铝合金罐体的等径翻边工艺

■ 王 琳

1.概述

高压开关设备所用铝合金三通罐体的翻边工艺是比较成熟的，但基本上都是小口径翻边。对于接近等径的大口径三通罐，由于翻边难度很大，工艺上并不稳定，所以一般都使用铸造罐体。但相比之下，铸造罐体在性能上和生产成本上都存在一定的劣势。因此对于大口径三通罐，有必要研究采用焊接罐体翻边代替铸造罐体的工艺可行性。我们分别从材质的选择、翻边模具的设计、预开孔的计算、变形量的测量等各方面对等径翻边进行分析，最后成功地完成了铝合金罐体的等径翻边，有效地降低了生产成本，提高了罐体的性能。

2.材质、模具、预开孔

在材质方面，不同牌号的铝合金具有不同的力学性能。对于铝合金翻边罐来说，塑性指标是所要考察的重点，需要所选铝合金可以承受罐体等径翻边时所能达到的最大变形量。同时，对于罐体材料来说，还需具备一定的强度和耐蚀性。在全面考虑并经过相应测试之后，我们选择了5A02-H112铝合金，其具有较好的综合力学性能和耐蚀性。

在翻边模具方面，由于要将模具伸入到罐体中，所以模具尺寸要比罐体内径略小，而要保证尽量等径，需要模具尺寸尽量接近罐体内径。经过论证，我们认为只要把模具送进罐体内部即可完成翻边。试验铝罐内径为520mm，由于模具的上端有一直线段，所以设计模具直径比罐体内径小4mm，即为516mm，翻边时模具两侧距离罐体内壁都是2mm。这样就能保证翻边时模具能顺利伸入罐体内部，并能尽量接近等径翻边，如图1所示。

罐体在翻边前要预先开孔，预开孔的大小是决定翻边能否成功的重要因素。预开孔小，翻边后孔的边缘部分易破裂，预开孔大，翻边高度达不到要求。所以，在设计预开孔时必须考虑充分，既要保证翻边后孔的边缘不破裂，又要保证翻边后直边的高度。经讨论与计算，内径为520mm的铝罐体椭圆形预开孔的长径和短径尺寸分别为480mm和230mm。

图1 翻边机、模具及铝合金罐体

3.翻边工艺过程

对5A02-H112铝合金罐体进行翻边，在不预热的情况下，成品率较低，在预热的情况下，成品率则非常高，预热温度为200℃左右。图2为翻边后的三通罐。从图中相贯线的形态可以看出，罐体的翻边基本接近于等径翻边。经过对罐体开口变形量的测量与计算可知，在罐体翻边时，靠近椭圆预开孔轴向侧位置的伸长率更大，而其平均伸长率则为41%左右。从资料可查，在200℃的温度下，5A02铝合金的伸长率超过50%，这就从理论上解释了在预热充分的情况下，5A02铝合金罐体的翻边成功率是有保证的。

此外，根据实际生产经验，有两点事项需要特别注意：一是由于靠近椭圆预开孔轴向侧位置的伸长率更大，因此需要对该处进行更加充分的预热；二是因为预开孔在翻边之后的整体变形量是比较大的，所以需要对其边缘进行仔细打磨，以避免因存在尖角毛刺而导致罐体在翻边过程中因应力集中而开裂的问题。

图2 5A02-H112铝合金翻边罐

4. 结语

对于翻边铝合金罐体，我们选用的材质为5A02-H112，在预热的情况下翻边有非常高的成品率。为了保证尽量等径，翻边模具的尺寸为比罐体内径小4mm。在翻边前，需要对罐体预开孔边缘进行仔细打磨，同时还需要对罐体，尤其是靠近椭圆形预开孔轴向侧位置进行充分的预热，预热温度为200℃左右。