美國制桶工業(yè)的工藝技術(shù)情況簡介
1、制桶工業(yè)概況
美國制桶企業(yè)的共同特點(diǎn)是產(chǎn)品品種比較單一，年產(chǎn)量大，工廠人員較少。典型的5家企業(yè)情況如表1所示。
2、制桶工藝
(1)、鋼板剪裁 美國制桶廠全部采用冷軋卷板及開卷設(shè)備。開卷機(jī)組由開卷機(jī)、矯直機(jī)、測量和導(dǎo)向系統(tǒng)以及剪切機(jī)組成，對卷板進(jìn)行開卷、校平和剪切。剪切后桶身板材精度，要求對角線誤差±1毫米。
桶底蓋的開卷機(jī)組與沖壓機(jī)床相串聯(lián)。
(2)、磨邊 剪切后的鋼板通過自動(dòng)喂料機(jī)進(jìn)入磨料機(jī)，磨邊效率一般而言并不太好，但由于是冷軋鋼板，所以問題并不大。美國的磨邊機(jī)鋼板的輸送速度是無級(jí)調(diào)速的，另外砂輪的轉(zhuǎn)速也是可調(diào)的（2000~4000轉(zhuǎn)/分，應(yīng)用調(diào)速電機(jī)），還配有每磨300張鋼板可自動(dòng)調(diào)節(jié)砂輪進(jìn)給量3‰英寸（0.076毫米）的裝置。
砂輪一般為1英寸寬，磨熱軋板時(shí)2英寸寬，較為特殊的是磨鍍鋅板時(shí)使用4英寸寬的裝有弧狀砂布的磨輪。
(3)、焊縫 美國的鋼桶廠焊縫已普遍采用自動(dòng)縫焊機(jī)，而且多數(shù)是美國CARANDO公司生產(chǎn)的，型號(hào)較多。自動(dòng)縫焊機(jī)由卷圓、送桶、焊接、壓平等機(jī)構(gòu)組成，卷圓仍為三輥，被卷成形的板由于擋板的阻擋而套在上部，而后被送桶鏈送往焊接電板輪處，電極輪通過Z字槽分出的兩部分與變壓器的兩級(jí)相接，焊接后，焊縫還正處在紅熱狀態(tài)時(shí)，即通過壓平輥，使焊縫平整、密實(shí)。
焊機(jī)有直流和交流兩種，直流焊接功率因數(shù)高，較省電，但冷卻要求較高；交流焊接功率因數(shù)低，較費(fèi)電，但冷卻要求較低。焊機(jī)夾持桶身的形式有兩種，一種為漏斗形，用3~6個(gè)大凹面輪子定位，適用于單一桶型的生產(chǎn)，若更換品種則需更換輪子，較為費(fèi)時(shí)，同時(shí)要求桶身板材尺寸也較嚴(yán)格。另一種為褶縫型，桶身是用兩排斜輪和兩對壓緊輥固定，特點(diǎn)是直徑變化時(shí)調(diào)整較為方便，缺點(diǎn)是如果調(diào)整不好（斜輪頂不實(shí)），容易使搭邊過小形成廢品。
CARANDO公司的縫焊機(jī)在供電方式上均已采用次級(jí)整流供電方式，取得了更佳的電效率和穩(wěn)定的焊接電流。至于三相供電式的產(chǎn)品，據(jù)介紹由于采用工頻供電的電效率太低，目前尚無較為成熟的產(chǎn)品。
CARANDO公司生產(chǎn)的1424-1型自動(dòng)縫焊機(jī)的主要技術(shù)特征是：供電方式：單相交流，功率：200千伏安，生產(chǎn)率：900個(gè)/小時(shí)，焊接鋼板厚度：0.6~1.5毫米。該公司其他類型的自動(dòng)縫焊機(jī)，可供參考的焊接參數(shù)為：二次電流20，000安培，二次電壓交流時(shí)4.97~8.7伏，直流時(shí)2.93~5伏。
另外該公司也生產(chǎn)1200只/小時(shí)的高速焊機(jī)，采用單相次級(jí)整流的供電方式。
(4)、翻邊與漲筋 翻邊機(jī)采用模具擠壓法，翻邊均勻一致，功率高，較之滾壓法質(zhì)量好。漲筋機(jī)亦用錐面結(jié)構(gòu)漲筋，兩道筋分別先后漲筋。這兩臺(tái)機(jī)器均是用機(jī)械（偏心、連桿）方式工作，維修方便。
