[发明专利]无模整体液压成形超薄球类壳体技术

说明书

本发明涉及的是超薄球类壳体制造领域的无模整体液压成形技术。

超薄球类壳体是指，壳体直径与壳体壁厚之比大于1500的金属标准球、椭形球、蛋壳球、雨滴球及其异种材料贴合成的标准球、椭形球、蛋壳球、雨滴球等多种异形球类壳体。超薄球类壳体以其良好的受力特性，在与普通柱型罐直径和受相等内压力的前提下，超薄壁球类壳体的壁厚仪为普通柱型罐壁厚的一半；在材料面积一定的前提下，以组成超薄壁球类壳体的容积最大。另外其特有的美丽外观，风压值、雪压值低，而倍受使用者的重视。但是传统的制造工艺复杂，需要昂贵的设备和模具；而于工操作劳动强度又十分大，外观质量也很差，影响了超薄球类壳体的应用。

目前国内外生产超薄球类壳体的方法有三种。第一种方法：首先是在经过复杂计算后，将金属板材下料成梯形板，通过油压机将板料在专用模具下，压制成一定尺寸规格的球瓣，最后将球瓣组焊成超薄球类壳体。这种方法的缺点是计算复杂、加工难度大，需要昂贵的大型油压机、模具和工装。此外，用这种方法不易扩大或缩小球壳直径，因为每一种尺寸规格的球瓣均需要一套与之相适应的专用模具，这就会大大地增加所生产出的超薄球类壳体的生产成本。另外由于薄板具有很大的反弹性，不但在球皮压制过程中会产生变形，就是在对其压好的球皮进行组焊时也极易产生变形，影响了其外观尺寸和质量。致使这种超薄球类壳体很难推广和使用。见GB150-89和GB12337-90；化工设备设计全书编辑委员会1983年编辑出版的《球形容器设计》。1991年第三期《压力容器》中介绍到的由于工艺难度大，到目前为止只有很少的一些工业发达国家采用上述传统的工艺技术生产少量的超薄球类壳体容器。而内外层为异种材料紧密贴合没有间隙的超薄壁球类壳体的制造就更困难了。美国、日本和前苏联也只是采用上述传统的工艺技术生产制造了少量的有间隙的双层超薄壁球类壳体。第二种方法：是将金属板下料成梯形板料，然后通过手工操作，在底模上将金属梯形板料敲打加工成一块块球类超薄壁壳体球皮的各个部分，最后将其组焊在事先制造好的金属框架上，得到组焊成的球类超薄壳体。这种球类超薄壳体制作技术的缺点是：首先需要与球类超薄壳体外形曲率相同的模具，高质量的模具制造困难、费用高；手工操作在底模上将金属板敲打加工成一块块球类超薄壳体的各部分时，劳动强度十分大、生产周期长、而且会产生很大的噪音，敲打出壳体的表面有凹凸点，最后将其组焊在事先制造好的金属框架上，不但需要制造高精度的金属框架，而且组焊质量很难控制；各部组对焊接十分困难，由于金属球皮薄，加热会造成严重的变形，由此生产出的球体外形整体尺寸误差大，表面光洁度差。致使这种在美术雕塑、和建筑水塔、水箱及常压储罐上有着广泛应用的球类超薄壳体不能被广泛使用：第三种方法：是“一节柱体和截头锥爆炸成形的球壳”。其特征是：首先将金属材料下料成一定尺寸和形状的板料，并将其在卷板机上卷制成圆柱体和锥台体(或者全部为锥台体)将其组焊成球内接多面壳体，再将一定参数的炸药放在壳体内经过精确计算后的规定位置上，通过水将炸药爆炸时产生的能量转递给金属板使球壳无模高能成形，从而得到金属超薄球类壳体。这种技术虽然克服了上述两种制造超薄球类壳体技术中的缺点，但是由于这种技术是利用炸药作为能源来完成成型的，而炸药的使用是有着极其严格的法律规定的。致使该技术应用起来有一定的难度。见：王南海，一节柱体和截头锥爆炸成形的球壳，中国专利88220048.8。