一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法技术

本发明专利技术公开了一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，该方法包括如下步骤：（1）将铝合金管装夹并对瓶嘴收口段和封头增厚段进行预热；（2）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第一组旋压收口作业；（3）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第二组旋压收口作业；（4）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第三组旋压收口作业；（5）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第四组旋压收口作业至瓶嘴及封头成型；（6）将吕合金管旋转180

【技术实现步骤摘要】
一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法


[0001]本专利技术涉及氢能装备制造领域，尤其涉及一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法。

技术介绍

[0002]金属旋压是一种综合了挤压、锻造、弯曲、拉深、滚压和环轧的金属塑性成型加工工艺，具有无屑加工、节省原材料、成本低廉、产品质量高等优点，广泛应用于复杂曲面件高精度、轻量、高稳定性的机械加工场合。
[0003]金属旋压技术通过利用无缝金属管制成各种回转体空心件，从根本上消除了与焊缝相关的不连续性、强度降低、脆裂和拉应力集中等问题，极大地提高了高压容器的安全性，因而广泛应用于车载高压储氢气瓶的铝内胆制造生产线中。
[0004]在车载高压储氢气瓶的铝内胆制造生产线中，铝内胆通常由直径为350～380mm、壁厚为6～12mm的大直径薄壁铝合金管通过旋压减薄、旋压收口至两端形成直径为70～80mm的瓶嘴、以及封头结构。目前对铝合金管进行旋压收口的加工方式是利用芯模和旋压轮配合进行旋压收口的，但上述加工方式存在如下主要缺陷：
①
产品受制于芯模形状，因而生产线产品结构单一；此外随着芯模的不断磨损，同一批次旋压收口得到的瓶嘴加工精度存在差异、加工精度一致性差；
②
芯模的制造加工周期较长，且以非标定制为主，因而生产成本及使用成本较高；尤其对于用于旋压收口的进口设备，芯模更换更加困难；
③
铝内胆两端瓶嘴及封头在旋压收口成型过程中，受收口温度、收口方法等诸多因素的影响，成型后的瓶嘴内壁与封头连接处极易出现肉眼可见的裂纹，致使铝内胆报废。

