航天器制造方式方法

浅谈封头制作工艺及设备

作者：曹洪飚

浅谈封头制作工艺及设备

摘要：封头是石油化工、原子能、食品、制药等诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件，是压力容器上的端盖，是压力容器的一个主要承压部件。封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。文章主要以锅炉封头为例，浅谈了封头的加工设备及加工工艺过程。

1  封头形状及用途

   封头是压力容器和锅炉重要的受压元件，就形状而言可分为平封头、碟形封头、椭圆形封头、球形封头。高压容器、锅炉封头多为球形，中压以上就多使用椭圆形封头，只有少量低压容器才用碟形封头。

2  封头加工方法

   （1）冲压。适应大批量生产，压制厚壁小直径封头，要多套封头模。

   （2）旋压。有些超大超薄封头，特别是化工行业，多为大型少批量，特别适合旋压。椭圆形封头非常适用于旋压，而碟形封头少用，球形封头比较难压。

3  封头加工设备及工具

   （1）加热设备。煤气炉，大型工厂大多采用煤气炉。现加热采用室式或反射式加热炉，应尽可能采用燃油或燃气加热，因为其特点是燃烧干净、效率高，温度易控制、不易过烧、不易脱碳。加热炉应配置测温装置和温度记录仪。

   （2）封头压机有单动、双动两种；还分水压机、油压机两种。

    单动即只有冲压缸，无压边缸，只有中小工厂再用。大型工厂都用双动，即有一个压边缸，一个冲压缸。

    水压机的传动介质为水，便宜，动作迅速，不平稳，对密封要求没有油压机高，效率低于油压机，导向要求不严。油压机的传动介质为油，换一次油要比水贵，传动平稳，对密封要求高，对导向要求高，对油的要求高，滤油不行或很快换向、关闭油路都会使系统中某些动作产生冲击，使压机动作不平稳，因此要勤滤油，按时换油，换油时彻底清洗油路、油箱。

   （3）使用工装。各种封头成形上、下模及支脚等（必须按相关技术条件验收，不应有气孔、缩松、夹渣等，几何尺寸精度。曲线经检验合格方可使用）。

   （4）常用工具。紧固扳手、大锤、撬棍、钢尺、卷尺、光电测温仪、内外卡尺、搬运工具等。

4  封头毛坯展开尺寸计算

4.1 碟形封头毛坯下料

   （1）周长法

    理论公式 D0=d2+π（r+s/2）+2h+2δ

    经验公式 D0=d2+r+0.5s+2h

   （2）面积法

4.2 椭圆形封头毛坯下料   

   （1）周长法

                 D=p+2hk0+ 2δ

   （2）面积法

     封头毛坯直径

    对于标准椭圆封头，d1=4b,ke=1.38

4.3 球形封头毛坯下料

    也可近似计算D0=1.43d+2h，当h＞5%（d-s）时，式中h应以h+5%代入。

4.4 影响封头厚壁的因素

    影响封头厚壁变化的因素很多，归纳起来大致为下列几个方面：

   （1）材料的性能。如铅封头的变薄量比碳封头大得多。

   （2）封头形状。碟形封头变薄量最小，球形封头变薄量最大，椭圆形封头中等。

   （3）下冲模圆角半径越大变薄量越小。

   （4）上下模之间间隙越大，则变薄量越小。

   （5）润滑情况好，变薄量小。

   （6）加热温度越高，变薄量大（要在标准内，否则过烧）。

   （7）压变力大，则变薄严重。

5   冷压或热压的选择

    封头采用热压、冷压主要根据下列两方面来确定：

   （1）封头采用的材料性能。对于常温下塑料较好的材料冷压，对热塑性较好的材料则热态压制。

   （2）一般δ4~δ12的板厚，在常温下塑性较好的材料常冷压，并视情况加压边圈，超过上述板厚常热压。

   （3）封头毛坯料尺寸。当封头较薄时，对于碳钢和低合金钢S/D0x100＜0.5，对于不锈钢和合金钢S/D0x100≥0.5应热压；对于不锈钢和低合金钢S/D0x100＜0.7应热压。

6   封头制作工艺

6.1 封头压制前的准备

   （1）水压机工操作前需了解设计图纸和相应的工艺要求，对毛坯材质、毛坯规格尺寸及毛坯上的钢印标记等需要复查清楚，根据图纸找出相应的封头模具，清除模具上异物，检测模具，同时做好水压机的调试润滑工作。

   （2）模具应安装在水压机工作台中心位置，其偏心允许值为160mm。模具安装调试后应进行紧固，以确保安全。模具安装应保证上下模圆周间隙均匀，安装时可用钢板尺或直径相当于偏差值的铁丝测量调整，其圆周间隙允许偏差如表1所示。

