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筒节成型方法有哪些

发布时间:2022-08-11 07:52:34

① 低压储气罐的筒体制造工艺及焊接工艺

1 产品介绍 1.1 产品的技术条件生产的产品为防腐蚀铝容器,其容积为3m3,设计温度为常温,设计压力为0.2MPa/cm2,工作介质为浓酸,焊缝系数φ=0.85。1.2 产品的装配-焊接工艺要求装配-焊接顺序要合理,尽量避免多余应力的产生;由于铝材的线膨胀系数大,焊接时要严格控制翘曲变形的产生;焊接参数的选择要适当,避免烧穿或未焊透现象的产生;焊前清理方法的选择要正确合理,能够彻底地清楚掉坡口区的污渍及氧化物,避免气孔的产生;在进行铝材的加工时,要严格控制加工应力,避免铝材发生变薄或拉穿。1.3 产品结构设计分析产品的结构满足刚度和稳定性的要求,结构自重小,省材,降低成本,制造工艺性好,可在短时间内制造安装完成,便于安装和维修,外形美观,使用方便,性能优良。1.4 产品材料的焊接性分析1.4.1 LF3焊接性分析化学分析: Cu:0.10%,Mg:3.2~3.8%,Mn:0.30~0.6%,Fe:0.50%,Si:0.50~0.8%,Zn:0.20%,Ti:0.15% 牌号为5A03的防锈铝,主要合金元素为Mg。力学性能:供货状态:加工硬化状态;试样状态:加工硬化状态;抗拉强度:≥225MPa;规定非比例伸长应力:≥195MPa;伸长率:≥8%。焊接性能:铝及其合金的化学活性很强,表面极易形成难熔氧化膜(Al2O3熔点约为2050℃,MgO熔点约为2500℃),加之铝及其合金导热性强,焊接时易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度接近,也易成为焊缝金属的夹杂物。同时,氧化膜(特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜)可吸收较多水分而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外,铝及其合金的线膨胀系数大,焊接时容易产生翘曲变形。这些都是焊接生产中颇感困难的问题。1.4.2 Q235A钢的焊接性分析化学成分C:0.14~0.22% Mn:0.30~0.65 Si:≤0.30 S:≤0.050 P:≤0.045力学性能屈服强度: 235MPa(24kg/mm2);抗拉强度: 375-460 MPa(38-47kg/mm2);伸长率:不大于26焊接性能:由于低碳钢含碳量低,锰、硅含量也少,所以,通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好,焊接时,一般不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热处理改善组织,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性优良。2 备料加工工艺过程2.1 压力容器基本结构根据结构特点和工作要求,该圆筒形压力容器主要由筒体、封头、加固圈、不锈钢法兰、接管、锥管等组成。2.2 筒节的加工工艺过程2.2.1 备料选用LF3铝镁合金,进行化学成分和机械性能检验。 2.2.2 下料铝板尺寸为长1820mm,宽3.14×1200=3768mm,厚度 10mm。按照设计图纸,在放样平台上1:1比例,绘出结构图,氧气等离子弧切割下料。优点:割后即可焊接,割缝宽度和热变形较小,但电极和压缩喷嘴损耗快,因此要求操作者起弧后尽可能不中断切割过程。双层气体等离子弧切割,优点:增强弧压缩,提高电弧能量密度,切口质量好,延长电极的工作寿命。2.2.3 冲压成形采用空气等离子弧切割下直径为430mm的圆,在进行冲孔直径为450mm的卷边,理论卷边高度为10mm,由于加工过程中铝发生变形,所以进行修剪,把卷边修剪成理论高度10mm。2.2.4 卷制铝板加工前先用压力机预先加以弯曲,以消除滚圆的直边,再用三辊卷板机进行冷卷制成形。卷制过程中要经常用样板检查曲率,卷制后保证其纵缝处的棱角、径纵向错边量均符合规范中的有关技术要求。筒体卷制加工过程2.2.5 坡口加工(P202铝及铝合金)开双Y形坡口,坡口角度70,钝边4,根部间隙3mm。 坡口的加工方法:空气等离子切割2.2.6 纵缝组对由于筒节直径为1200mm,板厚为10mm,卷板后直接在卷板机上进行组对。