道工序所规定的公差范围以内。这些半成品上的各种超值误差在卷边工序上都必然地会严重影响卷边的质量。对于三重七层的圆卷边尤其如此。
通常，超值的半成品误差对卷边质量会产生以下一些影响：
（1）桶身的长度误差：桶身长度尺寸的偏差会造成卷边成形以后钢桶的全高尺寸的偏差。或者是会导致在卷边时，因为桶身长度变化而引起的扳边尺寸的误差，最终引起卷合层过松等不良后果。
（2）扳边尺寸和扳边角度的误差：由于扳边尺寸和它的角度都是在设定了卷边形状，层数和考虑了设备的情况之下所专门确定的，因此扳边尺寸和角度的误差也会影响到卷边的质量。在牌坊距离固定的双头卷边机上，扳边尺寸和扳边角度的误差对卷边造成的影响是相同的，两者都将直接影响卷边卷合层的咬合情况，造成卷边不能咬合、卷边层数不足、卷边过松或铁舌等情况。在不固定牌坊开距的卷边机上，如用气缸或液压缸作另一头固定的单头卷边机，则主要是扳边尺寸误差的影响。
（3）点焊工序造成的误差：点焊预装配造成的误差主要有桶身体的错位及桶身两端直径不一致等，所谓桶身体的错位，即在点焊时，没有把卷圆后的桶身两端对齐，点焊后桶身体形成错位。两端错位的桶身，在扳边后，焊缝丁字口处会有一个明显的差别，引起扳边尺寸在该丁字口处大大超差。卷边后，卷边丁字口处会产生渗漏等现象。桶身两端直径不一致，也即俗称的“大小头”。桶身大小头会使桶顶底不能正确地贴合在桶身的两端口上，造成无法进行卷边。同时桶身大小头在实质上是和扳边尺寸误差是一样的。所以大小头的桶身即使己经过修复后强行进行卷边，其卷边质量也不会理想。
（4）桶顶底盖的加工误差：桶顶底盖的加工误差主要有拉伸深度误差和翻边宽度的误差。拉伸深度误差首先会造成钢桶卷边成形后，钢桶顶底深度值超差，不符合国家标准的深度。其次，钢圈厚度的设计一般都是依据正确的拉伸深度来设定的，拉伸深度过浅，在卷边时桶身及桶顶底经卷边机活动牌坊夹紧后，钢圈不能完全地顶入桶顶底盖之中。在实质上，就相当于把滚轮向外移动了一个距离。这段距离虽然微小，但己足以影响到卷边的工作情况，所以对卷边质量也是十分不利的。
桶顶底盖的拉伸尺寸和凸缘尺寸，由于冲压工艺的缘故，其实是两个互相关联的尺寸。拉伸尺寸有误差，凸缘尺寸必然也有误差。拉伸浅了，则凸缘尺寸必然大。反之，如拉伸深了，则凸缘尺寸就小了。桶顶底盖的凸缘与桶身的扳边是组成卷边的卷合层的主要接合部分、凸缘尺寸的误差和桶身扳边尺寸的误差一样，同样对卷边的咬合情况的影响很大。凸缘尺寸过小，卷边不能达到需要的层数，或者是在卷边卷合层的中心形成过大的空隙，封缝胶不能完全地密封间隙，造成渗漏，凸缘尺寸过大，又会使卷边在卷合时，不能完全地把多余的凸缘包容进去，从而造成卷边处“铁舌”，或是将卷合层的中心空隙完全堵死，封缝胶失去存在的空间，而被挤出卷边，不能形成密封。没有封缝胶作辅助密封的钢桶其防碰撞、防跌落的性能都大大下降，其卷边处一经碰撞、跌落就会产生渗漏。
综上所述，要达到完美的卷边质量，卷边工艺对制作桶身和桶顶底盖的每一道工序都有要求，即每-道工序都应严格地按照工艺标准进行生产，为卷边提供完全符合标准的桶身和桶顶底盖，在生产三重七层圆卷边钢桶时尤应如此。
三、工艺装备
钢圈和卷边滚轮是卷边机的最主要的工艺装备。它们是卷边加工成形的胎具，钢桶卷边的质量，卷合后的工艺尺寸均由钢圈和滚轮决定。卷边滚轮和钢圈本身的结构、形状、尺寸以及它们的安装精度和相对位置都直接影响卷边工艺质量。
虽然钢圈和滚轮的作用非常大，但由于各厂所采用的卷边工艺各不相同。所以，对于钢圈和滚轮的结构、形状和尺寸以及它们的制造，目前国内还没有一定的规格和标准。
1.卷边滚轮的制造工艺
