桶身翻边裂质量问题分析

     在钢桶生产工艺过程中，质量问题是多种多样的，但影响钢桶最大的质量问题，是钢桶的渗漏问题。产生渗漏问题的原因很多，其中桶身翻边裂是最为常见的原因之一，它直接造成卷封后卷边和缝焊三角区的渗漏。虽然近年来国内各制桶厂都在不断地进行设备改造及工艺改进，但由于设备生产厂对钢桶的生产相对陌生等原因，使工艺设备出现了较多的问题，现就目前普遍存在的问题给予分析，望能抛砖引玉。

　　一、原材料质量问题

      钢桶翻边工序一般有两种工艺方法，一种滚压翻边，一种是模具翻边。两种工艺方法虽有区别，但对原材料的要求却是一致的。由于原材料的性能问题，可以直接影到翻边的质量，翻边裂的一个重要因素就是材料问题。

1　　、原材料钢板应具有良好的塑性及表面质量

    对于翻边工艺来说，要求原材料有良好的塑性。在翻边变形区部位，材料内应力主要是拉应力，其变形主要是伸长和厚度变薄。当主要变形部位超过成形极限时，(中国金包网是金属印刷包装行业专业门户网站)便会引起破裂。因此，要求材料要有良好的塑性和塑性变形的稳定性。塑性好的材料，允许的成形极限范围大，这样可减少因材料质不良而产生的翻边裂问题。翻边时的极限变形程度可用翻边系数分析，其值为

K=d0/d1

式中 K——翻边系数；

d0——翻边前桶身直径；

d1——翻边后所得竖边的最大直径。

    由于翻边时变形区内金属在切向拉应力的作用下产生的伸长变形，所以极限翻边系数主要决定于金属材料的塑性。翻边时变形区内在半径方向上各点的切向伸长变形的数值是不同的最大的伸长变形发生在翻边的边缘，所以在翻边时应保证边缘部位上金属的伸长变形小于材料所允许的极限值。桶身翻边时变形区内边缘上产生的最大伸长变形为：

ε=(d1-d2)/d0=1/K-1≤δ

    由上式可见，钢桶翻边时的极限翻边系数与材料的延伸率δ成反比例关系。但实际上，上式中所用的延伸率δ的数值，通常要大于在简单位伸试验中所得到的均匀延伸率，其原因在于翻边变形区内直径方向上各点的伸长变形大小不同：在边缘上的伸长变形最大，而其作各点上伸长变形随其与边缘距离的增大而迅速地减小。所以最易产生破裂的部位正是翻边的边缘，这在很大程度上取决于材料的延伸率。

    影响材料塑性的是化学成分、金相组织和机械性能。一般来说，钢中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都会使材料的塑性降低，脆性增加，含碳量对材料塑性影响最大，一般认为含碳量不超过0.05~0.15%的低碳钢具有良好的塑性。含硅量在0.37%以下的钢，对塑性影响不大，但大于这一数值即使含碳量很少也会使钢板变得又硬又脆。硫在钢中与锰或铁相结合后，以硫化物的形态出现，严重影响到钢材料的热轧性能。硫化物促使条状组织产生，也使塑性降低。因此，钢桶生产用材料应采用优质低碳钢板。

    用于制造钢桶的板材，应具有良好的表面质量。表面如有擦伤、麻点、划痕、气孔和缩孔等缺陷，或材料断面上有分层现象时，则在翻边过程中，在有缺陷的部位会产生应力集中而引起破裂。

2、材料热处理问题

    制桶用材料，在原材料出厂之前，应对材料进行必要的热处理，以改善其加工性能。材料热处理不好，会使材料具有较大的硬度，从而致其加工时发脆破裂。制桶用的低碳钢一般采用低温退火，加热温度为600~650℃，在空气中冷却。如果低温退火不能收到良好的效果，可采用高温退火，先把材料加热到700~780℃，保温20~40分钟后在空气中冷却。

二、焊边预处理问题

    缝焊前，桶身焊接搭边一般要进行预处理，大多数制桶厂采用的传统磨边工艺，也有采用铣边等工艺的，但不论采取什么工艺，其目的就是要去除钢板表面的锈蚀、污垢等杂质，(中国金包网是金属印刷包装行业专业门户网站)以利于焊接时钢板表面能有良好的导电性，减少虚焊和漏焊，增强焊接强度。但在实际生产中，焊边的处理往往不尽人意，有时磨边温度太高，致使表面烧黑；有时表面杂质依然存在；有的镀锌板表面仍然残留部分金属锌。最为严重的是，有时磨边幅度太大，致使边角处缺角，如图1所示。所有这些缺点都可产生焊接时的强度欠佳，尤其缺角时，桶身两头将可能产生搭接不上的缺陷。这样质量的焊缝，在翻边时当然承受不了翻边力的作用，产生翻边裂也就在所难免。

所以，要减少翻边裂的缺陷，生产工序上首先要解决好焊边预处理的质量问题。

三、缝焊工序的质量问题

    缝焊工序本身的质量缺陷，主要是焊接强度不足、压痕过深、烧穿等，这些缺陷是造成翻边裂的主要原因。这些缺陷的产生主要是与焊接的工艺参数选择不合理有关。影响焊接质量的主要参数主要有焊接电流、电极压力、焊接时间、休止时间、焊接速度和焊轮直径等。