2.2.7 焊前清理容器施焊前,应检查圆筒的组装质量,清除坡口及其两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质。具体操作方式如下:第一步先机械清理:用不锈钢丝刷或刮刀清理。第二步化学清理:碱洗%8NaOH ,50-60度温水,5min ;冷静水清洗;光化:30%硝酸,室温2min,冷净水清洗;100-110摄氏度烘干,在低温干燥。2.3 封头的加工工艺过程2.3.1 备料选用LF3进行化学成分和机械性能检验,合格后,用矫正机对铝板板进行矫正。2.3.2下料按照设计图纸,在放样平台上1:1比例,绘出结构图,公称直径为1200mm,壁厚10m直边高度12.5mm,突出部分高度300mm。由于成形时材料厚度会有所改变,所以下料尺寸为直径1500mm,厚11mm的圆形铝镁合金。2.3.3 旋压成形用立式旋压机旋压成形,再用空气等离子弧割机将多余部分切掉,制成内壁直径为1200mm的椭圆形封头。2.3.4 封头边缘的切割加工由于封头旋压成形变形量很大,坯料尺寸很难确定,因而在旋压前坯料放有余量,为了与筒体装配,先在平台上画出保证封头直边高度的加工位置线,然后用气割机割去加工余量。 封头加工图2.3.5开设坡口在筒体和封头的对接处 开双v形坡口,坡口角度70°钝边根部间隙2mm。坡口的加工方法:等离子弧切割。 2.4 加固圈的加工工艺过程2.4.1 备料选用LF3铝镁合金,进行化学成分和机械性能检验。2.4.2下料铝板尺寸为长4349mm,宽280mm,厚度 15mm。2.4.3 成形先卷制后经拉伸形成宽度为130的铝材。2.4.4角接接头采用凹角焊缝,K取10mm,其余工艺同筒体工艺相同。2.5 各接管和铝盖的加工工艺2.5.1 备料选择LF3铝管和铝板,进行化学分析和机械性能检验,合格后,如果铝板变形较大可用多辊矫正机进行矫正(正压力应该适当的减小)。2.5.2 下料材料都为LF3的铝管4个,尺寸如下:管1:选择长度为260mm,直径为470mm,厚度为10mm;管2:选择长度为76mm,直径为40mm,厚度为10mm;管3:选择长度为160mm,直径为79mm,厚度为10mm;管4:选择长度为82mm,直径为54mm,厚度为10mm。在铝管上定下长度之后,可用氧气等离子弧切割下料。将10mm厚的铝板放在划线平台上用划规在铝板上按1:1比例划出一个直径为785mm的圆,然后用氧气等离子弧切割下料。按照图纸要求的位置在圆板上划出三个直径分别为10mm,49mm,24mm的圆,用氧气等离子弧切割下料。2.5.3 冲压成形 以管1为例,将管放入凹模中,使得管的上端距凹模平面的距离为152mm,然后将小锥度的锥形凸模插入管内,缓慢增加压力使得凸模逐渐往下压直到铝管不再发生变形;依照以上操作换锥度逐渐增大的锥形凸模进行拉延,直到锥度达到170度左右为止。铝管翻边的加工示意图最后用平板将翻边压平。管2、3、4都按照管1的加工方式进行加工。将圆板放在凹模上,将三个圆的周围用压边圈固定,然后选用直径分别为20mm,59mm,34mm的圆柱凸模往下压,形成翻边。将冲压好的铝板重新放在直径为483mm的凹模上,压边圈固定,用弧形凸模往下压79mm。 铝盖的拉延成形示意图2.5.4 坡口加工由于边缘受到等离子切割的热影响,需要刨去热影响区及切割时产生的缺陷;同时考虑坯料加工到规定尺寸和开设坡口,可采用管子坡口机进行翻边边缘切削和开设坡口。坡口的形式为Y形坡口: Y型坡口加工数据其中:根部间隙b=2mm;钝边p=3mm;坡口角度α=90°2.5.5 焊前清理和预热化学-机械清理:将母材或焊丝放入含8%NaOH的碱液中,温度为50~60℃,放置5分钟,用冷的干净水冲洗;再放入含30%HNO3溶液中光化处理,室温,放置2分钟,用冷净水冲洗;在100~110℃烘干,再低温干燥。为保证清理彻底,再进行一次机械清理,在坡口区用不锈钢丝刷或用刮刀清理。预热温度不超过90℃。2.5.6 对焊焊接先用手工钨极氩弧焊机进行点焊定位,然后用半自动熔化极氩弧焊机焊接。2.6 槽钢的加工工艺过程选用Q235A(钢板)进行化学成分和机械性能检验,合格后,加热后冲压弯曲变形,使两边具有一定弧度。2.6.1 下料槽钢尺寸及规格,长为2500mm, 规 格320×90×10mm 型 号32#B 重量/m·(Kg) 43.107 。按照设计图纸,在放样平台上1:1比例,绘出结构图,用等离子切割机下料。