[发明专利]全缠绕高压气瓶无缝铝合金内胆内旋压成形与加工方法

说明书

本发明公开了一种全缠绕高压气瓶无缝铝合金内胆内旋压成形与加工方法，包括1)强力旋压坯料加工，2)中间圆筒内旋压成形，3)无芯模热旋压成形两端封头及瓶嘴，4)内胆固溶、时效、硬度检测、超声波探伤及瓶嘴加工。本发明全缠绕氢气瓶内胆内旋压成形及加工方法，产品成形质量好、加工效率高、抗疲劳性好、材料利用率较高、制造成本较低。

技术领域

本发明涉及铝合金制品加工的技术领域，具体涉及一种全缠绕高压气瓶无缝铝合金内胆内旋压成形与加工方法。

背景技术

铝合金比重只有钢的34％，并且耐腐蚀性好。因此，全缠绕氢气瓶内胆首选铝合金材料。GB/T35544-2017《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》国家推荐标准规定内胆材料为6061铝合金。

由于铝合金熔点低，化学活性强，高温易氧化，收底时底部中心熔合差。因此，直径小于200mm的铝合金内胆一般采用铝合金棒冷挤压成形底部封头和管壁，再热旋压收口成形头部封头和瓶嘴。

对于直径大于200mm的铝合金内胆一般采用铝合金棒热挤压成形底部封头和管壁，再热旋压收口成形头部封头和瓶嘴。但是，大直径的铝合金内胆热挤压成形需要大吨位的热挤压设备。其主要缺点是加热温度和挤压成形速度控制难度大。温度过低，则成形困难。温度过高或成形速度过快，则铝合金材料容易产生组织过烧，造成内胆报废。

车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶在使用过程中需要重复充装高压氢气，需要有良好的耐交变应力疲劳性能，疲劳试验循环次数不小于11000次。为了获得良好的旋压成形质量和加工效率，以及耐交变应力的疲劳性能，进行工艺试验研究，获得良好的成形和加工方法。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种旋压成形质量好、提高材料利用率、提高成形效率、降低制造成本的全缠绕高压气瓶无缝铝合金内胆内旋压成形与加工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的全缠绕高压气瓶无缝铝合金内胆内旋压成形与加工方法，所述全缠绕高压气瓶无缝铝合金内胆包括中间圆筒段、位于中间圆筒段两端的封头及位于每个封头端部的瓶嘴，封头包括与瓶嘴相连的半球、与半球相连的过渡圆筒段以及与过渡圆筒段相连的过渡筒段，半球的外径、过渡圆筒段的外径、过渡筒段的外径及中间圆筒段的外径均为d1；过渡筒段的内型面为圆弧面，过渡筒段的圆弧面与中间圆筒段内型面相切，其中，d1＝d5+2t1，d5为中间圆筒段的内径，t1为中间圆筒段的厚度，过渡圆筒段的长度为t4，厚度为t2；其特征在于：所述成形与加工方法包括如下步骤：

1)强力旋压坯料加工

采用GB/T4437.1铝合金热挤压无缝圆管车加工强力旋压坯料，强力旋压坯料为圆筒形状，强力旋压坯料外径为d1、壁厚为t2、长度为L6；

2)中间圆筒段内旋压成形

采用强力旋压机内旋压成形中间圆筒段，且中间圆筒段的长度L2为正偏差；中间圆筒段内旋压成形后的无缝圆管变为两端厚壁、中间薄壁的圆筒形状，且在两端厚壁部分分别形成一个与中间圆筒段内径d5相切的过渡筒段，过渡筒段的内型面为圆弧面，圆弧面半径为R；内旋压成形的中间圆筒段的外径为d1、厚度为t1、长度为L2，圆筒形状的两端厚壁厚度为t2、两端厚壁长度为L4；

3)无芯模热旋压成形两端封头及瓶嘴

采用热旋压机无芯模热旋压成形两端封头及瓶嘴，多道次逐步成形，封底后多道次逐渐加长成形瓶嘴，加工两端封头时，在过渡筒段与形成的半球之间留有过渡圆筒段

4)内胆固溶、时效、硬度检测、超声波探伤及瓶嘴加工。

进一步地，所述步骤1)中，强力旋压坯料外径d1、壁厚t2与图1中铝合金内胆外径、壁厚相同，且d1比强力旋压外模内孔直径小0.3～0.9mm。