[發明專利]兩端封頭的超高壓氣瓶內膽及其制造方法

有效

• 申請號: 201811601576.8
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109630863B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 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: F17C1/00
• 分類號: F17C1/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉素霞

1.一種兩端封頭的超高壓氣瓶內膽的制造方法，其特征在于，所述兩端封頭的超高壓氣瓶內膽作為纏繞氣瓶的內膽用于儲存壓縮氣體，所述兩端封頭的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；所述兩端封頭的超高壓氣瓶內膽的長度為4m，所述直筒段的公稱外徑為650mm，所述超高壓氣瓶的額定壓力為50Mpa；

所述直筒段的壁厚為6mm，所述直筒段的整體直線度不大于0.5mm/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1mm/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；

所述制造方法包括如下步驟：

S1，鋁合金內膽旋壓管制備；采用數控強力外旋壓機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，采用三輪錯距正旋或反旋的旋壓方法對無縫管材進行2-4次旋壓過程，得到旋壓件A；正旋旋壓時采用加工長度等于設定產品長度1.2-1.4倍的芯模進行旋壓輔助加工；反旋旋壓時采用加工長度等于設定產品長度0.6-0.8倍的芯模進行旋壓輔助加工；所述步驟S1a中的三輪錯距正旋旋壓方法中的錯距量設置為6-12mm；

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，采用超聲波自動探傷機對步驟S1c中得到的鋁合金內膽旋壓管進行直筒段的全自動探傷，檢驗是否有起皮、褶皺、裂紋的加工缺陷；

S2，鋁合金內膽旋壓管缺陷檢查及修復，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；所述步驟S2包括如下步驟：

S21，直筒段的缺陷檢查，在智能內外圓修磨機床上，通過集成的視覺檢查系統，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，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、凹陷和微裂紋缺陷；

S22，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；

采用加熱收口旋壓機對所述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；該步驟具體包括如下：

S31，裝夾，采用分瓣式中空主軸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180-380℃；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多道次收口旋壓，收口旋壓第1-8道次帶有反旋；

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；

S5，曲面探傷；

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，得到超高壓氣瓶內膽；該步驟具體包括如下步驟：

S71，淬火處理，將步驟S6中制得的旋壓成型件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進行水介質淬火；淬火時應保證從淬火爐爐門開啟至高壓氣瓶用鋁合金內膽全部入水時間不得大于8s；

S72，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160-200℃環境中保溫6.3-10小時，制得超高壓氣瓶內膽；

S8，內膽清洗，采用立式氣瓶內膽清洗機對步驟S7中得到的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中獲得的超高壓氣瓶內膽進行檢驗，得到兩端封頭的超高壓氣瓶內膽的成品；

S10，對S9的超高壓氣瓶內膽外表面涂覆結合劑；

S11，對S10中得到的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。