2.7.2 卷制加热后,用如图方法冲压使其达到指定弧度。如图a为槽钢冲压弯曲过程,图b为槽钢冲压后的结果,弧度为130o。 槽钢冲压过程 槽钢冲压成品2.7.3 槽口加工用等离子切割机将槽钢一侧的钢板切割成宽130的切口。 切口加工2.8 挡板的加工工艺过程挡板2.8.1 备料选用Q235A(钢板),进行化学成分和机械性能检验,合格后,用多辊钢板矫正机对钢板进行矫正,必要时也可采用加热矫正和弯曲。2.8.2 下料选取钢板厚度为10mm,长720mm,宽为500mm。按照设计图纸,在放样平台上1:1比例,绘出结构图,加工成如图两边顶部宽为100mm。2.8.3 打孔用手电转在挡板上打如图位置的孔,孔大小为M12,位置沿弧位置加工,距弧为50mm,两边对称。2.8.4 焊前清理托板焊接前,应检查组对质量清除两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质。2.9 吊钩的加工工艺过程2.9.1 备料选用Q235A(钢板),进行化学成分和机械性能检验,合格后,用多辊钢板矫正机对钢板进行矫正,必要时也可采用加热矫正和弯曲。2.9.2 下料选取钢板厚度为10mm,长500mm,宽为300mm。按照设计图纸,在放样平台上1:1比例,绘出结构图。2.9.3 加工用粉笔在钢板上绘出实图,用等离子切割机切成图结构图的形状。 吊钩3 装配-焊接工艺3.1 安装工序筒节与加固圈的装配→筒节与封头的装配→接管与铝盖的装配→接管与筒节的装配→铝容器与支座的装配3.2 筒节与加固圈的装配-焊接工艺3.2.1 焊接组对在焊接筒体时,可采用琴键式压板结构对筒体进行固定。它代替了传统的气囊式结构,因而压紧力均匀可调,使用可靠,能有效控制焊缝成形并防止蒙皮失稳变形。 琴键式拼板夹具焊接时,软管3充气使压板2压紧焊件,焊后软管排气,压板由弹簧4复位。夹具因采用软管和琴键式压板,使工件压紧均匀,与背面衬垫板严密贴紧。这样焊件变形小,焊缝背面成形和保护效果良好。为便于焊后拱曲焊件退出,压板梁1由气压缸9提升和锁紧。压板可分别单边压紧,便于装配。主要技术性能:工作气压,0.6MPa,单边压紧力2.4MPa,拼接板厚1~6mm,焊缝长度3000mm,压板梁顶高30mm。在焊接加固圈时,可采用型号为FZ-10双支座可移动式翻转机,能实现焊件的翻转,其运动特点是工件绕水平轴旋转。
双支座可移动式翻转机双支座翻转机变为速度可调,驱动方式为电力驱动,带主动卡盘的支座固定,带从动卡盘的支座可随工件长短而移动,适于长度有变化的刚性较好的构件焊接。双支座式翻转机的技术数据如下: 型号载重量/Kg卡盘转速/r·min-1回转扭转/N·m允许焊接电流/A卡盘尺寸/mm中心高度/mm电动机功率/kW头架重量/Kg尾架重量/KgFZ-10100000.1~1.01380020001200×12009153380037503.2.2 焊接方法先用硬规范焊接进行焊接,单位压力为59Mpa-98Mpa.选用有锻压和二次脉冲电流的焊接工艺参数,点焊固定,对筒体形状加以固定,再进行纵缝焊接。然后选用熔化极自动氩弧焊对加固圈的平角焊。3.2.3 焊接设备名称:NJA1 焊机 可采用300-1000KVA的直流脉冲电焊机焊丝:LF3母材-LF3、LF5、HS331焊丝(铝镁合金焊丝化学成分:Mg4.7-5.7,Mn0.2-0.6,Si≤0.4,Fe≤0.4,Ti0.05-0.2,AL余量,熔点638-660℃)。焊剂:CJ4013.2.3 矫圆纵向焊缝焊接后,筒节的圆形可能产生变形或偏差,需要用卷板机进行热滚矫形以满足圆度要求。3.3 筒节与封头的装配3.3.1 焊接组对焊接时采用自调式滚轮架使工件转动的焊接方法。由于母材是铝材,线膨胀系数大,直径变化范围大,一般的组合式滚轮架机动性好,适用范围宽,但转动不够平稳,调整工作量大。而自调式克服了这些缺点,使得滚轮架的传动平稳、省力、能防止工件发生轴向窜动。
