钢桶卷边剖析

钢桶卷边剖析

海南省金鼎实业发展总公司丁进义

近年来有关钢桶卷边的文章很多。通过学术讨论使我们对钢桶卷边的认识不断地深化，对提高我国钢桶卷边质量是颇有好处的。笔者在此就卷边问题提出自己看法。

一、卷边基本概念

卷边最初的含义是：为了提高薄壁零件边缘刚性和强度，将其边缘卷曲的工作叫卷边，如图1所示。在手工制作铁水桶等日用杂品上，经常采用这种卷边。

图1 卷边图

本文所指的卷边实际上是一种咬合形式。咬合一般分为平面咬合和折角咬合。

平面咬合是把两块钢板的边缘（或一块板的两个边缘）折转扣合，并彼此压紧。平面咬合又称咬缝或咬口。这种咬缝较牢靠，不少地方代替了钎焊。在小桶（或小罐）生产中经常用在桶身（或罐身）两边的咬缝。

平面咬合分半咬和整咬。咬缝分立缝单扣、立缝双扣、卧缝挂扣，卧缝单扣、卧缝双扣等，如图2所示。

图2 平面咬合

桶身的咬缝主要是采用卧缝挂扣。卧缝单扣和卧缝双扣主要用在建筑上，如屋顶排水沟。折角咬合（如图3所示）是我们讨论的重点。

图3 折角咬合

钢桶卷边外形根据其用途不同可分为矩形、圆形、梯形、三角形等。根据重叠次数又分为二重卷边和三重卷边。

钢桶的卷边是桶身和桶顶底折角咬合的一种工序。通过滚压形式用若干个卷封轮将桶身和桶顶（底）咬合在一起达到设计所要求的结构和尺寸。一般要求卷边有一定的密封性，有良好的抗渗漏性能和抗冲击能力，从而，保证钢桶在运输、贮存中能承受各种形式的碰撞、跌落。过去由于我国钢桶卷边质量不过关造成渗漏事故，损失很大。近年来，各制桶厂努力学习和掌握先进的卷边技术，消化和吸收国际先进卷边技术使我国，钢桶卷边质量跨入国际先进行列。

二、卷边对金属材料的要求

卷边用金属板材必须有良好的可塑性。金属的可塑性是指在外力作用下金属，产生永久变形的能力。金属的塑性一般可由两个方面来反映，一个叫

断面收缩率，另一个叫延伸率，分别用ψ和δ来表示。

ψ＝[(F0-F1)/F0]×100%

式中：F0——拉伸前试件截面积；F1——拉断后试件截面积。

δ＝[(L1-L0)/L0]×100%

式中：L0——拉伸前长度；L1——拉断后长度。

金属材料的ψ和δ的数值愈大，其可塑性愈好。塑性好的材料，容易进行各种加工如压延、弯曲、拉伸、卷曲等。

钢桶用材料推荐选用屈服强度与强度极限之比小于0.75的材料。

σs/σb＜0.75

式中：σs——屈服强度；σb——强度极限。

对桶身和桶顶底材料要求也不尽相同。桶顶底材料要经杯凸试验。

在卷边过程中，钢桶桶身和桶顶底在外力作用下，卷边材料发生强化、再结晶、蠕变，残余内应力恢复、应力松驰等变化。

在塑性变形中，金属往往发生滑移或孪生，并以滑移为主。在外力作用下，桶身和桶顶底沿滚轮曲线卷曲，当外力超过滑移抗力，金属就发生滑移。滑移后金属硬化。当晶面滑移抗力继续增大，就停止滑移，如果再增大，晶体继续滑移，一旦变形无法进行，材料发生裂纹。因此，冲压成型时桶顶底圆角不能过小，卷封滚轮曲线弧也不能过小。

三、卷边内外规格要求

1．卷边外观要求

（1）卷边顶部要圆滑，无向内突起的起筋和碎裂。

（2）卷边下部光滑，无牙齿、铁舌、翻牙形、损伤、接缝卷边松动等缺陷。

①牙齿：指桶顶钩卷边不良，于卷边下部形成突起。

②铁舌：指卷边局部下垂，宽度超过卷边宽度1.2倍。

⑧翻牙形：指头道滚轮卷边不平整，造成第二道卷边形成V形缺口，卷边下部有轧伤痕迹。

④接缝卷边松动：指接缝部分，由于滚轮压力不足造成卷边松动。

2．卷边内部要求

(l)要求桶身钩和桶顶钩平服，无波浪形，上空隙Uc和下空隙Lc尽量小，如图4。

图4 卷边内部结构(2)重叠率η：卷边内部桶身钩和桶顶底钩重叠率要超过45%以上。

η={(BH+CH+1.1tc-W)/[W-(2.6tc+1.1tb)]}×100%

式中：BH——桶身钩宽度（mm）；CH——桶顶底钩宽度（mm）；W——卷边宽度（mm）；tc——桶顶底板厚度（mm）；tb——桶身板厚度（mm）

四、卷边过程分析

卷边是钢桶生产最关键的工序。卷边质量的好坏直接关系到钢桶内在质量。影响卷边质量因素很多，诸如钢板机械性能和厚薄均匀度，桶身扳边尺寸多桶顶底边宽，填料的性能，填料饱满程度，干固程度和涂胶方法多封口机卷边轮工作曲线和磨损程度及封口机的调整情况等等。要获得理想卷边，首先必须要有好的卷封滚轮。为此做如下分析：

1．卷边过程中钢桶受力分析

在卷边过程中钢桶受到卷封滚轮轧制作用。从卷边形成过程中卷边的变化说明卷封滚轮对桶的作用力十分复杂。作用力大小、方向、作用位置等随时间而变化。精确地计算各时态下的受力及其变化情况比较困难。

卷边过程中卷封滚轮与桶凸缘的作用力系为一个空间作用力Po。其作用线垂直于工作表面接触轮廓线，沿空间X、Y、Z三个轴向分解为Px、Py、P z三个分力。Px为周向分力，Py为径向分力多Pz为轴向分力。在卷边开始，卷封轮径向进给之初，Px和Py分力所占比值较大，Pz分力较小。Px和P y分力的大小随径向送进量S,卷封凸缘厚度的增大而增大，但Pz增大得缓慢些。随着径向进给位置不断地变化，Px、Py、Pz三个分力比例发生变化：P z分力突然增大，Px和Py分力相对减少。这是因为桶身和桶顶底凸缘已发生卷曲变形。随着径向进给趋于终止，Px分力更趋减小。第二道卷封轮力的变化情况与第一道相似。在最后的滚挤压中，Px分力主要用于克服滚挤过程中滚轮与卷缝间相对转动的接触摩擦力。关于封桶中卷封滚压的卷封力P

或Px、Py＼Pz分力的理论计算式，目前尚末成熟。

2．卷边形成和卷封轮运动轨迹分析

钢桶卷边时，传动机构将桶身和桶顶底送上封口机工作台，工件旋转的同时卷封轮进行进给。首先是第一道卷封轮进行卷封作业，将桶身和桶顶底相叠卷曲成要求的形状。完成后自动撤离并立即进行第二道卷封作业。在凸轮作用下第二道卷封轮向中心径向送进，进行挤压，使已卷曲的凸缘向桶身贴合靠拢，最后成为紧密勾连的卷边。图5为二重卷边形成示意图。：图5a为第一卷封轮滚压开始和终了卷边状况图。图5b为第二道卷封轮滚压开始和终了卷边状况图。