（3）当压制封头采用压边圈时，压边圈与下模接触面的间隙应不大于0.5mm。压制有孔封头时，应保证下模与人孔顶出冲头同心，其偏差应不大于3mm。

   （4）对拼接封头毛坯，在L长度内其焊缝高度应不大于1.5mm，超过1.5mm用电弧气刨刨平或用手提砂轮机磨平。

（5）对加热炉炉排及炉膛进行清理，然后作点火准备工作，并检查光电测温仪是否正常。

6.2 封头毛坯加热

   （1）封头毛坯加热时的摆放位置应保证钢印标记一面朝下，以便冲压后材质标记露于成形封头外表面。

   （2）封头毛坯加热应热炉装料，炉温应大于600℃，碳钢可以随时加入炉内，特殊材料另行规定。

   （3）每炉装料一般可并列叠放于炉内，每块之间应用耐火砖隔开，为防止变形，支撑点要均匀，两块叠放距离应不小于200mm，坯料离炉底的距离不小于150mm，一次装入不得超过四块。

   （4）拼接封头毛坯加热装炉时，其焊缝应尽量置于炉温较高处。

   （5）毛坯加热时不应任意开炉门，应通过炉门上窥视孔观察炉内加热情况，必须开启炉门时，要尽快关闭。

   （6）设备发生故障时，只有在确保45min内能排除故障的情况下，才允许将已入炉的坯料闷炉，但应将炉温降到600~700℃；否则应停炉，并打开炉门降温，取出坯料。

   （7）当封头毛坯加热到指定温度时，应尽量缩短毛坯料从出炉到压制时间，一般不应超过3min。封头毛坯应严格按工艺规定加热，不同材料加热规范见表3，表3中没有的材料，压制时另行规定。

6.3 封头的压制

   （1）每个封头压制前，必须将封头毛坯上的氧化皮清除干净。冲压前应在模具上涂润滑剂，冷冲压用40%石墨加60%水（机油）拌成的润滑剂，热冲压可涂二硫化钼润滑剂。

   （2）压制时，封头毛坯摆放应尽量与模具同心，毛坯与下模中心偏移应小于5mm。有孔封头压制时，应注意将毛坯上的椭圆开孔与模具的长短轴方向摆放一致，压制过程中先将人孔冲头对正毛坯开孔位置顶出，顶到略高于下模平面处（约20mm），然后上模再向下压，人孔冲头也同时落下，将封头压制成型。在压制时冲压力需缓慢地由小加大，不得突然加大或减小。

   （3）热冲压封头冷却到600℃以下时方可拖离模具进行吊运，且不得放于风口，在未冷却到室温之前不得两件以上叠放。连续冲压时，冲模温度升高到250℃左右，不应再继续冲压，待采取冷却措施使冲模温度下降后方可继续工作。

   （4）有孔封头应尽量采用一次成形，因条件限制不能一次成形时，则冲压人孔时应注意与封头的同心度，并注意保持人孔翻边处壁厚的均匀一致。

7   封头的质量检验

    为了确保封头的质量，必须对成型封头进行认真仔细的检查。封头的质量检验包括封头的表面状况、几何形状和几何尺寸等。

    封头表面状况的检验主要是检查封头表面是否有起皱裂纹、刻痕、凹坑、凸起、脱碳过烧等。成形后封头应清除内外表面的氧化皮，表面不允许有裂纹、重皮等缺陷。对微小的表面裂纹和高度达到3mm的个别凸起应进行修整。人孔内扳边弯曲起点大于5mm处的裂口可在不影响质量的前提下，并经过检验部门同意可以进行修磨或补焊，修磨后的钢板厚度应在钢板厚度的允许偏差范围之内。

    对于凹陷和疤痕等缺陷的处理方法如下：

   （1）热水锅炉和额定蒸汽压力小于9.81MPa的蒸汽锅炉，深度大于0.5mm，但不大于公称壁厚的10%并且不大于3mm的凹陷和疤痕应修磨成圆滑过渡，超过以上规定时应补焊并修磨。

   （2）额定蒸汽压力不小于9.81MPa的蒸汽锅炉，凹陷和疤痕如果深度为3~4mm时应修磨成圆滑过渡，超过4mm时应焊补并修磨。成型封头有缺陷时，允许返修，较大缺陷及低合金钢封头缺陷返修按有关工艺进行，缺陷补焊后应进行无损探伤。