自调式滚轮架中心角α的大小影响着传动平稳与受力,宜在45°~120°之间选用,防止工件轴向传动的问题较复杂,受很多因素的影响。简单的作法是在窜动的方向上设一止推辊。自调式滚轮的结构如上图所示,所有支承滚轮都是在轮心外表面上褂了橡胶以增加摩擦兼起绝缘的作用,其直径约在350~500mm之间;轮宽随承载增大而加宽,一般在120~300mm之间。自调式焊接滚轮架的技术性能如下: 额定载荷/t工作直径范围/mm滚轮线速度/m·h-1滚轮规格(直径×宽)/mm摆轮中心高/mm电动机功率/Kw外形尺寸(主动滚轮架)/mm重量/t5Ф500~Ф35006~60Ф350~Ф1203500.752160×800×9332.6筒体和封头的具体装配过程如下:先将筒体放到滚轮架上,要注意将加固圈和支承滚错开(以免筒体两头不在一水平线上,影响封头和筒体的对接),筒体前端像前伸出200mm,然后用吊环在适当位置将封头吊起,移动至筒体端面,与筒体对接后,用一些刚性不大的小块,用于固定封头和筒体的位置。3.3.2 焊接方法先用硬规范焊接进行焊接,单位压力为59Mpa-98Mpa.选用有锻压和二次脉冲电流的焊接工艺参数,点焊固定。然后采用全位置的熔化极自动氩弧焊进行焊接。开双v形坡口,坡口角度70°钝边根部间隙2mm。3.3.3 焊接设备名称:NJA1 焊机可采用300-1000KVA的直流脉冲电焊机焊丝:LF3母材-HS331焊丝(铝镁合金焊丝化学成分:Mg4.7-5.7,Mn0.2-0.6,Si≤0.4,Fe≤0.4,Ti0.05-0.2,AL余量,熔点638-660℃)。焊剂:CJ4013.4 接管与铝盖的装配3.4.1 焊接组对 将接管对准翻边之后,用一般的夹具进行固定,然后采用钨极氩弧焊进行点焊固定,再用半自动熔化极氩弧焊机进行焊接,焊接顺序随意(三个接管呈对称分布,与焊接顺序无太大关系)。3.4.2 焊接方法半自动熔化极氩弧焊3.4.3 焊接设备手工钨极氩弧焊机WSJ-500半自动熔化极氩弧焊机NB-400焊丝:HS331 Φ4~5mm(手工钨极氩弧焊)Φ2mm(半自动熔化极氩弧焊)焊剂:CJ4013.5 接管与筒节的装配3.5.1 焊接组对将接管对准翻边之后,用一般的夹具进行固定,然后采用钨极氩弧焊进行点焊固定,再用半自动熔化极氩弧焊机进行焊接。焊接完后,将各接管处的法兰安装上去,如果变形太大,可先进行矫正。3.5.2 焊接方法半自动熔化极氩弧焊3.5.3 焊接设备手工钨极氩弧焊机WSJ-500半自动熔化极氩弧焊机NB-400焊丝:HS331 Φ4~5mm(手工钨极氩弧焊)Φ2mm(半自动熔化极氩弧焊)焊剂:CJ4013.6 铝容器与支座的装配3.6.1 焊接组对将槽钢按图纸所给的距离平行放置,然后将挡板放入槽钢切口内,再在切口空隙里放入合适的挡块,以抵住两挡板向内倾倒,定位焊固定后,则采用手工电弧焊焊接。用夹具将吊钩固定在槽钢外侧后,定位焊固定,然后采用手工电弧焊焊接,焊接参数的选取与焊挡板的参数一样。3.6.2 焊接方法手工电弧焊3.6.3 焊接设备焊机:逆变式手工电弧焊机ZX7-200焊条:J4224 焊接工艺方案的设计与分析4.1 焊接技术要求(1)必须按必须按图样、工艺文件,技术标准施焊。(2)焊接环境:铝及铝合金焊接生产厂房内的环境温度不宜超过25℃,相对湿度不宜超过50%,如果难于控制整体环境,可考虑在大厂房内为焊件创造有空调或去湿的局部小环境。焊接工作地应远离切割、钣金加工等工作地,焊接工作地应禁放杂物,应保持现场整齐清洁。(3)应在引弧板或坡口内引弧,禁止在非焊接部位引弧,焊缝应在引出板上收弧,弧坑应填满。(4)防止地线电缆线焊钳与焊件打弧。(5)电弧擦伤处的弧坑需要打磨,使其均匀过度到母材表面,若打磨后的厚度低于规定值则需要补焊。(6)角焊缝的根部应保证焊透。(7)接弧处应保证焊透与融合。(8)每条焊缝应尽可能一次焊完。 4.2 焊接质量检验4.2.1 外观检验 焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法,是成品检验的一个重要内容,主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察,借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。若焊缝表面出现缺陷,焊缝内部便有存在缺陷的可能。 4.2.2 荧光屏-电视成像法探伤检验荧光屏-电视成像法探伤适用于中等厚度的铝、镁合金材料的缺陷探伤,其最佳探伤灵敏度可达3%~4%。其工作原理:当X射线照射到荧光物质上时会激发出可见荧光,荧光的强弱(明亮程度)与入射的射线强度成正比。利用荧光屏的上述性质可将X射线透过物体后形成的射线图像转换为可见荧光图像,并利用闭路电视方法用可见光摄像机摄像和馈送至监视器显示出焊接缺陷图像。进行探伤时要注意漏检情况,可采用多角度对焊缝进行探伤的办法。在利用射线进行探伤的同时,必须保护探伤人员及周围职工免受辐射的伤害。