1、焊接电流

    缝焊形成熔核所需的热量，是利用电流通过焊接区电阻产生的。在其它条件给定的条件下，焊接电流的大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在钢桶缝焊时，熔核平均焊透率为钢板厚度的30~70%，以45~50%为最佳。为了获得强度较高的焊缝熔核重叠量应不小于15~20%。当焊接电流超过某一定值时，继续增大电流只能增大熔核的焊透率和重叠量而不会提高接缝强度，这是不经济的。如果电流过小，还会产生压痕过深和焊缝烧穿等缺陷。

2、电极压力

    缝焊时电极压力对熔核尺寸有较大的影响。电极压力过高会使压痕过深，同时会加速焊轮的变形和损耗。压力不足则会产生缩孔，并会因接触电阻过大易使焊轮烧损而缩短其使用寿命。

3、焊接时间和休止时间

    缝焊时，主要通过焊接时间控制熔核工业尺寸，通过冷却时间控制重叠量，在较低的焊接速度时，焊接与休止时间之比为1.25:1~2:1，可获得满意结果。当焊接速度增加时，焊点间距增加，此时要获得重叠量相同的焊缝，就必须增大此比例，为此，在较高焊接速度时，焊接与休止时间之比应为3:1或更高。

4、焊接速度

    焊接速度决定了焊轮与钢板的接触面积、以及焊轮与加热部位的接触时间，因而影响了焊缝的加热和散热。当焊接速度增大时，为了获得足够的热量，，必须增大焊接电流。过大的焊接速度会引起钢桶表面的烧伤和焊轮粘附，因此即使采用外部水冷却，焊接速度也要受到限制。

    目前国内根椐焊机的自动化程度不同，可采用高速、中速和低速三种方案。手动移动桶身时，为了便于对准预定的焊缝位置，多采用中速。自动焊接时，(中国金包网是金属印刷包装行业专业门户网站)如焊机的容量足够，可以采用高速或更高的速度。如果焊机容量不够，不降低速度就不能保证足够大的熔宽和熔深时，就只能采用低速。

    镀锌钢桶缝焊时，应注意防止产生裂纹。裂纹产生的原因是残留在熔核内和扩散到热影响区的锌使焊缝脆化，受应力作用而引起的。防止裂纹的方法是正确选择工艺参数。实践证明，焊透率越小（10~26%），裂纹缺陷就越少。缝焊速度高时，散热条件差、表面过热、熔深大，则易产生裂纹。一般在保证熔核直径和接缝强度的条件下，应尽量选用小电流、低焊速和强烈的外部水冷却。

四、翻边工序的质量问题

    影响翻边质量的最后一道工序就是翻边工序，这也是最重要的工序之一。目前，国内制桶行业的钢桶制造生产线，其翻边工序大致有两种工艺方法：一种为滚压翻边；一种为模具翻边。两种翻边方法虽有不同，但结果是基本一致的。对于翻边部位的材料来说，都是属于变薄拉伸的变形，除去以上分析的其它原因之外，主要影响质量的就是翻边过程的工艺技术问题。从实际生产角度来分析，翻边裂与翻边的角度、圆弧度、翻边速度等有关。

    根椐各钢桶生产线的不同，有的要求翻边的角度（翻边部位与桶身的外夹角）为90°（即垂直翻边），有的要求大于90°（如95°或100°等）。相比较来说，翻边角度越大，翻边边缘直径就越小，相对变形量就小，翻边时就不易破裂；而垂直翻边，翻边边缘直径最大，变形量也最大，也最易产生破裂。就钢桶制造工艺来说，许多卷边封口机，在卷封前，要将桶盖与桶身先压合靠紧，为了桶身翻边能与桶盖靠得更紧些，一般来说，翻边太直（90°）是不利的。而翻边角度相对的大一点，更有利于翻边的边缘与桶盖靠紧。

    翻边后桶身与翻部位之间的连接部分一般要有一定的圆弧过度，这个圆弧半径的大小有时是导致翻边裂的主要因素。圆弧半径越大时，变形力较为缓解，相对延长了变形时间，有利于翻边力的均匀传递，破裂就不易发生；如果圆弧半径太小，变形来得突然，变形力传递不急，变形时间太短，破裂就容易发生。在生产实践中，由于这个原因而引起的翻边裂问题是较多的，必须引起重视。

    翻边过程进行的时间也是影响翻边裂的因素之一。有的厂家的设备是模具冲压翻边，过程较快，变形时间短，变形力传递不急，破裂就较容易发生；有的设备是采用液压传动的模具翻边，由于液压速度相对较慢，力量传递较柔，于是发生破裂的可能性就小得多；(中国金包网是金属印刷包装行业专业门户网站)还有一些设备，尤其是一些旧设备，它们采用滚压翻边的方式，其翻边过程是各种翻边方式中速度最慢的，虽然生产效率较低，但由于翻边力是慢慢传递的，就像双动压力机拉伸一样，产生破裂的可能性就非常小。在同样的材料和前道工序的情况下，滚压翻边引起翻边裂的情况最小。

来自: 中国金包网