符号说明

D0—封头毛坯直径；

h—各类封头直边长度；

H—封头总高度；

d1—椭圆封头内径；

d2—碟形封头内径；

d—球形封头内径；

δ—风头边缘的机械加工余量，通常为15~40mm；

r—碟形封头的折边区半径；

s—各类封头毛坯厚度；

p—封头椭圆形部分的半周长；

k0—材料拉伸系数，通常可取0.75~0.8；

ke—椭圆系数，通常当标准椭圆封头d1=4b时，ke=1.38；

a—椭圆长半轴；

b—椭圆短半轴；

D—封头制成形后中径。

化工制图中的封头如何绘制

用CAD制图，以封头直径为长轴，以封头高为短轴画椭圆，然后删除一半，再画直边即是。

600升铝油箱有50斤重。

那个铝合金邮箱自重啊，大概就是它的自重，铝合金的哈，大概也得有50斤左右，因为那玩意不能整太厚，卡车之家从相关渠道上获悉，陕汽德龙L5000载货车目前已经完成相关调试，网络上也流传出一小部分陕汽德龙L5000的谍照，今天我们就带卡友们简单了解下德龙L5000都有哪些变化。

铝油箱的信息：

铝合金油箱即用铝合金板材制作而成的油箱。铝合金油箱工艺的制作采用和铁质基本布局一样，而又在其基础上对油箱的机构进行了进一步的优化，使其综合结构更稳定，制作更简单便于流水线生产。

铝合金油箱一般采用5系合金，5系合金强度比1系和3系铝合金高，属于中高强度合金，具有高强度、高成形性、高耐腐蚀性、高表面处理性以及焊接性能好等特点。

因此被广泛用于汽车油箱。河南明泰铝业作为国内国外铝加工行业的领头羊，5系合金有着十多年的生产经验，十分成熟和稳定的生产工艺，再加上在对产品质量上近乎苛刻的追求，所以明泰所生产的5系铝合金油箱在市场上有着不可动摇的占有率和口碑。

随着各种新材料的应用发展，铁质燃油箱的防锈问题成为油箱质量的最大问题。尤其是在注重环保工作的今天。铝合金油箱耐腐蚀、抗冲击性、使用年限、回收价值等都远远优越于碳钢的和塑料的。

铝合金油箱随着电控国三车兴起的开始流行起来，目的是为了不污染柴油，可以很好的防止油箱内部产生污垢损坏燃油系统。

铝合金油箱外观上不需要喷漆涂装，银色外观简洁美观，不仅使生产工艺简化了喷涂这一过程，同时银光闪闪的外表更容易让用户接受。相比铁质材料，铝合金材质本身延伸性更好，碰撞时不易破裂。

铝箱使用铝型材、齿轮吊柱等设计，在屏体设备采购单价上略高于简易箱体，但其使用方便，安全防护措施好，在无形中延长了使用寿命，那么制作一个合格的铝箱要经过很多步骤，下面就一些常规的三大步骤介绍如下：

一、熔铸：铝合金型材生产的首道工序：

主要包括以下3个过程为：

1、配料：根据需要生产的具体合金pai号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。

2、熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。

3、铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。

二、挤压：铝合金型材成形的手段：

先根据型材产品制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，在挤压时还用一个风冷淬火过程及其后的人工时效过程，以完成热处理强化。

三、上色：挤压好的铝合金型材，其表面抗蚀性、耐磨性及外表的美观度不强，通常采用氧化进行表面处理。

1、表面预处理：用化学或物理的方法对铝合金型材表面进行清洗，裸露出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜。

2、阳极氧化：经表面预处理的型材，在一定的工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，生成一层致密、多孔、强吸附力的膜层。

从铝合金的焊接性上来说一般主流会考虑到如下几种焊接方式：

方式一：铝氩弧焊机焊接，这种是需要用高纯氩气保护，但是焊丝呢必须选用强度高一些的比如威欧丁5183的铝焊丝，保证油箱焊接后的使用强度要求不会开裂。

方式二：铝合金电焊条用直流电焊机电焊焊接，这种情况下是应急的一个运用，没有铝氩弧焊机的情况下使用的一种焊接方式，焊条会选用WEWELDING555的铝电焊条焊接，直流电焊机焊接。

方式三：气焊，气焊是一种不得以而为之的焊接方案，一般会配合铝焊粉来配合使用，比如采用WEWELDING53的焊丝配合WEWELDING53-F的焊粉焊接。

目前主流的焊接铝合金油箱的方法就是以上几种，也可以留言说明铝合金油箱焊接的具体要求。

属于较常用的合金铝系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.故常用在航空、船舶方面，在常规工业中应用也较为广泛。5系铝合金是以Mg为主要合金元素的变形铝合金，即Al-Mg。防锈铝合金，5系铝合金是不可热处理强化铝合金

油箱常用5052

望采纳,谢谢