② 压力容器的变形与预防

一、应力变形及预防
1.火焰切割变形
(1)筒节:大直径壳体短筒节下料(料较长且较窄)时,其端口的火焰切割加工边易发生变形。因切割高温冷却后,加工边产生收缩,直线边变为“弧线”边,筒节辊圆后,其端口就不在一个水平面上,误差较大时,满足不了组对和焊接的要求。应采取对称切割或机械加工等方法避免产生变形。
(2)封头:成型封头火焰净料切割后,其端口周边会产生收缩,使封头口径变小。严重时,收缩后的封头口径满足不了尺寸要求。对整体成型的封头端口加工,如采取火焰切割,则其成型模具设计时要考虑切割后的收缩量;对瓣片式组合封头的端口加工,如采取火焰切割,则封头组装时口径要适当放大,以弥补切割后的收缩量。也可采取机械加工的方法避免产生变形。
(3)机加工件坯料(主要是钢板坯料):这种坯料多用于压力容器上的大型法兰或密封圈等。火焰切割后,由于钢板胀缩不均,致使坯料板面不平,严重时造成坯料面的加工量不够。应在坯料板切割后进行平整矫形,对难以矫形的坯料板,可适当增大其加工余量。
2.加工失稳变形
加工失稳变形往往是在已成型的封头或筒节上开大型孔(如容器的装卸孔)、由于开孔区及其附近稳定性减弱,造成壳体局部或部件的变形。尽量避免在单独筒节或单独封头上直接开大孔,可视情况将壳体组装成大段或整体后再开大孔;开大孔前将开孔区用紧贴壳体的筋板进行加强,组焊接管后壳体处于整体稳定状态时,再把加强板撤掉。
3.焊接变形
焊接工艺是容器焊接的技术要求和操作规定,包括:采用的焊接方法、焊接坡口、焊条种类及直径,焊接工艺参数、焊接顺序、焊道层数、焊前和焊后的处理、焊接环境要求以及防变形、反变形措施等。焊接工艺必须经过工艺评定达到合格,而且在焊接操作过程中必须严格执行工艺要求。
根据压力容器和大型部件的焊接条件和焊接量,预先分析焊接将要产生的变形大小和形态,有针对性地制定的控制措施:
(1)对多焊道的大型压力容器,例如球形容器,应先组装联结成整体后再进行焊接,焊接应对称进行,并要遵守规定的焊接顺序。
(2)对多焊道的大型部件,如瓜瓣式组合封头和由瓣片组合的壳体过渡段,除执行上述要求外,还应在施焊场地设口形固定卡具。
(3)较长且分多节组焊的压力容器,其筒节下料时尺寸要适当放出焊接收缩量,以避免出现焊后壳体缩短现象。
(4)对压力容器,特别对结构复杂的压力容器的组焊,要采取合理的组装顺序和焊接防变形措施,确保其制造中不变形。
(5)反变形措施:根据实践经验或推算,预先在焊接件上向焊接变形相反的方向给以变形,焊接后这个预变形量刚好得到抵消,具体做法是:压力容器筒节的纵缝对接处两端头压弧时,在发生焊接变形方向的相反向留出反变形量;组合式瓣形封头和过渡段模具尺寸考虑抵消焊接变形的反变形量。
4.热处理变形的预防措施
(1)热处理炉必须符合规范要求,炉内温度均匀准确,炉壁火焰喷嘴处应设挡火墙,严禁火焰直接接触或接近热处理件。
(2)长度较大的压力容器进炉后,要加临时支座支垫,所用数量视容器具体尺度而定。
(3)直径较大、厚度较薄的壳体,一般应进行内部加强。
(4)分段预制的压力容器,分段端口处应设加强支撑。
(5)对受高温易失去稳定的压力容器部件,也应根据具体情况进行加固加强。
二、加工误差变形
1.下料误差变形
由于下料尺寸不准,使成型后的部件形状超出了标准规定。下料尺寸不准主要是由于计算或放大样有误,除了提高下料人员的技术水平,还应施行下料尺寸校对制,并尽可能采取下料尺寸计算机软件管理。
2.成型误差变形
压力容器部件在加工成型中,由于操作不当或模具不标准而产生变形:热成型封头脱模温度有一定要求,如温度尚高就过早脱模会导致封头收缩较大,严重时可使其几何尺寸超标;机械辊制或压制的容器部件,因操作不当使之产生变形;模具设计考虑不周或有误,使成型后压力容器部件的几何尺寸不符合要求。主要预防措施有:
(1)成型操作严格按工艺技术要求进行。
(2)用检查样板严格控制加工件的形状。
(3)模具设计在依照加工件的理论尺寸形状的基础上,充分考虑压力容器部件加工成型中和成型后发生的变化,冷成型模具要考虑成型件的回弹量,热成型模具要考虑成型件冷却后的收缩量。
3.组装误差变形
压力容器壳体组装时由于错口或不直度误差等超标所产生的变形,称组装变形。其预防措施:
(1)壳体组装应使用定位卡具,直径较大、厚度较薄的壳体,组装时筒节还要加支撑,严格限制壳体对接边的错口。
(2)壳体卧式组装应在托辊上进行,并用直线检查其不直度。
(3)分段预制的压力容器,安装时要设定位卡具,并用经纬仪检查其不直度。

③ 换热器筒节的制造过程是怎样的

画线,下料,压弧,卷筒,对焊,较圆,探伤。

④ 机械知识——细长的圆筒节对接时,用什么进行装配可保证整体不发生弯曲

用滚筒式滚架进行装配可保证整体不发生弯曲.

⑤ 塑料的主要成型加工方法有哪些

塑料的加工是一个复杂的过程,大体分来主要有以下几种加工方式:

预压为改善制品质量和提高模塑效率等,将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。

预热为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等,把模塑料在成型前先行加热的操作。

模压在模具内加入所需量的塑料,闭模、排气,在模塑温度和压力下保持一段时间,然后脱模清模的操作。

压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多的是自给式液压机,吨位从几十吨至几百吨不等。有下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为压制模具,分为三类;溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。

压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产,其缺点是生产周期长,效率低。

2.层压成型。用或不用粘结剂,借加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。

层压成型常用层压机操作,这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板。

层压成型常用的增强材料有棉布、玻璃布、纸张、石棉布等,树脂有酚醛、环氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。

3.冷压模塑。冷压模塑又叫冷压烧结成型,和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化。该法多用于聚四氟乙烯的成型,也用于某些耐高温塑料(如聚酰亚胺等)。一般工艺过程为制坯-烧结-冷却三个步骤。

4.传递模塑。传递模塑是热固性塑料的一种成型方式,模塑时先将模塑料在加热室加热软化,然后压入巳被加热的模腔内固化成型。传递模塑按设备不同有工种形式:①活板式;②罐式;③柱塞式。

传递模塑对塑料的要求是:在未达到固化温度前,塑料应具有较大的流动性,达到固化温度后,又须具有较快的固化速率。能符合这种要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和环氧树脂等。

传递模塑具有以下优点:①制品废边少,可减少后加工量;②能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔的制品,并且能保持嵌件和孔眼位置的正确;③制品性能均匀,尺寸准确,质量高;④模具的磨损较小。缺点是:⑤模具的制造成本较压缩模高;⑥塑料损耗大;⑦纤维增强塑料因纤维定向而产生各向异性;⑧围绕在嵌件四周的塑料,有时会因熔按不牢而使制品的强度降低。

