鋼桶圓弧卷邊的改進

上海徐工涂料技術有限公司 徐國興

鋼桶是在圓狀桶身的兩端分別卷合圓板狀的頂和底而形成的。桶身與頂和底的卷合是先在桶身的兩端及頂和底的周邊部位分別形成法蘭，再將這兩種法蘭重合，采用多重卷邊的方法形成卷邊接縫。

鋼桶卷邊接縫部的結構及密封程度決定著桶的質量。由于卷邊接縫部處于桶的兩端并向外突出，所以鋼桶在豎起、倒下或移動以及搬運過程中該部位容易發生碰撞而產生變形、松動、龜裂等現象，并由此而產生泄偏。為防止這種問題，各國鋼桶行業提出了很多種有關卷邊接縫部新結構、卷邊接縫部新截面形狀、卷邊接縫的新方法以及卷邊接縫新裝置等。所有解決問題的方法或裝置具有一個相同的目標，即增加卷邊接縫部的強度和密封性能以及增加分散外力的力度。其實，鋼桶卷邊的結構、方法和卷邊裝置均大同小異，關鍵的問題是鋼桶卷邊接縫部的形狀和卷邊層與層之間的緊密性。

國內傳統的矩形卷邊鋼桶的抗跌落強度較差，然而，由于它的卷邊的矩形是受強壓形成的，所以層與層之間的緊密程度相當高。因此，矩形卷邊鋼桶在不受碰撞、跌落等較強外力的情況下，它的密封性能是很不錯的。

為了增加卷邊接縫部的強度和分散外力的力度，可以將鋼桶的卷邊接縫部的截面形狀做成圓形。這樣，半徑方向上就會產生很大的慣性力矩，因此在半徑方向上能得到很大的強度，并且受到撞擊能將所受的應力較有效地分散。

但這里存在一個問題，即卷邊接縫部桶身與頂和底的法蘭層之間的貼緊，是僅僅依靠“卷入”來維持的，所以鋼桶卷邊層與層之間的緊密程度是很不夠的，而且在卷邊接縫部的中心部形成比較大的空隙，這就減弱了它的強度，并且在不受外力的情況下，圓弧卷邊鋼桶的滲漏概率要比矩形卷邊鋼桶高。雖然可以填充相應的填充料，以確保其密封性，但并不能彌補由空隙所造成的強度下降。

另外一種方法是將鋼桶的卷邊接縫部的截面形狀做成曲率半徑很小的橢圓形。這樣，一方面由于卷邊接縫部頂部的局部還是圓形而保持了部分圓形卷邊接縫的優點，另一方面由于曲率半徑做得很小而引起了加工硬化，從而提高了頂部的強度。并且由于曲率半徑小，其卷邊接縫部層與層間的緊密性能也得到了提高，從而增強了密封程度。但是，若要做成橢圓形，勢必施加強壓，這就有可能會由于加工過度硬化而容易產生裂紋，而且，由于橢圓形頂部的曲率半徑過小可能造成過度的變形而發生龜裂。是否能取兩者之長而補兩者之短呢其實，只要將前者的“圓”和后者的“壓”結合起來，就能既發揮了“圓”的強度和受力分散的優點，又利用了“壓”的減小空隙和增強鋼桶卷邊層與層之間的緊密性能。