美國VANLEER公司和TRILL公司采用了數(shù)控立式成形生產(chǎn)機(jī)組，它是一種新的多工位的特殊組合機(jī)床，這一機(jī)組突出的優(yōu)點(diǎn)是具有較高水平的自動(dòng)化和工藝適應(yīng)能力。它采用美國ALLEN-BRADLEY公司的可編程序控制器控制。修改、調(diào)整工藝參數(shù)和部分產(chǎn)品規(guī)格，只需用幾秒鐘變換控制程序就能實(shí)現(xiàn)。
另外立式成形機(jī)組在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上，擺脫傳統(tǒng)的框框，采用更靈便的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如采用直流伺服電機(jī)，滾珠絲桿和槽輪桿件機(jī)構(gòu)等大大減少了設(shè)備的運(yùn)動(dòng)慣量，因而能以較低的能耗，獲得更高的運(yùn)行速度，各工位的平均生產(chǎn)速度可達(dá)到每小時(shí)生產(chǎn)800只200升鋼桶的水平。同時(shí)工位之間的傳送，改變了臥式生產(chǎn)線鏈?zhǔn)捷斔偷膫鹘y(tǒng)方式，采用支持式的剛性輸送帶，縮短了生產(chǎn)流水線，定位精度大大提高，結(jié)合采用擠壓翻邊、整邊的工藝，獲得高質(zhì)量的桶框翻邊，為優(yōu)質(zhì)的封口提供了可靠的保證。
(5)、封口 封口機(jī)有的采用臥式雙動(dòng)，卷封仍沿用二道輪，其輪和盤的材料均為合金鋼，經(jīng)熱處理和磨削后才使用。卷封處的填充劑均采用橡膠類乳化型填充劑，填充劑的充填多數(shù)在封口時(shí)噴入；也有先預(yù)噴，經(jīng)烘干后再封口的。封口時(shí)常常同時(shí)往卷封輪上噴灑冷卻劑以利延長使用壽命。
美國用于化工等液體危險(xiǎn)品包裝的標(biāo)準(zhǔn)200升鋼桶，一般不再采用雙重卷邊封口，而是采用應(yīng)力集中現(xiàn)象不明顯的圓形卷邊為主。由于這類卷邊優(yōu)越的力學(xué)結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，在芝加哥曲勒（TRILL）公司參觀時(shí)，為我們表演的45°墜落試驗(yàn)，高度標(biāo)定為2.4米，三重圓形卷邊的鋼桶都沒有出現(xiàn)破損滲漏現(xiàn)象。
美國采用的圓形卷邊以三重卷邊技術(shù)專利為主，采用底、蓋預(yù)卷邊。預(yù)噴涂密封填料的工藝。底、蓋預(yù)卷邊的工藝是先在一設(shè)備上將桶底蓋預(yù)卷一個(gè)小圓弧狀小邊，然后再到封口機(jī)上卷封成桶。
當(dāng)然，這種卷邊對桶身的翻邊尺寸要求較高，一般寬度誤差應(yīng)控制在±0.25毫米以內(nèi)，這也是目前國外普遍采用擠壓成形式翻邊機(jī)的重要原因之一。
(6)、試漏 試漏機(jī)與國內(nèi)所用的形式區(qū)別不大，只是臥式兩端均有絲扣，能調(diào)整測試的長度，以求對中，這在國內(nèi)尚未見使用。
(7)、表面處理（脫脂、磷化） 桶身和桶底蓋成形后，各廠均進(jìn)行表面處理，而且均有磷化部份，設(shè)備均呈隧道型，一般為脫脂、水洗、磷化、水洗、烘干等幾部分，脫脂、磷化、水洗均采用噴淋式，傳動(dòng)為單排，鏈傳動(dòng)。桶身、桶蓋有集中處理的，也有分開處理的。
烘干形式與內(nèi)外表面噴涂的烘干形式相同，一般烘干長度與脫脂、磷化、水洗的長度相當(dāng)，表面處理工藝有關(guān)參數(shù)如表2。