5.低压成型。使用成型压力等于或低于1.4兆帕的摸压或层压方法。

低压成型方法用于制造增强塑料制品。增强材料如玻璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等。常用的树脂绝大多数是热固性的,如酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、有机硅等树脂。

低压成型包括袋压法、喷射法。

(1)袋压成型。借助弹性袋(或其它弹性隔膜)接受流体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀受压而成为制件的一种方法。按造成流体压力的方法不同,一般可分为加压袋成型、真空袋压成型和热压釜成型等。

(2)喷射成型。成型增强塑料制品时,用喷枪将短切纤维和树脂等同时喷在模具上积层并固化为制品的方法。

6.挤出成型。挤出成型也称挤压模塑或挤塑,它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。

挤出法主要用于热塑性塑料的成型,也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材,如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外,还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。

挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式(单螺杆和多螺杆)和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式,后者是间歇式。

单螺杆挤出机的基本结构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分。

挤出机的辅助设备有物料的前处理设备(如物料输送与干燥)、挤出物处理设备(定型、冷却、牵引、切料或辊卷)和生产条件控制设备等三大类。

7.挤拉成型。挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一。用于生产断面形状固定不变,长度不受限制的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出,然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材。

通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。

挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成.

8.注射成型。注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化,而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。

注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来,注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟),成型制品质量可由几克到几十千克,能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此,该方法适应性强,生产效率高。

注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类,由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成;其成型方法可分为:

(1)排气式注射成型。排气式注射成型应用的排气式注射机,在料筒中部设有排气口,亦与真空系统相连接,当塑料塑化时,真空泵可将塑料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走;原料不必预干燥,从而提高生产效率,提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。

(2)流动注射成型。流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内,塑料充满型腔后,螺杆停止转动,借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间,然后冷却定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制,制件质量可超过注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内,而是不断挤入模具中,因此它是挤出和注射相结合的一种方法。

(3)共注射成型。共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机,将不同品种或不同色泽的塑料,同时或先后注入模具内的方法。用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品,有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射。

(4)无流道注射成型。模具中不设置分流道,而由注射机的延伸式喷嘴直接将熔融料分注到各个模腔中的成型方法。在注射过程中,流道内的塑料保持熔融流动状态,在脱模时不与制品一同脱出,因此制件没有流道残留物。这种成型方法不仅节省原料,降低成本,而且减少工序,可以达到全自动生产。

(5)反应注射成型。反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头,在混合头中碰撞混合,然后高速注射到密闭的模具中,快速固化,脱模,取出制品。它适于加工聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等一些热固性塑料和弹性体。目前主要用于聚氨酯的加工。

(6)热固性塑料的注射成型。粒状或团状热固性塑料,在严格控制温度的料筒内,通过螺杆的作用,塑化成粘塑状态,在较高的注射压力下,物料进入一定温度范围的模具内交联固化。热固性塑料注射成型除有物理状态变化外,还有化学变化。因此与热塑性塑料注射成型比,在成型设备及加工工艺上存在着很大的差别。热固性塑料的注射成型应用最多的是酚醛塑料。

9.吹塑成型。借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品,或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04~1.12的都是比较优良的中空吹塑材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等,其中以聚乙烯应用得最多。

(1)注射吹塑成型。系用注射成型法先将塑料制成有底型坯,接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。

(2)挤出吹塑成型。系用挤出法先将塑料制成有底型坯,接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。

注射吹塑成型和挤出吹塑成型的不同之处是制造型坯的方法不同,吹塑过程基本上是相同的。

吹塑设备除注射机和挤出机外,主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由两瓣合成,其中设有冷却剂通道,分型面上小孔可插入充压气吹管。

(3)拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型,其方法是先将型还进行纵向拉伸,然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。拉伸吹塑成型可使制品的透明性、冲击强度、表面硬度和刚性有很大的提高,适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。

拉伸吹塑成型包括:注射型坯定向拉伸吹塑,挤出型坯定向拉伸吹塑,多层定向拉伸吹塑,压缩成型定向拉伸吹塑等。

(4)吹塑薄膜法。成型热塑性薄膜的一种方法。系用挤出法先将塑料挤成管,而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜,冷却后折叠卷绕成双层平膜。

塑料薄膜可用许多方法制造,如吹塑、挤出、流延、压延、浇铸等,但以吹塑法应用最广泛。

该方法适宜于聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等薄膜的制造。

10.浇铸。在不加压或稍加压的情况下,将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成为固态制品的方法。浇铸法分为静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、搪塑、旋转铸塑、滚塑和流延铸塑等。

(1)静态浇铸。静态浇铸是浇铸成型中较为简便和使用较为广泛的二种方法。这种方法常用液状单体,部分聚合或缩聚的浆状物、聚合物与单体的溶液,配入助剂(如引发剂、固化剂、促进剂等),或热塑性树脂熔体铸入模腔而成型。

(2)嵌铸。嵌铸又称封入成型,是将各种样品、零件等包封到塑料中间的一种成型技术。即将被嵌物件置于模具中,注入单体、预聚物或聚合物等液体,然后使其聚合或固化(或硬化),脱模。这种技术已广泛用于电子工业。用于这类成型工艺的塑料品种有腮甲醛、不饱和聚酯、有机玻璃和环氧树脂等。

