特大型铝合金封头成型加工技术攻关

摘要：杭州杭氧合金封头有限公司配合杭州杭氧股份有限公司12万m３/h空分设备项目，承担了特大型铝合金封头的成型加工任务，对封头材料进行力学分析，详细叙述了加工的工艺过程和工艺特点。

关键词：特大型铝合金封头；成型；加工

前 言
     杭州杭氧股份有限公司出口伊朗12 万m3/h 空分设备，是目前国内自主开发生产的第一套特大型空分设备。核心设置上、下塔及壳体采用铝镁合金（5083）材料制造，其配套封头规格为Φ5900mm×50mm，杭州杭氧合金封头有限公司( 以下简称：封头公司) 承担了该封头的成型加工任务。由于此前从未加工过该规格的铝合金封头，在国内尚属首次，因而没有成熟的工艺，完全依靠技术人员和操作人员凭借以往加工其他小型封头的经验来制定工艺和操作方式。一旦成型后因质量不合格造成报废，每只封头的直接经济损失就达上百万元，因此必须保证产品一次合格，绝对不能出现差错。为此封头公司专门成立由技术、质量、生产操作骨干组成的攻关小组，制定相应措施，层层把关，确保各道工序正确无误。

1 技术分析
     首先由技术人员对5083-H112 材料的机械性能进行分析5083-H112 材料力学性能见表1。

牌号	状态	厚度	抗拉强度	伸长率
5083	H112	50mm	270	10%

     5083-H112 材料断后伸长率达10%，其延伸性能良好，而5083-H112 封头成型必须是热成型，其延伸率更大。根据材料延伸规律，延伸率越大，压鼓后坯料直径越大，其减薄量也越大。另外，如果压鼓过程中材料延伸过大，造成封头坯料尺寸过大，使得封头直边部分过高，将对旋压造成困难。因此，在计算坯料尺寸时，必须考虑材料成型过程中的延伸系数，不能按理论公式计算坯料尺寸。

2 加工工艺

2.1 封头坯料的加热

     根据相关标准以及5083-H112 材料的特性，封头压制必须热成型。面对如此大而厚的封头，不可能一次性成型，必须进行多次加热和压制，而加热压鼓次数越多，厚度减薄量越厉害，坯料尺寸变得越大。为保证封头厚度及坯料尺寸，应尽量减少封头的压制次数。技术人员经过精确计算，确定加热、压鼓次数以及每次压鼓要求达到的尺寸，操作人员严格按工艺要求操作。适当提高坯料加热温度及保温时间，以便操作人员有充裕的时间，保证每次压鼓达到工艺要求尺寸。

2.2 压鼓
     在封头制作过程中，压鼓是非常关键的一道工序。而压鼓模具的选择非常重要，选择的模具应尽可能以最少的压制次数达到要求的尺寸，但又不能超过材料的变形极限引起材料开裂。对封头坯料进行加热处理，达到一定温度后，进行压鼓机压制（其中要进行多次加热处理和压制）。压鼓成型后的直径大小与实际图纸上要求的坯料大小相差700mm，为了克服这一困难，经过数次讨论得出以下结论：再次进行压鼓机压制，将成型后的口子进行压小处理，以便在坯料成型后进入下一程序。

2.3 翻边
      旋压机的操作过程不像车床，可以用游标卡尺进行测量，完全由旋压机操作工进行目测，靠经验和技术来把握各种数据和保证封头的外形。
      压鼓后进行翻边机操作。采用Φ8200mm 旋压机进行翻边处理，采用与封头R 部位最为接近的模具进行操作，以保证大R 部位与小R 部位的完美结合。压鼓后的材料进行加热处理，达到一定温度进行翻边。为了确保封头的最终厚度，旋压机操作工准备进行两次翻边操作。操作工凭借以往经验，第一次翻边单
边的直径放了350mm。由于该封头较厚，为了克服机械力不足，进行反复的来回上下翻边。翻边过程中，不断地给封头内部进行加油，是为了防止封头材料和模具的摩擦引起母材的损坏。因为封头较大，需加入的油量和次数较多，产生大量的烟雾，以至于封头内部视线受阻，全部依靠操作工
的经验和技术来完成操作。
      经过四十分钟的翻边操作，封头基本成型。由于母材的延伸，封头的直边过高，外周长比图纸要求还大出300mm。在进行这些工作的同时，还要保证封头厚度。经过研究讨论后，进行切边处理，将封头的高度切去100mm。冷却后检验员测量出的封头实际厚度为46mm，相较于母材减薄了4mm。经过讨论，同时操作工也表态，能保证封头成型后的最小厚度，于是封头进行第二次翻边。因为材料具有热胀冷缩的性能，实际操作中将外周长与图纸要求放大20mm，冷却之后用旋压机将封头表面的齿轮印磨光和内直径达到图纸要求。最后检验员进行检验，该封头的最小厚度为42.5mm，口子上厚度为47mm，外周长为18837mm、直边高度为50mm，内直径大2mm，均达到图纸上面的技术要求，符合相关标准。

3 结束语

      通过不懈努力，封头公司完成了对特大型铝合金封头成型技术的更新。为更好地配合股份公司完成12 万m3/h 空分设备项目提供了技术支撑，同时使得封头公司在国内拥有了铝合金封头压制的一流技术和竞争的资本，为公司以后的发展奠定了扎实的基础，创建了更好的发展平台。

本文作者：邱建明 卢平

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