技术实现思路

[0005]本专利技术所需解决的技术问题是：提供一种无需采用芯模的高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，采用该方法能减少成型后的瓶嘴内壁与封头连接处极易出现肉眼可见的裂纹的概率，提高铝内胆合格率。
[0006]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：所述的一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，将铝合金管端部旋压收口至瓶嘴及封头成型后，未旋压收口前的铝合金管端部的外半径与成型后的瓶嘴外半径之差为a；旋压收口方法包括如下步骤：（1）将铝合金管一端装夹于旋压收口设备的装夹装置中，对伸出装夹装置外的铝合金管端部的瓶嘴收口段和封头增厚段进行预热；预热温度为500
±
10℃，预热时间为8～10分钟；（2）预热完毕后，对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第一组旋压收口作业；第一组旋压收口作业分为五道次进行旋压，第一道旋压为直线旋压，第二道至第五道旋压为渐进分段旋压：每道旋压的前段为直线旋压、后段为凸曲线旋压，最终得到圆锥状瓶嘴收口段和椭圆状封头增厚段；第一组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最小外半径与未旋压
收口前的铝合金管端部的外半径之差为b，b=(0.25～0.4)a；其中，每道旋压过程中的旋压轮的初始径向进给量H1均相同；每道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线均为与铝合金管的轴线成夹角α的斜直线，第一道和第二道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线的夹角α均为4
°
～4.5
°
，且第二道至第五道旋压过程中、位于直线旋压段的每个后道旋压的旋压轮行走路线的夹角均比前道旋压的旋压轮行走路线的夹角增加0
°
～0.5
°
；在第一组旋压收口作业中对瓶嘴收口段和封头增厚段持续进行加热，加热温度为500
±
10℃；（3）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第二组旋压收口作业；第二组旋压收口作业分为十二道次进行渐进分段旋压：每道旋压的前段为直线旋压、后段为凸曲线旋压，最终得到圆锥状瓶嘴收口段和椭圆状封头增厚段；第二组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最小外半径与第一组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最小外半径之差为c，c=(0.35～0.65)a；其中，每道旋压过程中的旋压轮的初始径向进给量H2均相同；每道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线均为与铝合金管的轴线成夹角β的斜直线，第一道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线的夹角β为4
°
～6
°
，且旋压过程中、位于直线旋压段的每个后道旋压的旋压轮行走路线的夹角均比前道旋压的旋压轮行走路线的夹角增加1
°
～1.5
°
；在第二组旋压收口作业中对瓶嘴收口段和封头增厚段持续进行加热，加热温度为500
±
10℃；（4）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第三组旋压收口作业；第三组旋压收口作业分为四道次进行渐进分段旋压：每道旋压的前段为直线旋压、后段为凸曲线旋压，最终得到圆柱状瓶嘴收口段和椭圆状封头增厚段；第三组旋压收口作业完毕后得到的圆柱状瓶嘴收口段的外半径与第二组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最大外半径之差为d，d=(0.1～0.2)a；其中，每道旋压过程中的旋压轮的初始径向进给量均为零；每道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线均为与铝合金管的轴线成夹角γ的斜直线，第一道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线的夹角γ为16
°
～18
°
，且旋压过程中、位于直线旋压段的每个后道旋压的旋压轮行走路线的夹角均比前道旋压的旋压轮行走路线的夹角减少4
°
～4.5
°
；在第三组旋压收口作业中对瓶嘴收口段和封头增厚段持续进行加热，加热温度为500
±
10℃；（5）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第四组旋压收口作业至瓶嘴及封头成型，第四组旋压收口作业为一道表面精修工序；在第四组旋压收口作业中对瓶嘴收口段和封头增厚段持续进行加热，加热温度为500
±
10 ℃；（6）将铝合金管从装夹装置中取下后旋转180
°
，将铝合金管上完成旋压收口端装夹于装夹装置中后重复步骤（1）至（5）。
[0007]进一步地，前述的一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，其中，步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）中均采用材质为GCr15、硬度为HRC60
±
2、直径为300mm、厚度为60～80mm、圆角半径为16～20mm的旋压轮进行旋压收口作业。
[0008]进一步地，前述的一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，其中，步骤（5）中采用材质为GCr15、硬度为HRC60
±
2、直径为250mm、厚度为60～80mm、圆角半径为8～12mm的旋
压轮对瓶嘴收口段及封头增厚段进行表面精修工序。
[0009]进一步地，前述的一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，其中，步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）中，四组旋压收口作业过程中旋压收口设备的装夹装置的转速均为150～200r/min；旋压轮施加于铝合金管上的压力均为50～60KN，旋压轮转速均为550～750r/min，旋压轮轴向行进速度均为1mm/r。
[0010]进一步地，前述的一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，其中，旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压氢瓶铝内胆无芯模旋压收口方法，将铝合金管端部旋压收口至瓶嘴及封头成型后，未旋压收口前的铝合金管端部的外半径与成型后的瓶嘴外半径之差为a；其特征在于：旋压收口方法包括如下步骤：（1）将铝合金管一端装夹于旋压收口设备的装夹装置中，对伸出装夹装置外的铝合金管端部的瓶嘴收口段和封头增厚段进行预热；预热温度为500
±
10℃，预热时间为8～10分钟；（2）预热完毕后，对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第一组旋压收口作业；第一组旋压收口作业分为五道次进行旋压，第一道旋压为直线旋压，第二道至第五道旋压为渐进分段旋压：每道旋压的前段为直线旋压、后段为凸曲线旋压，最终得到圆锥状瓶嘴收口段和椭圆状封头增厚段；第一组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最小外半径与未旋压收口前的铝合金管端部的外半径之差为b，b=(0.25～0.4)a；其中，每道旋压过程中的旋压轮的初始径向进给量H1均相同；每道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线均为与铝合金管的轴线成夹角α的斜直线，第一道和第二道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线的夹角α均为4
°
～4.5
°
，且第二道至第五道旋压过程中、位于直线旋压段的每个后道旋压的旋压轮行走路线的夹角均比前道旋压的旋压轮行走路线的夹角增加0
°
～0.5
°
；在第一组旋压收口作业中对瓶嘴收口段和封头增厚段持续进行加热，加热温度为500
±
10℃；（3）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第二组旋压收口作业；第二组旋压收口作业分为十二道次进行渐进分段旋压：每道旋压的前段为直线旋压、后段为凸曲线旋压，最终得到圆锥状瓶嘴收口段和椭圆状封头增厚段；第二组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最小外半径与第一组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最小外半径之差为c，c=(0.35～0.65)a；其中，每道旋压过程中的旋压轮的初始径向进给量H2均相同；每道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线均为与铝合金管的轴线成夹角β的斜直线，第一道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线的夹角β为4
°
～6
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，且旋压过程中、位于直线旋压段的每个后道旋压的旋压轮行走路线的夹角均比前道旋压的旋压轮行走路线的夹角增加1
°
～1.5
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；在第二组旋压收口作业中对瓶嘴收口段和封头增厚段持续进行加热，加热温度为500
±
10℃；（4）对瓶嘴收口段和封头增厚段进行第三组旋压收口作业；第三组旋压收口作业分为四道次进行渐进分段旋压：每道旋压的前段为直线旋压、后段为凸曲线旋压，最终得到圆柱状瓶嘴收口段和椭圆状封头增厚段；第三组旋压收口作业完毕后得到的圆柱状瓶嘴收口段的外半径与第二组旋压收口作业完毕后得到的圆锥状瓶嘴收口段的最大外半径之差为d，d=(0.1～0.2)a；其中，每道旋压过程中的旋压轮的初始径向进给量均为零；每道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线均为与铝合金管的轴线成夹角γ的斜直线，第一道旋压过程中、位于直线旋压段的旋压轮行走路线的夹角γ为16
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～18
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，且旋压过程中、位于直线旋压段的每个后道旋压的旋压轮行走路线...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏红艳，葛安泉，赵亚丽，成志钢，何春辉，孙磊，陈晓阳，戴启洛，陈甲楠，
申请(专利权)人：张家港氢云新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：