(3)离心浇铸。离心浇铸是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法。通过挤出机或专用漏斗将定量的液态树脂或树脂分散体注入旋转并加热的容器(即模具)中,使其绕单轴高速旋转(每分钟几十转到两千转),此时放入的物料即被离心力迫使分布在模具的近壁部位。在旋转的同时,放入的物料发生固化,随后视需要经过冷却或后处理即能取得制品。在成型增强塑料制品时还可同时加入增强性的填料。

离心浇铸通常用的都是熔体粘度较小、热稳定性较好的热塑性塑料,如聚酰胺、聚乙烯等。

(4)搪塑。搪塑是模塑中空制品的一种方法。模塑时将塑料糊倒人开口的中空模内,直至达到规定的容量。模具在装料前或装料后应进行加热,以便使物料在模具内壁变成凝胶。当凝胶达到预定厚度时,倒出过量的液体物料,并再行加热使之熔融,冷却后即可自模具内剥出制品。搪塑用的塑料主要是聚氯乙烯。

(5)旋转铸塑。该法是将液态物料装入密闭的模具中而使它以较低速度(每分钟几转到几十转)绕单轴或多轴旋转,这样,物料即能借重力而分布在模具的内壁上,再通过加热或冷却达到固化或硬化后,即可从模具中取得制品。绕单轴旋转的用于生产圆筒形制品,绕双轴或靠振动运动的则用于生产密闭制品。

(6)滚塑(旋转成型)。类似于旋转铸塑的一种成型方法,不同的是其所用的物料不是液体,而是烧结性干粉料。其过程是把粉料装入模具中而使它绕两个互相垂直的轴旋转、受热并均匀地在模具内壁上熔结为一体,而后再经冷却就能从模具中取得空心制品。

滚塑使用的有聚乙烯、改性聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和纤维素塑料等。

(7)流延铸塑。制取薄膜的一种方法。制造时,先将液态树脂或树脂分散体流布在运行的载体(一般为金属带)上,随后用适当方法将其固化(或硬化),最后即可从载体上剥取薄膜。

用于生产流延薄膜的塑料有:三乙酸纤维素、聚乙烯醇、氯乙烯和乙酸乙烯的共聚物等,此外某些工程塑料如聚碳酸酯等也可用来生产流延薄膜。

11.手糊成型。手糊成型又称手工裱糊成型、接触成型,是制造增强塑料制品的方法之一。该法是在涂好脱模剂的模具上,用手工一边铺设增强材料一边涂刷树脂直到所需厚度为止,然后通过固化和脱模而取得制品。手糊成型中采用的合成树脂主要是环氧树脂和不饱和聚酯树脂。增强材料有玻璃布、无捻粗纱方格布、玻璃毡等。

12.纤维缠绕成型。在控制张力和预定线型的条件下,以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品。这种方法只适于制造圆柱形和球形等回转体。常用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料,它有两种:有捻纤维和无捻纤维。

13.压延。将热塑性塑料通过一系列加热的压辊,而使其在挤压和展延作用下连结成为薄膜或片材的一种成型方法。压廷产品有薄膜、片材、人造革和其它涂层制品等。压延成型所采用的原材料主要是聚氯乙烯、纤维素、改性聚苯乙烯等。

压延设备包括压延机和其它辅机。压延机通常以辊筒数目及其排列方式分类。根据辊筒数目不同,压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、甚至六辊,以三辊或四辊压延机用得最多。
14.涂覆。为了防腐、绝缘、装饰等目的,以液体或粉末形式在织物、纸张、金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层(例如.0.3毫米以下)的方法。

涂覆法最常用的塑料一般是热塑性塑料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。

涂覆工艺有热熔敷、流化喷涂、火焰喷涂、静电喷涂和等离子喷涂。

(1)热熔敷。用压缩空气将塑料粉末经过喷枪、喷射到预热过的工件表面,塑料熔化、冷却形成覆盖层。

(2)流化喷涂。预热的工件浸入悬浮有树脂粉末的容器中树脂粉末熔化而粘附在表面上。

(3)火焰喷涂。将流态化树脂通过喷枪口的锥形火焰区使之熔化而实现喷涂的一种方法。

(4)静电喷涂。利用高压静电造成静电场,即工件接地成正级,塑料粉末喷出时带有负电荷,则塑料静电喷涂到工件上。

(5)等离子喷涂。用等离子喷枪使流经等离子发生区的惰性气体(如氩气、氮气、氦气的混合气体)成为5500~6300℃的高速高能等离子流,卷引粉状树脂以高速喷射至工件表面熔结成涂层。

15.发泡成型。发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料,常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。

按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类,若绝大多数气孔是互相连通的,则称为开孔泡沫塑料;如果绝大多数气孔是互相分隔的,则称为闭孔泡沫塑料。开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的。

(1)化学发泡。由特意加入的化学发泡剂,受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体,使塑料熔体充满泡孔。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产。

(2)物理发泡。物理发泡是在塑料中溶入气体或液体,而后使其膨胀或气化发泡的方法。物理发泡适应的塑料品种较多。

(3)机械发泡。借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中,然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用于脲眠甲醛树脂,其它如聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等也适用。

16.二次成型。二次成型是塑料成型加工的方法之一。以塑料型材或型坯为原料,使其通过加热和外力作用成为所需形状的制品的一种方法。

(1)热成型。热成型是将热塑性塑料片材加热至软化,在气体压力、液体压力或机械压力下,采用适当的模具或夹具而使其成为制品的一种成型方法。塑料热成型的方法很多,一般可分为:

