沖壓封頭簡(jiǎn)介

沖壓封頭是一種工業(yè)零件，分冷沖壓和熱沖壓兩種,通常根據(jù)材料性質(zhì)和設(shè)備能力選擇冷沖壓或熱沖壓封頭。

沖壓封頭的成形過程是使用專用的沖壓封頭成形機(jī),將管坯放入外模中,上下模合模后,在推桿的推動(dòng)下,管坯沿內(nèi)模和外模預(yù)留的間隙運(yùn)動(dòng)而完成成形過程.

沖壓成型封頭是最早應(yīng)用于批量生產(chǎn)無縫封頭的成形工藝,在常用規(guī)格的彎頭生產(chǎn)中已被熱推法或其它成形工藝所替代,但在某些規(guī)格的彎頭中因生產(chǎn)數(shù)量少,壁厚過厚或產(chǎn)品有特殊要求時(shí)仍在使用.沖壓封頭成形采用與封頭外徑相等的管坯,使用壓力機(jī)在模具中直接壓制成形.

與熱推工藝相比,沖壓成形的外觀質(zhì)量不如前者;沖壓封頭在成形時(shí)外弧處于拉伸狀態(tài),沒有其它部位多余的金屬進(jìn)行補(bǔ)償,所以外弧處的壁厚約減薄10%左右.但由于適用于單件生產(chǎn)和低成本的特點(diǎn),故沖壓封頭工藝多用于小批量,厚壁封頭的制造.

碟形封頭是指由部分球殼、圓弧祈邊以及良邊（圓筒短療）三部分組成的封頭。由于在球殼與折邊、折邊與直邊的連接處曲率半徑發(fā)生突變，產(chǎn)生了邊緣應(yīng)力比內(nèi)灰引起的薄膜應(yīng)力大得多，其力學(xué)性比較球形和橢圓形封頭差。

碟形封頭因較淺，對(duì)沖壓設(shè)備及模具的要求低，所以制造較方便。較少用于力容器，僅在壓力較低且要求減小封頭深度或缺少模具的場(chǎng)合使用。

我國現(xiàn)有的封頭標(biāo)準(zhǔn)，是按結(jié)構(gòu)型式（橢圓形、碟形、錐形）、成形方式 （沖壓、旋壓）的不同，而分別制訂的，這不僅造成不同標(biāo)準(zhǔn)封頭質(zhì)量要求不完全一致的 不合理現(xiàn)象，同時(shí)也給標(biāo)準(zhǔn)封頭的選用、標(biāo)準(zhǔn)的修訂帶來某些困難。

第二，以往的封頭標(biāo) 準(zhǔn)都是僅與 JB150《鋼制壓力容器》配套的，即只考慮了按規(guī)則設(shè)計(jì)的封頭的制造、檢驗(yàn) 與驗(yàn)收要求，而我國早在1995年就完成JB150與JB4732了壓力容器基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的雙軌制（ 與 《鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》），缺少與分析設(shè)計(jì)相配套的封頭標(biāo)準(zhǔn)，不能不說是我國 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化工作的一大缺憾。

第三，JB150屬強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)JB150編制并與之配 套的封頭標(biāo)準(zhǔn)卻是指導(dǎo)（推薦）性的，這顯然是不合理的，也難以保證封頭這一重要受壓元件的質(zhì)量。

我國現(xiàn)有的封頭標(biāo)準(zhǔn)，是按結(jié)構(gòu)型式（橢圓形、碟形、錐形）、成形方式 （沖壓、旋壓）的不同，而分別制訂的，這不僅造成不同標(biāo)準(zhǔn)封頭質(zhì)量要求不完全一致的 不合理現(xiàn)象，同時(shí)也給標(biāo)準(zhǔn)封頭的選用、標(biāo)準(zhǔn)的修訂帶來某些困難。

第一、以往的封頭標(biāo) 準(zhǔn)都是僅與 GB150《鋼制壓力容器》配套的，即只考慮了按規(guī)則設(shè)計(jì)的封頭的制造、檢驗(yàn) 與驗(yàn)收要求，而我國早在1995年就完成GB150與JB4732了壓力容器基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的雙軌制（ 與 《鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》），缺少與分析設(shè)計(jì)相配套的封頭標(biāo)準(zhǔn)，不能不說是我國 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化工作的一大缺憾。

第二，GB150屬強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)GB150編制并與之配 套的封頭標(biāo)準(zhǔn)卻是指導(dǎo)（推薦）性的，這顯然是不合理的，也難以保證封頭這一重要受壓元件的質(zhì)量。

封頭材料分析

容器內(nèi)徑Di=4000mm、計(jì)算壓力Pc=0.4MPa、設(shè)計(jì)溫度t=50℃、封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭、材料為16MnR（設(shè)計(jì)溫度才材料許用應(yīng)力為170MPa）、鋼材負(fù)偏差不大于0.25mm且不超過名義厚度的6%、腐蝕裕量C2=1mm、封頭拼焊的焊接接頭系數(shù)"para" label-module="para">

KpDi

計(jì)算厚度δ=----------------=4.73mm

2[σ]tΦ-0.5pc

計(jì)算厚度δd=δ C2=4.73 1=5.73mm

考慮標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭有效厚度δe應(yīng)不小于封頭內(nèi)徑Di的0.15%，有效厚度δe=0.15%Di=6mm

δe>δd、C1=0、C2=1、名義厚度δn=δe C1 C2=6 0 1=7mm

考慮鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度作了上浮1mm的厚度第一次設(shè)計(jì)圓整值△1=1，故取δn=8mm。

根據(jù)專業(yè)封頭制造廠技術(shù)資料Di=4000、δn=8封頭加工減薄量C3=1.5mm，經(jīng)厚度第二次圓整值△2=0.5。

如要求封頭成形厚度不得小于名義厚度δn減鋼板負(fù)偏差C1，則投料厚度：

δs=δn C1 C3 △2=8 0 1.5 0.5=10mm，而成形后的最小厚度為8.5mm。如采用封頭成形厚度不小于設(shè)計(jì)厚度δd（應(yīng)取δe值），則投料厚度：δs=δd（δe） C3 △2=8mm，而成形后的最小厚度為6.5mm、且大于有效厚度δe、更大于設(shè)計(jì)厚度δd和計(jì)算厚度δ。

從以上可看出，兩種不同要求，使該封頭的投料厚度有2mm之差，而重量相差有300kg之多。

封頭厚度定義

GB150及有關(guān)封頭標(biāo)準(zhǔn)的厚度定義不甚合理，主要體現(xiàn)在容器和封頭成形后的厚度要求上，對(duì)凸形封頭和熱卷筒的成形厚度要求不得小于名義厚度減鋼板負(fù)偏差（δn-C1），由此可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)和制造兩次在設(shè)計(jì)厚度的基礎(chǔ)上增加厚度以保證成形厚度。為此，曾經(jīng)提出了最小成形厚度的概念："熱卷圓筒或凸形封頭加工成形后需保證的厚度，其值不小于設(shè)計(jì)厚度"。也就是說設(shè)計(jì)者應(yīng)在圖紙上標(biāo)注名義厚度和最小成形厚度（即設(shè)計(jì)厚度δd），這樣使得制造單位可根據(jù)制造工藝和原設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)圓整量決定是否再加制造減薄量。這種厚度的定義和標(biāo)注是截止2013年國際壓力容器界的流行方法，有其合理性，但在我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中有以下兩個(gè)問題需解決。