專利名稱：一種高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓儲氫氣瓶鋁質(zhì)內(nèi)膽封頭成型工藝，屬于機(jī)械制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高壓儲氣瓶是壓縮儲氫必不可少的關(guān)鍵部件之一。目前，用于充裝壓縮氫氣的主 要有金屬容器和復(fù)合材料容器。金屬容器一般重量較大，壓力為15MPa的鋼制壓力容器的 單位質(zhì)量儲氫密度一般只有左右，限制了其在燃料電池汽車上的應(yīng)用。隨著燃料電池 電動汽車的迅速發(fā)展，對車載儲氫系統(tǒng)的質(zhì)量與體積儲氫密度也提出了很高的要求(美國 能源部的目標(biāo)要求是6wt% H2/m3和60kgH2/m3)。復(fù)合材料高壓容器具有重量輕、結(jié)構(gòu)效率 高、可靠性好、破壞時(shí)無殺傷性碎片產(chǎn)生等許多優(yōu)點(diǎn)。同規(guī)格、同壓力等級的復(fù)合材料容器 與金屬容器相比減重約40 % 60 %，且容易實(shí)現(xiàn)高工作壓力容器的制造，非常適合于燃料 電池汽車的高壓儲氫系統(tǒng)。高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶的內(nèi)膽采用鋁合金材料制造，起密封和耐疲勞的作用。而 鋁合金內(nèi)膽制造的關(guān)鍵是封頭成型工藝，由于鋁合金成型溫度遠(yuǎn)低于鋼件，適用于成型的 范圍窄，散熱快，溫度難以控制，且鋁合金材料強(qiáng)度低，夾緊時(shí)工件易變形，且壁厚較薄，成 型難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金夾緊易變形的問題；本發(fā)明的再一個(gè)目的是解決鋁合金封頭成型難的問題；本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了解決高壓儲氫氣瓶封頭與氣瓶本體交接處制造過程 工藝的復(fù)雜度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，所述高壓儲氫氣瓶包括內(nèi)膽本體、內(nèi)膽封 頭和所述內(nèi)膽本體與所述內(nèi)膽封頭交接處的過渡段，所述內(nèi)膽封頭的成型工藝包括以下步 驟步驟一裝夾，用卡爪卡緊鋁合金管材坯料，為了防止夾緊后鋁合金管材變形，使 卡爪夾緊后為圓形，且五瓣之間不留間隙；步驟二加熱，對夾緊后的鋁合金管材坯料進(jìn)行預(yù)熱，采用天然氣-氧氣加熱裝 置，通過控制加熱槍與鋁合金管材之間的距離和天然氣-氧氣的壓力來控制加熱速度，使 其為200mm/min，加熱溫度為390°C 420°C ；步驟三將加熱后的鋁合金管材坯料立即進(jìn)行旋壓收口，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為 SOOrpm，經(jīng)過14道次的旋壓后收口形成封頭；對于過渡段的旋壓采用旋壓輪直接壓下的方 式，即調(diào)整旋輪與直筒段的間隙為1mm，程序中控制旋輪運(yùn)動的軌跡，使旋輪沿直線運(yùn)動，壓 下過渡段部分，使過渡段部分由向外凸起，變?yōu)橄騼?nèi)凸起。
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所述鋁合金管材坯料直徑為267 412mm，壁厚不小于4mm。所述步驟二中，加熱槍與鋁合金管材之間的距離為200mm。天然氣壓力設(shè)置為 0. 8bar，氧氣壓力設(shè)置為3. 5bar。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在提供一種高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，通過 設(shè)計(jì)卡爪進(jìn)行裝夾，解決了鋁合金夾緊時(shí)易變形的問題，使產(chǎn)品表面無夾痕；通過選用合理 的加熱速度、道次數(shù)，解決了鋁合金封頭成型難的問題。本發(fā)明提供的一種高壓儲氫氣瓶內(nèi) 膽封頭成型工藝，有效解決了氫氣瓶過渡段的成型，節(jié)省了氣瓶制造過程工序。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖1 本發(fā)明卡爪的結(jié)構(gòu)示意簡圖。圖2 本發(fā)明高壓儲氫氣瓶的結(jié)構(gòu)示意簡圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明本發(fā)明提供了一種高壓儲氫氣瓶，包括內(nèi)膽本體1、內(nèi)膽封頭2和所述內(nèi)膽本體1 與所述內(nèi)膽封頭2交接處的過渡段3，所述內(nèi)膽封頭2的成型工藝包括以下步驟步驟一裝夾加工，用卡爪卡緊鋁合金管材坯料，鋁合金管材坯料直徑為389mm， 壁厚為5. 5mm，卡爪是有五個(gè)等分爪組成，卡爪上設(shè)置有鎖緊螺孔；并且卡爪設(shè)計(jì)時(shí)必須考 慮，使卡爪夾緊后為圓形，且五瓣之間不留間隙。