[發明專利]雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽及其制造方法

有效

• 申請號: 201811600492.2
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109595462B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王東坡;馬世成;汪宇羿;趙文龍;張月倩;孫昂
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: F17C13/00
• 分類號: F17C13/00;F17C13/06;B24B1/00;B21D51/24;B21D22/14
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 余長江

1.一種雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽的制造方法，其特征在于，所述雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽作為纏繞氣瓶的內膽用于儲存壓縮氣體，所述雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽為兩端收口成型封頭及瓶口的一體式無縫結構的鋁合金內膽，包括A瓶口、A封頭、直筒段、B封頭和B瓶口，所述A封頭和B封頭分別位于所述直筒段的兩端，所述A瓶口和B瓶口分別位于所述A封頭和B封頭上；所述雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽的長度為5-13m，所述直筒段的公稱外徑為Φ450-Φ850mm，所述超高壓氣瓶的額定壓力為35-70Mpa；所述封頭的結構類型為橢球型封頭、碟型封頭或半球型封頭，所述A封頭的結構類型與所述B封頭的結構類型相同，所述封頭的厚度由邊緣向瓶口部位均勻漸變增厚；所述封頭的厚度由邊緣的5-8mm向瓶口部位的10-15mm均勻漸變增厚；

所述直筒段的壁厚為3-10mm，所述直筒段的整體直線度不大于0.3mm/m；

所述直筒段的壁厚的公差小于等于±0.1mm；

所述直筒段任意直線段位置局部直線度不大于0.3mm/300mm；

所述直筒段整體直線度不大于2mm/所述直筒段的全長；

所述直筒段任意位置的圓度不大于0.3mm；

所述直筒段的內表面粗糙度小于Ra0.8μm，所述直筒段的外表面粗糙度小于Ra3.2μm；

所述超高壓氣瓶內膽的制造方法包括如下步驟：

S1，鋁合金內膽旋壓管制備；

所述步驟S1為：采用超長筒體張力旋壓設備對無縫管材的直筒段進行多道次強力外旋壓成形處理，得到鋁合金內膽旋壓管；具體包括如下步驟：

S1a，鋁合金內膽旋壓管直筒段的旋壓成型，采用超長筒體張力旋壓設備以張力三旋輪錯距正旋旋壓方法對無縫管材進行2-4次旋壓過程，得到旋壓件A；旋壓時采用1-2m長的浮動芯模進行旋壓輔助加工；

S1b，鋁合金內膽旋壓管的定長加工，采用鋸床對步驟S1a中得到的旋壓件A進行定長加工，得到鋁合金內膽旋壓管；

S1c，鋁合金內膽旋壓管的清洗，采用清洗機對步驟S1b中得到的鋁合金內膽旋壓管進行清洗；

S1d，修磨鋁合金內膽旋壓管，采用超長數控內外圓修磨機對步驟S1c中清洗后的鋁合金內膽旋壓管進行內外表面劃傷、碰傷的修磨；

所述步驟S1a中的張力三旋輪錯距正旋旋壓方法中的錯距量設置為6-12mm；

S2，鋁合金內膽旋壓管缺陷檢查及修磨，對步驟S1中得到的鋁合金內膽旋壓管的直筒段進行缺陷的視覺自動比對檢查，并對檢查出的可修復缺陷進行修復；該步驟具體包括如下步驟：

S21，直筒段的缺陷檢查，在內圓修磨機構前端安裝視覺檢查系統，檢測步驟S2中得到的鋁合金內膽旋壓管的直筒段，檢查內表面深度大于0.03mm的劃傷和磕碰，同時，檢查氣孔、夾雜、凹陷或微裂紋缺陷；

S22，拆除視覺檢測系統，根據檢測結果，通過定位坐標換算，采用自動內圓修磨機床對步驟S21中檢查出的可修復缺陷進行自動修復；

S3，封頭和瓶口的旋壓成型；

所述步驟S3為：采用加熱收口旋壓機對鋁合金內膽旋壓管兩端的開口處分別進行封頭和瓶口的旋壓成型，得到旋壓成型件B；所述旋壓成型件B包括直筒段和直筒段兩端的A封頭和B封頭；具體包括如下步驟：

S31，裝夾，采用雙夾口分瓣式中空工裝和主軸后的自動夾緊、對中裝置進行鋁合金內膽旋壓管的裝夾；

S32，加熱，對鋁合金內膽旋壓管的待收口旋壓處加熱至200-380℃；所述步驟S32中的加熱采用氧氣、丙烷/LNG進行燃燒噴焰加熱；

S33，封頭及瓶口的成型旋壓，采用單側X直線、Z直線和旋轉三向插補式收口旋壓機對步驟S32中加熱的鋁合金內膽旋壓管進行12道次收口旋壓；在旋壓過程中，收口旋壓第1-8道次帶有反旋，用于瓶口部位的增厚，制得的封頭的厚度由邊緣的5-8mm向瓶口部位的10-15mm均勻漸變增厚；

S34，對鋁合金內膽旋壓管的另一端重復步驟S31、S32、S33的操作，得到旋壓成型件B；所述旋壓成型件B包括直筒段和直筒段兩端的A封頭和B封頭；

S4，瓶口中心孔的加工；對步驟S3中得到的旋壓成型件B兩端的A封頭和B封頭分別進行瓶口中心孔的機加工，得到旋壓成型件C；

S5，曲面探傷；對步驟S4中得到的旋壓成型件C進行收口質量探傷，檢驗封頭位置是否有橘皮、折疊的加工缺陷；

S6，曲面內表面修磨；根據探傷結果，采用封頭內表面修磨機床對步驟S5中發現的封頭內表面缺陷進行修磨，得到質量合格的旋壓成型件C；

S7，熱處理；對步驟S6中得到的旋壓成型件C進行T6工藝處理，得到雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽；所述步驟S7包括如下步驟：

S71，裝夾，采用多個分瓣式專用熱處理工裝等距離裝夾旋壓成型件C；

S72，淬火處理，將步驟S71中裝夾的旋壓成型件C放入淬火爐進行淬火處理，將旋壓成型件C加熱至525-531℃，并在525-531℃環境中保溫2.2-4小時，接著將旋壓成型件C進行淬火；將旋壓成型件C進行水霧介質淬火；在淬火時應保證雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽全部接觸水霧時間不得大于5s；

S73，時效處理，將淬火后的旋壓成型件C轉移至時效爐進行時效處理，最后在185-200℃環境中保溫6.3-10小時，制得雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽；所述淬火和時效采用臥式連續淬火、時效爐進行熱處理；

S8，內膽清洗，采用立式氣瓶內膽清洗機對雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽的內腔進行高壓水噴淋清洗，去除加工污染物；

S9，成品檢驗，對步驟S8中獲得的雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽進行檢驗，得到雙封頭超大尺寸超高壓氣瓶內膽的成品；

S10，涂覆，對步驟S9中的到的超高壓氣瓶用鋁合金內膽的外表面涂覆結合劑，得到鋁合金內膽涂覆件，以提高鋁合金與待纏繞樹脂、纖維間的貼合度；

S11，對步驟S10得到的鋁合金內膽涂覆件進行碳纖維纏繞，待纏繞完畢后進行A瓶口和B瓶口的內、外徑和內、外螺紋的精密加工。