旋压成型车载CNG气瓶表面缺陷分析

发布时间：2017-09-10 00:23

  本文关键词：旋压成型车载CNG气瓶表面缺陷分析

  更多相关文章： 30CrMo 无缝钢管 旋压裂纹 桔皮缺陷 晶粒度

【摘要】：近几年,世界石油资源日益枯竭,汽车尾气对环境造成的污染日益加重,面对严重的化石能源枯竭和环境污染问题,世界汽车工业开始大力发展节能汽车,积极开发新的能源,寻找能使用的替代燃料。由于压缩天然气(CNG)燃烧充分,结炭少,可大大减少尾气有害物质排放量,而且能大大降低机油损失,减少汽车的使用费用,效益高,环保,使用方便,成为理想的车用替代燃料,CNG汽车的产量越来越多。但是,由于CNG汽车的产量的增加,汽车火灾情况时时发生,多数是由于气瓶原因造成的,因此,气瓶质量安全问题成为亟需解决的关键问题。传统气瓶是通过焊接将冲压成型的瓶肩和瓶底与管坯或者卷焊瓶体连接制成的,成型工序比较繁琐、费用比较高,制品的抗压能力和封闭性不出众。随着旋压成型设备的不断升级和改造,旋压成型技术已成为CNG无缝气瓶整体成型的最好选择,从根本上消除了传统焊接成型中焊缝强度低、易脆性断裂和拉应力集中等缺陷,使气瓶的封闭性和抗压能力得到很大提升,成型设备的重量减小、模具加工费用降低、制品质量大幅提升。但如果旋压过程中工艺条件选择不当,气瓶表面会出现大量缺陷,严重破坏制品质量,应当予以消除。邯郸某车载气瓶制造公司采用热旋压成型工艺生产的部分车载CNG气瓶存在表面缺陷,缺陷主要集中在两个方面:(1)30CrMo无缝钢管经热旋压工艺制成气瓶后,在气瓶封头底部熔合处产生裂纹;(2)有一批气瓶经调质处理后,气瓶瓶身表面产生桔皮现象,严重影响了气瓶质量。本文通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等先进设备对CNG气瓶表面缺陷进行了分析研究,发现气瓶底部裂纹产生的主要原因是晶粒粗大和混晶组织共同作用的结果,氧化夹杂物没有以群集、连续网络或串链状形式存在,对裂纹产生的影响较小。针对粗晶和混晶问题采取了以下措施,通过适当增大封头底部熔合处的变形速率,在保证充分熔合的情况下缩短变形时间,调整钢管加热炉到旋压机夹爪的距离,缩短钢管移动时间,有效避免了晶粒粗大和混晶现象的出现,解决了气瓶底部裂纹出现的问题。通过研究发现,调质后气瓶表面桔皮现象的产生原因主要是钢管原材晶粒粗大、组织不均匀及其化学成分中Mn、Cr两元素含量较低这三方面共同作用的结果。通过在标准范围内提高原材料化学成分中金属Mn和Cr的含量(Mn高于0.58,Cr高于0.98)和严格控制钢管原材的晶粒大小(级别应在11.9级以上)和组织均匀度,在调质处理时有效降低了表面粗糙度,消除了气瓶表面的桔皮现象。
【关键词】：30CrMo 无缝钢管 旋压裂纹 桔皮缺陷 晶粒度
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.136
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 压缩天然气（CNG）汽车的优势与发展10-14
• 1.2.1 CNG汽车的优势与特点10-12
• 1.2.2 CNG汽车国内外发展状况12-14
• 1.3 旋压技术及其国内外研究现状14-16
• 1.3.1 旋压技术简介14
• 1.3.2 旋压技术国外研究现状14-15
• 1.3.3 旋压技术国内研究现状15-16
• 1.4 CNG气瓶材料及其表面缺陷研究现状16-18
• 1.5 研究意义、内容及目的18-19
• 1.5.1 研究意义18
• 1.5.2 研究内容18-19
• 1.5.3 研究目的19
• 1.6 本章小结19-20
• 第二章 CNG气瓶旋压技术及其常见缺陷与消除措施20-28
• 2.1 旋压技术简述20
• 2.2 旋压技术分类20-22
• 2.3 旋压产品中常见缺陷及消除措施22-26
• 2.3.1 起皮现象22-23
• 2.3.2 表面波纹23
• 2.3.3 粘结现象23-24
• 2.3.4 反挤与鼓包24-25
• 2.3.5 旋压裂纹25-26
• 2.3.6 收口失稳26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 旋压封底及其封底处裂纹检测28-33
• 3.1 气瓶封头成形过程阐述28-29
• 3.2 CNG气瓶旋压封底处裂纹检测29-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 CNG气瓶封头底部裂纹产生原因分析33-39
• 4.1 原材化学成分分析33
• 4.2 金相微观组织观察33-35
• 4.3 裂纹处夹杂物的成分及形貌分析35-37
• 4.4 解决措施37-38
• 4.5 本章小结38-39
• 第五章 CNG气瓶表面桔皮及其表征39-43
• 5.1 桔皮现象简述39-40
• 5.2 桔皮现象表征40-42
• 5.3 本章小结42-43
• 第六章 桔皮现象产生的原因及解决办法43-52
• 6.1 金相组织对比分析43-44
• 6.2 奥氏体晶粒度对比分析44-47
• 6.3 脱碳层对比分析47-48
• 6.4 化学成分分析48-49
• 6.5 解决措施49-50
• 6.6 本章小结50-52
• 结论52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 作者简介58
• 攻读硕士学位期间发表的论文58-59

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本文编号：823636