在上述的“圓”經過“壓”之后，鋼桶的卷邊接縫部的截面形狀應呈半邊接近橢圓的鞋底形狀(緊貼桶側的卷邊接縫部截面形狀當然呈直線狀)，使其頂部的外側面向外方呈弧狀伸出，在頂面上給予很大的曲率半徑。這樣在它的半徑方向上產生了較大的慣性力矩，從而增加了強度，并且即使頂部受到沖擊也能較好的分散其集中的應力。而卷邊接縫部的中部相對于頂部是因為受到強壓后形成的凹部，這樣，卷邊的層與層之間的緊密性能大大提高。當然．正是因為這種鞋底狀是端部彎曲整形擠壓輥施以強壓后形成的，所以就不可避免的會產生由此而引起的過度加工硬化等問題。但關鍵是強壓的施力處，若對卷邊接縫部整體上擠壓，當然有時會有龜裂產生，這是受到過度的加工硬化外力而產生的，且大多位于卷邊接縫部的頂部或底部的筒側。因此，最理想的是只對卷邊接縫部的中央部位施壓，并且對使用的鋼材進行適當的選擇。我們知道，受到外力沖擊最多和沖擊力最大的是卷邊接縫部的頂部。與此相比，卷邊接縫部底部所受的沖擊機會要少，沖擊力也小得多。

用端部彎曲整形擠壓輥，對鋼桶卷邊接縫部的中央部分或底部和中央部分同時沿著桶身的半徑方向進行強烈的擠壓，使沒有受到擠壓的頂部在向外方伸出的同時，也消除了兩法蘭間存在的若干空隙，使兩法蘭間呈緊密的金屬接觸，提高了卷邊接縫部的強度及密封性。由于擠壓，其它剩余空隙顯著變小，所以只要用少量的填充料就能充分確保卷邊接縫部的密封性。而且填充料與容器內裝物的接觸可能性大大下降，因此能防止或大大減輕由于填充料與所裝物接觸所產生的問題。

若要形成截面形狀為半邊呈接近橢圓的鞋底狀的鋼桶卷邊接縫部，擠壓就成為了必要的操作。而且，擠壓力應集中在卷邊接縫部外伸的中部或中部接近底部上，這樣鋼桶卷邊接縫部的截面形狀才能形成頂部是能經得起較大外力的圓弧狀，而其中部或中部以下是密封程度較高的層與層緊密貼合的腰子狀，使桶身法蘭與頂和底的法蘭之間所存在的空隙消失，形成一個牢固嚙合的卷邊接縫部。

若要使鋼桶卷邊接縫部的截面成為半邊近似橢圓的鞋底形狀，則需對鋼桶卷縫設備中的擠壓輥進行改造。在端部彎曲整形輥的成型槽中，將其法蘭進入角部設計成截面形狀為具有二個曲線半徑呈圓弧連接的凹部，當卷縫設備對鋼桶桶身及頂和底的卷合時，頂和底法蘭的尖端部沿著該凹部曲線卷曲，先通過較大曲率半徑(板厚的2.0～2．5倍程度)的凹部，然后再通過較小曲率半徑(板厚的0.1～1.0倍程度)的凹部。通過第二個凹部時，以130度左右的角度進行端部彎曲。接著，端部彎曲整形擠壓輥停止動作。在待機的同時，卷邊輥開始對法蘭部進行滾軋。卷邊輥的成型槽其截面形狀設計成大致呈螺旋狀，所以頂和底的法蘭部經過卷邊輥滾軋后會形成螺旋狀的卷入部，直至碰到桶身法蘭。這時，頂和底法蘭的尖端部的彎角為280度以上。第一周的螺旋狀形成后，繼續由卷邊輥完成三重(7層)卷邊。在由卷邊輥滾軋形成的卷邊接縫部的中央，桶身法蘭及頂和底的法蘭端部處于隔離的狀態。 I

在那里，卷邊輥停止，后退。同時，用端部彎曲整形擠壓輥對鋼桶卷邊接縫部的中央部分或底部和中央部分同時沿著桶身的半徑方向進行強烈的擠壓，使端部彎曲整形擠壓輥成型槽的凹部對卷邊卷縫部的伸出部進行整形，而端部彎曲整形擠壓輥成型槽中央的凸部或平面部擠壓卷邊接縫部的中央部和底部使其成型。同時，這對卷邊接縫部的突出部的形狀進行整形，使其形狀成為半邊近似橢圓的鞋底狀。