钢桶圆弧卷边的改进

上海徐工涂料技术有限公司 徐国兴

钢桶是在圆状桶身的两端分别卷合圆板状的顶和底而形成的。桶身与顶和底的卷合是先在桶身的两端及顶和底的周边部位分别形成法兰，再将这两种法兰重合，采用多重卷边的方法形成卷边接缝。

钢桶卷边接缝部的结构及密封程度决定着桶的质量。由于卷边接缝部处于桶的两端并向外突出，所以钢桶在竖起、倒下或移动以及搬运过程中该部位容易发生碰撞而产生变形、松动、龟裂等现象，并由此而产生泄偏。为防止这种问题，各国钢桶行业提出了很多种有关卷边接缝部新结构、卷边接缝部新截面形状、卷边接缝的新方法以及卷边接缝新装置等。所有解决问题的方法或装置具有一个相同的目标，即增加卷边接缝部的强度和密封性能以及增加分散外力的力度。其实，钢桶卷边的结构、方法和卷边装置均大同小异，关键的问题是钢桶卷边接缝部的形状和卷边层与层之间的紧密性。

国内传统的矩形卷边钢桶的抗跌落强度较差，然而，由于它的卷边的矩形是受强压形成的，所以层与层之间的紧密程度相当高。因此，矩形卷边钢桶在不受碰撞、跌落等较强外力的情况下，它的密封性能是很不错的。

为了增加卷边接缝部的强度和分散外力的力度，可以将钢桶的卷边接缝部的截面形状做成圆形。这样，半径方向上就会产生很大的惯性力矩，因此在半径方向上能得到很大的强度，并且受到撞击能将所受的应力较有效地分散。

但这里存在一个问题，即卷边接缝部桶身与顶和底的法兰层之间的贴紧，是仅仅依靠“卷入”来维持的，所以钢桶卷边层与层之间的紧密程度是很不够的，而且在卷边接缝部的中心部形成比较大的空隙，这就减弱了它的强度，并且在不受外力的情况下，圆弧卷边钢桶的渗漏概率要比矩形卷边钢桶高。虽然可以填充相应的填充料，以确保其密封性，但并不能弥补由空隙所造成的强度下降。

另外一种方法是将钢桶的卷边接缝部的截面形状做成曲率半径很小的椭圆形。这样，一方面由于卷边接缝部顶部的局部还是圆形而保持了部分圆形卷边接缝的优点，另一方面由于曲率半径做得很小而引起了加工硬化，从而提高了顶部的强度。并且由于曲率半径小，其卷边接缝部层与层间的紧密性能也得到了提高，从而增强了密封程度。但是，若要做成椭圆形，势必施加强压，这就有可能会由于加工过度硬化而容易产生裂纹，而且，由于椭圆形顶部的曲率半径过小可能造成过度的变形而发生龟裂。是否能取两者之长而补两者之短呢其实，只要将前者的“圆”和后者的“压”结合起来，就能既发挥了“圆”的强度和受力分散的优点，又利用了“压”的减小空隙和增强钢桶卷边层与层之间的紧密性能。

在上述的“圆”经过“压”之后，钢桶的卷边接缝部的截面形状应呈半边接近椭圆的鞋底形状(紧贴桶侧的卷边接缝部截面形状当然呈直线状)，使其顶部的外侧面向外方呈弧状伸出，在顶面上给予很大的曲率半径。这样在它的半径方向上产生了较大的惯性力矩，从而增加了强度，并且即使顶部受到冲击也能较好的分散其集中的应力。而卷边接缝部的中部相对于顶部是因为受到强压后形成的凹部，这样，卷边的层与层之间的紧密性能大大提高。当然．正是因为这种鞋底状是端部弯曲整形挤压辊施以强压后形成的，所以就不可避免的会产生由此而引起的过度加工硬化等问题。但关键是强压的施力处，若对卷边接缝部整体上挤压，当然有时会有龟裂产生，这是受到过度的加工硬化外力而产生的，且大多位于卷边接缝部的顶部或底部的筒侧。因此，最理想的是只对卷边接缝部的中央部位施压，并且对使用的钢材进行适当的选择。我们知道，受到外力冲击最多和冲击力最大的是卷边接缝部的顶部。与此相比，卷边接缝部底部所受的冲击机会要少，冲击力也小得多。

用端部弯曲整形挤压辊，对钢桶卷边接缝部的中央部分或底部和中央部分同时沿着桶身的半径方向进行强烈的挤压，使没有受到挤压的顶部在向外方伸出的同时，也消除了两法兰间存在的若干空隙，使两法兰间呈紧密的金属接触，提高了卷边接缝部的强度及密封性。由于挤压，其它剩余空隙显著变小，所以只要用少量的填充料就能充分确保卷边接缝部的密封性。而且填充料与容器内装物的接触可能性大大下降，因此能防止或大大减轻由于填充料与所装物接触所产生的问题。

若要形成截面形状为半边呈接近椭圆的鞋底状的钢桶卷边接缝部，挤压就成为了必要的操作。而且，挤压力应集中在卷边接缝部外伸的中部或中部接近底部上，这样钢桶卷边接缝部的截面形状才能形成顶部是能经得起较大外力的圆弧状，而其中部或中部以下是密封程度较高的层与层紧密贴合的腰子状，使桶身法兰与顶和底的法兰之间所存在的空隙消失，形成一个牢固啮合的卷边接缝部。

若要使钢桶卷边接缝部的截面成为半边近似椭圆的鞋底形状，则需对钢桶卷缝设备中的挤压辊进行改造。在端部弯曲整形辊的成型槽中，将其法兰进入角部设计成截面形状为具有二个曲线半径呈圆弧连接的凹部，当卷缝设备对钢桶桶身及顶和底的卷合时，顶和底法兰的尖端部沿着该凹部曲线卷曲，先通过较大曲率半径(板厚的2.0～2．5倍程度)的凹部，然后再通过较小曲率半径(板厚的0.1～1.0倍程度)的凹部。通过第二个凹部时，以130度左右的角度进行端部弯曲。接着，端部弯曲整形挤压辊停止动作。在待机的同时，卷边辊开始对法兰部进行滚轧。卷边辊的成型槽其截面形状设计成大致呈螺旋状，所以顶和底的法兰部经过卷边辊滚轧后会形成螺旋状的卷入部，直至碰到桶身法兰。这时，顶和底法兰的尖端部的弯角为280度以上。第一周的螺旋状形成后，继续由卷边辊完成三重(7层)卷边。在由卷边辊滚轧形成的卷边接缝部的中央，桶身法兰及顶和底的法兰端部处于隔离的状态。 I

在那里，卷边辊停止，后退。同时，用端部弯曲整形挤压辊对钢桶卷边接缝部的中央部分或底部和中央部分同时沿着桶身的半径方向进行强烈的挤压，使端部弯曲整形挤压辊成型槽的凹部对卷边卷缝部的伸出部进行整形，而端部弯曲整形挤压辊成型槽中央的凸部或平面部挤压卷边接缝部的中央部和底部使其成型。同时，这对卷边接缝部的突出部的形状进行整形，使其形状成为半边近似椭圆的鞋底状。