表2
(8)、內(nèi)表面噴涂 所有噴涂設(shè)備有臥式和立式兩種，臥式和國內(nèi)方式區(qū)別不大，立式在國內(nèi)尚未見到，其特點(diǎn)是減少桶位置的變化。方法是夾持器將到位的桶舉起，在往返過程中噴涂即結(jié)束。噴涂是采用無氣噴涂的方式。另外，二涂一烤或二涂二烤較為普遍。烘干大多采用天然氣并伴有熱風(fēng)循環(huán)的方式，此法烘干效果很好，也有一個(gè)廠采用煤氣燃燒明火加熱的辦法，此法國內(nèi)也有采用，估計(jì)熱效率不及熱風(fēng)循環(huán)的高，烘干爐未見使用氣幕，想必用熱風(fēng)循環(huán)的辦法，會(huì)有效地防止熱量的散逸。
烘干爐一般設(shè)計(jì)溫度350~450°F（176~232℃），烘烤時(shí)間15分鐘。
(9)、外表面噴漆 采用無氣噴涂方法，所有設(shè)備亦全為臥式噴涂機(jī)，該機(jī)與國內(nèi)的機(jī)械噴涂機(jī)不同點(diǎn)是所用噴槍很多，桶身設(shè)有三把噴槍，桶蓋每側(cè)各有兩把，噴槍數(shù)量多能縮短噴涂的時(shí)間。
外表面噴漆的烘干爐，至少能烘干兩排桶，這樣桶的耗熱量能降低，烘干方式和內(nèi)表面噴涂的烘干方式相同，對聚脂類漆烘干溫度為350°F（176℃），時(shí)間10分鐘。
(10)、印鐵 美國萬里（VANLEER）工廠設(shè)有三條印鐵線，分別印大、中、小型桶，其中200升桶的印鐵較為罕見。印鐵機(jī)是套色印刷，所以制做后的桶十分精致，印好的鐵板，經(jīng)焊接，成形仍無脫落，表面處理后也無影響，當(dāng)然成品桶還要有焊縫的外涂工序。
3、材料利用
美國國家標(biāo)準(zhǔn)（ANSIMH2.1——1997）規(guī)定普通200升鋼桶底蓋和桶身分別采用不同級(jí)別的鋼板。底蓋為20級(jí)（0.823毫米以上），桶身為18級(jí)（1.09毫米以上），這是從力學(xué)的等強(qiáng)度概念制定的標(biāo)準(zhǔn)，在材料利用上有很大的經(jīng)濟(jì)意義，每只桶約可節(jié)省6.6%的鋼材。
另外，底蓋落料采用寬幅卷料，交錯(cuò)排列，大大減少了邊角料的浪費(fèi)，它比原來窄幅卷板單排排列的落料方式，大約可以節(jié)省5.4%的鋼板。
4、螺圈組裝
閉口鋼桶的螺圈組裝，國內(nèi)工廠一般是由以下三道工序完成：1、沖孔；2、孔拉伸；3、鎖裝。而在美國我們見到了美國法蘭公司提供給制桶廠的一次組裝專用模具，采用一道工序完成大、小螺圈的組裝。在芝加哥曲勒公司和休斯敦臘希.斯特賴公司所見的實(shí)際使用情況都是令人十分滿意的。
5、填料的應(yīng)用
填料的種類主要有以下兩種：
(1)、740HS發(fā)泡型填料，布累斯公司（DAREX）生產(chǎn)，成型條件為110℃，13分鐘；每只底蓋用量12.5克，采用高壓無氣涂裝，底蓋自轉(zhuǎn)速度0.7秒/轉(zhuǎn)。
美國萬里、曲勒等公司使用的這種填料，成型后在桶底蓋預(yù)卷邊緣部形成一個(gè)環(huán)形密封墊圈，保證了桶的抗?jié)B漏性能。
(2)、以合成橡膠為主的乳膠填料，牌號(hào)為DA-REX60，W.R.GRACE公司生產(chǎn)，膠凝條件為常溫。根據(jù)現(xiàn)場觀察驗(yàn)桶結(jié)果，封桶成功率在99.9%以上，說明以上兩種填料在美國的應(yīng)用已有成熟的經(jīng)驗(yàn)，其技術(shù)性能可予信賴。
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