步驟二 加熱，對夾緊后的鋁合金管材坯料進(jìn)行預(yù)熱，采用天然氣_氧氣加熱裝 置，通過控制加熱槍與鋁合金管材之間的距離為200mm和天然氣-氧氣的壓力來控制加 熱速度為200mm/min，天然氣壓力設(shè)置為0. 8bar,氧氣壓力設(shè)置為3. 5bar,加熱溫度為 390420 ；步驟三將加熱后的鋁合金管材坯料立即進(jìn)行旋壓收口，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為 SOOrpm，經(jīng)過14道次的旋壓后收口形成封頭，每道次進(jìn)給量和進(jìn)給速度進(jìn)行控制，進(jìn)給量 過大，會產(chǎn)生失穩(wěn)，口部會形成大量皺褶，進(jìn)給量過小會影響生產(chǎn)效率，進(jìn)給速度過快，產(chǎn)品 表面質(zhì)量難以保證，進(jìn)給速度慢，材料會大量堆積，產(chǎn)生扭曲。收口時(shí)起始溫度為400°C，結(jié) 束溫度為250°C，對過渡段3的旋壓過程，控制旋輪與工件的間隙為1. Omm以內(nèi)，采用直接壓 下的方式處理，即調(diào)整旋輪與直筒段的間隙為1mm，程序中控制旋輪運(yùn)動的軌跡，使旋輪延 直線運(yùn)動，壓下過渡段部分，使過渡段部分由向外凸起，變?yōu)橄騼?nèi)凸起。其中旋輪的材料為 UHB QR0-90。
由于鋁合金管材成型溫度低，壁厚較薄，散熱快，因此本發(fā)明摒除在夾具外預(yù)先加 熱的工藝方式，采用將坯料直接在旋壓機(jī)上加熱的方式，縮短了坯料的散熱時(shí)間。以上實(shí)施例，并非對本發(fā)明組合物的限制，故凡依本發(fā)明之原理、技術(shù)實(shí)質(zhì)、構(gòu)造、 形狀所做的等效變化、細(xì)微修改與修飾，均仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，所述高壓儲氫氣瓶包括內(nèi)膽本體(1)、內(nèi)膽封頭(2)和所述內(nèi)膽本體(1)與所述內(nèi)膽封頭(2)交接處的過渡段(3)，其特征在于所述內(nèi)膽封頭(2)的成型工藝包括以下步驟步驟一裝夾，用卡爪卡緊鋁合金管材坯料；步驟二加熱，對夾緊后的鋁合金管材坯料進(jìn)行預(yù)熱，采用天然氣-氧氣加熱裝置，通過控制加熱槍與鋁合金管材之間的距離和天然氣-氧氣的壓力來控制加熱速度，使其為200mm/min，加熱溫度為390℃～420℃；步驟三將加熱后的鋁合金管材坯料立即進(jìn)行旋壓收口，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為800rpm，經(jīng)過14道次的旋壓后收口形成封頭；對于過渡段(3)的旋壓采用旋壓輪直接壓下的方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，其特征在于所述步驟三 中，通過調(diào)整旋輪與直筒段的間隙為1mm，程序中控制旋輪運(yùn)動的軌跡，使旋輪沿直線運(yùn)動， 壓下過渡段(3)部分，使過渡段部分由向外凸起，變?yōu)橄騼?nèi)凸起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，其特征在于所述鋁合金 管材坯料直徑為267 412mm，壁厚不小于4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，其特征在于所述步驟一 中的卡爪是由五個(gè)等分爪組成，卡爪上設(shè)置有鎖緊螺孔，且所述卡爪夾緊后為圓形，其五瓣 之間不留間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，其特征在于所述步驟二 中，加熱槍與鋁合金管材之間的距離為200mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓儲氫氣瓶內(nèi)膽封頭成型工藝，其特征在于所述步驟二 中，天然氣壓力設(shè)置為0. 8bar，氧氣壓力設(shè)置為3. 5bar。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高壓儲氫氣瓶，包括內(nèi)膽本體、內(nèi)膽封頭和所述內(nèi)膽本體與所述內(nèi)膽封頭交接處的過渡段，其中所述內(nèi)膽封頭的成型工藝包括用裝夾加工、坯料加熱、和旋壓收口三大步驟，本發(fā)明有益效果在于通過在工裝時(shí)設(shè)計(jì)卡爪進(jìn)行裝夾，解決了鋁合金夾緊時(shí)易變形的問題，使產(chǎn)品表面無夾痕；通過選用合理的加熱速度、道次數(shù)，解決了鋁合金封頭成型難的問題。本發(fā)明提供的工藝有效解決了氫氣瓶過渡段的成型，節(jié)省了氣瓶制造過程工序。
文檔編號B21D51/38GK101879563SQ201010210088
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者朱小芳, 武孟獻(xiàn), 王駿, 米寬, 陳軍, 魯博 申請人:中材科技(蘇州)有限公司