Ⅲ型瓶,又叫金屬內膽纖維全纏繞氣瓶,是一種金屬與非金屬材料相復合的高壓容器,其結構為金屬內襯外纏繞多種纖維固化后形成增強結構。
一、鋁內膽要求
Ⅲ型瓶的金屬內襯多采用鋁合金,典型牌號如6061。根據美國DOT-CFFC標準,內襯材料主要有如下規定:
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必須為無縫柱體,鋁合金6061制造,回火條件T6 ;
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可以由冷擠壓或熱擠壓和冷拉制成,也可以由擠壓管道和沖模的或者旋轉的封頭制成;
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測試前,所有的鋁合金6061柱體必須進行固溶熱處理和老化熱處理,且必須用統一性能的材料制造內襯;
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內襯外表面必須防止不同的材料(鋁和碳纖維)接觸導致的電化學腐蝕。
二、鋁內膽成型工藝
Ⅲ型瓶鋁內膽的主流成型工藝是鋁管強旋,其流程為:
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固定毛坯 - 將短厚的鋁筒毛坯套在旋壓機的模具上,并將其固定。
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旋壓成形 - 筒體隨機床主軸轉動,通過旋輪或趕棒從端頭開始對筒體坯料進行擠壓。
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塑性變形 - 坯料逐點連續發生塑性變形,導致毛坯壁厚減薄,內徑基本保持不變,同時軸向延伸,最終形成符合壁厚及直徑尺寸要求的圓筒。
強力旋壓工藝的優點:
1. 材料強度與硬度的提升
通過強力旋壓處理,材料的強度和硬度相比母材可以提高約35%至45%。這種顯著的性能提升使得在航空航天領域,設計者能夠有效減小零件的壁厚和重量,同時疲勞性能也得到顯著增強。
2. 材料保護與性能優化
強力旋壓技術通過對厚壁毛坯施加高壓力,實現逐點減薄變形,保護了材料的金屬纖維流向。這種整體成形技術生產的零件沒有焊縫,從而顯著提升了零件的整體性能和疲勞壽命。
3. 成本效益與生產效率
強力旋壓的無切削加工和簡易成形模具顯著降低了生產成本并縮短了制造周期。在一次成形過程中,毛坯可以減薄60%甚至更多,這種高減薄率有效地揭示了母材中的冶金缺陷。
4. 精度與尺寸公差控制
使用強力旋壓技術能夠生產加工超寬板材。該技術確保了零件的尺寸公差和形位公差極小,其精度甚至超過傳統的機械加工方法,滿足高精度制造需求。
另外,該種工藝相對簡單,生產效率需要進一步提升。
來源:艾邦氫科技網綜合整理
原文始發于微信公眾號(艾邦氫科技網):III型儲氫瓶鋁合金內膽生產工藝解析