模压成型采用单模(阳模或阴模)或对模,利用外加机械压力或自重,将片材制成各种制品的成型方法,它不同于一次加工的模压成型。此法适用于所有热塑性塑料。

差压成型采用单模(阳模或阴模)或对模,也可以不用模具,在气体差压的作用下,使加热至软的塑料片材紧贴模面,冷却后制成各种制品的成型方法。差压成型又可分为真空成型和气压成型。

热成型特别适用于壁薄、表面积大的制品的制造。常用的塑料品种有各种类型的聚苯乙烯、有机玻璃、聚氯乙烯、ABS、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

热成型设备包括夹持系统、加热系统、真空和压缩空气系统及成型模具等。

(2)双轴拉伸。为使热塑性薄膜或板材等的分子重新定向,特在玻璃化温度以上所作的双向拉伸过程。拉伸定向要在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行,经过定向拉伸并迅速冷到室温后的薄膜或单丝,在拉伸方向上的机械性能有很大提高。

适合于定向拉伸的聚合物有:聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及某些苯乙烯共聚物。

(3)固相成型。固相成型是热塑性塑料型材或坯料在压力下用模具使其成型为制品的方法。成型过程在塑料的熔融(成软化)温度以下(至少低于熔点10-20℃)。均属固相成型。其中对非结晶类的塑料在玻璃化温度以上,熔点以下的高弹区域加工的常称为热成型,而在玻璃化温度以下加工的则称作冷成型或室温成型,也常称作塑料的冷加工方法或常温塑性加工。

该法有如下优点:生产周期短;提高制品的韧性和强度;设备简单,可生产大型及超大型制品;成本降低。缺点是:难以生产形状复杂、精密的制品;生产工艺难以控制,制品易变形、开裂。

固相成型包括:片材辊轧、深度拉伸或片材冲压、液压成型、挤出、冷冲压、辊筒成型等。

⑥ 橡胶制品的成形方法有哪些

①压延成型压延是使物料受到延展的工艺过程。压延成型的主要设备为三辊或四辊压延机。三辊压延机通过旋转的两辊筒的压力来实现。当胶料通过辊筒间隙时,在压力作用下延展成为一定断面形状的胶条,或在织物上实现挂胶的工艺过程。一般用于胶料的压片、压型,纺织物和钢丝帘布等的贴胶、擦胶以及胶片与胶片、胶片与挂胶织物的贴合等作业。
压延过程包括的基本工序有:混炼胶的预热与供胶;纺织物的导开与干燥(有时还有浸胶);胶料在四辊或三辊压延机上的压片或在纺织物上挂胶以及压延半成品的冷却、卷曲、裁断、放置等。
在进行压延前,需要对胶料和纺织物进行预加工,胶料进入压延机之前,先将其在热炼机上翻炼,这一工序称为热炼或称预热,目的是提高胶料混炼的均匀性,进一步增加可塑性,提高温度,增大可塑性。为提高胶料和纺织物的黏合性能,保证压延质量,需要对纺织物进行烘干,含水率控制在1%~2%,含水量过低,纺织物变硬,压延中易损坏,含水量过高,其黏附力差。
②压出成型又称挤出成型,压出成型常用设备是橡胶挤出机,工作原理与塑料挤出机相似。物料经过挤出机料斗进入料筒,通过料筒和旋转螺杆之间的作用,胶料边受热塑化,边被螺杆向前推送,连续通过机头并借助于口型模而制成各种复杂截面形状的制品或半制品,如轮胎的胎面胶、内胎胎筒、纯胶管、胶管内外层胶及电线和电缆的外皮等。
③注射成型橡胶的注射成型是将混炼过的浆料通过加料装置直接从机筒注入模型硫化的生产方法,与塑料注射成型相类似。采用注射成型,成型周期短、生产效率高、劳动强度小、产品质量高。主要用于生产密封圈、减振垫和鞋类。
橡胶注射成型工艺流程包括喂料、塑化、注射、保压、硫化、出模等。六模胶鞋注射机成型示意图,先将预先混炼好的胶料经料斗送人机筒,在螺杆旋转的作用下,胶料沿螺旋槽推向机筒前端,胶料在沿螺旋槽前进过程中,由于激烈搅拌和变形,加上机筒外部加热,温度很快升高,可塑性增加,当胶料到达机筒前端后,注射缸前移使机筒前端的喷嘴与模型的浇口接触,然后注射缸注胶,胶料经喷嘴注入模腔并保压一段时间,在保压过程中,胶料在高温下进行硫化阶段直至出模,系统进入下一个注胶阶段,并循环往复地进行下去。

⑦ 筒体,封头的成型工艺

筒体的成型工艺:
制造工艺
选取材料及牌号,进行材料的化学成分检验,机械性能合格后,对钢板进行矫形,方法包括手工矫形,机械矫形及火焰矫形。
备料-安图计算展开面积-划线--切割--边缘加工--成型-(弯头部、卷板)-组对--焊接--焊接质量检验--组装焊接--质量检验。
封头制作工艺:
制造工艺
选取材料及牌号,进行材料的化学成分检验,机械性能合格后,对钢板进行矫形,方法包括手工矫形,机械矫形及火焰矫形。
备料-安图计算展开面积-划线--切割--边缘加工--成型-(大型封头火焰加热-油压机上一块块折边-小型封头一次成型)-组对--焊接--焊接质量检验--组装焊接--质量检验。

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