（1）卷边滚轮的材料选择：由于卷边滚轮在工作肘，受力比较复杂，即要对桶身和桶顶底盖迸行卷曲，又要进行挤压。特别是滚轮的轮槽曲线部分，要经受上万次与钢材挤磨， 承受强烈的震动和高温，所以要求滚轮所选择的材料应具有硬度大，强度高、耐磨、不变形、坚韧等特性。一般轮槽的硬度要求为HRC60～62。在80年代后期，各工厂逐步采用工具钢T12、T18和合金工具钢Cr12、Cr15、高速工具钢、轴承钢GCr15等金属材料。这些材料的选用，提高了滚轮的成品率，降低了生产成本。
（2）滚轮形状和型式，根据二重卷边的需要，两道卷边滚轮的形状是不相同的。头道滚轮主要是使钢桶桶身和桶顶底盖的接合边缘弯曲变形成一定的形状，所以卷边滚轮的轮槽曲线是深而窄，二道滚轮以达到卷边最后的形状，并保证卷边外观圆滑美观，因此轮槽曲线是浅而宽。滚轮外形及轮槽曲线的具体形状及尺寸，与卷边机型式、滚轮材料、钢桶的板材厚度等有关。目前各工厂采用的卷边滚轮轮槽曲线、形状有多种多样、但一般曲线都由3～4个圆弧连接而成。
滚轮的曲线，一般采用样板车刀车制的。样板车刀是根据好的滚轮曲线图形，经过投影的图样磨制出来的。为了节约使用钢材及加工处理，在一个卷边滚轮上，采用上下各车制一条曲线轮槽，可以反转轮换使用，从而延长使用寿命。所以卷边滚轮分别有一条曲线轮槽和二条曲线轮槽两种型式。
滚轮的外形尺寸，随卷边机的型式及钢桶外径大小而有所变化。一般滚轮外径在直径200毫米左右。但滚轮的下凸缘不能过高，不得妨碍滚轮卷边以后退回原位。
（3）加工步骤及工艺要求：卷边滚轮的加工过程为：首先进行机加工，然后热处理、最后精磨、检验和入库。
①机加工按下列步骤进行：
a.根据图纸选择金属材料，考虑加工尺寸余量进行下料。
b.加工两平面及中心轴孔。
c.磨中心孔轴及两平面。
d.粗精车外圆及用样板刀加工曲线轮楠及磨光轮槽。
②热处理。滚轮的热处理方法较多，各厂差异较大。但一般都经过升温加热→淬火→回火等过程。
根据不同的金属材料，其升温加热时间、温度、摔火方法、时间及冷却剂、回火温度等都不同。各种金属材料的热处理，可参考《机械设计手册》金属材料表中热处理部分。
现在以合金工具钢Cr12为例：
a.预热至200℃，采用逐步升温，避免骤热而变形。
b.进人恒温960℃（约15～18分钟）。主要保证滚轮内外都受热均匀，使奥氏体均匀化，相变完成彻底，时间长短与滚轮的直径、厚度有关。
c.淬火冷却。将滚轮从盐浴炉中取出，在空气中瞬时冷却后，立即投入油液中至完全冷却。
d.回火。采用油浴加热至200℃左右，2小时后冷却。主要消除因淬火造成的内应力，提高韧性及有关机械性能。
e.清洗。采用磷酸三钠液、清水、皂液等。盐溶液主要加人工业食盐，氯化钡。除氧剂用?砂、硅铁粉等。
③精磨、检验、人库。经过热处理的卷边滚轮，对轮槽进行精磨。然后用量具、样扳进行测量检验，合格的，上油、包装、入库。
2. 钢圈的制造工艺
钢圈的制造工艺和滚轮的制选工艺有相似的地方。钢圈和滚轮一样，其工作表面钢圈的轮缘也要经受上5万次的挤磨和承受强烈的震动及高温，所以钢圈的材料也应具有硬度大、强度高、耐磨、不变形、坚韧等特性。但是钢圈的受力情况不象滚轮那样复杂，同时钢圈也不是象滚轮那样容易损坏。所以钢圈一般可选用如轴承钢GCr15之类的材料。
钢圈的加工过程也要经过机加工、热处理精磨、检验和人库的程序。钢圈的原材料通常先经过锻打成粗坯，再进行机加工，以改善钢圈材料的内部纤维组织。钢圈的轮缘是主要的工作表面，所以必须有一定的硬度，以满足耐磨的要求。热处理工艺一般采用高频淬火，以提高工件表面的性能，硬度要求为HRC臼58～62。重要的工作面在热处理后需进行磨削加工。
