再谈200升钢桶圆卷边工艺（1）

吴铁麟

200升钢桶圆卷边工艺的热潮， 曾席卷中围钢桶行业。我圈钢桶质量扶摇直上，在极短的时间内， 接连达到GB、IMCO等标准或规则，使钢桶密封性能步入世界先进行列。更可喜的是我国钢桶制造者的感性认识产生了飞跃，正确认识了各道加工工序与卷工序的内在联系，不再盲目的追求“万能”的滚轮。

制造钢桶要经过许多工序，卷边工序是最后一道工序。它是将加工合格的桶体和桶的底盖，用机械方法缝合在一起，使钢桶卷边达到设计的结构尺寸，并具有一定的强度和良好的密封性能。制造钢桶的其它工序可总称为准备工序。准备工序为卷边工序提供合格钢桶体和底盖，为生产合格的钢桶创造条件。一般说来，准备工序直观，易懂，严格要求都能作好。但是，准备工序容易被忽视，致加工中达不到要求，破坏了卷边工序应具备的条件，从而影响了钢桶质量。圆卷边工艺难度较大，要求有一定的理性认识，缺乏经验者，往往把卷边工序当做保证钢桶质量的唯一因素，造成认识上的错误，致其质量徘徊不前；圆卷边的兴起，使多重次、多重复的加工工艺，逐步被众多桶厂接受，特别是对予卷边的认识尤为深刻，使我国200升钢桶卷边工艺得到发展。遗憾的是我国许多钢桶企业，对200升钢桶圆卷边工艺的认识，仍滞解在感性阶段。各种有关钢桶的标准，并未提出圆卷边的具体规范。因此，造成钢桶质量不稳定，耐冲击性能差，严重，响钢桶薄型化的发展和钢桶行业的经济效益。

探求圆卷边工艺的理性认识是我国钢桶行业技术进步的当务之急。为了加深钢桶制造的理性认识，提高钢桶质量，继“200升钢桶圆卷边工艺剖析”之后，本文再次反复地交待钢桶卷边的基本概念，并在非圆曲线的理论基础上，推出简单，易懂，实用的圆弧螺线圆卷边，使圆卷边工艺在理性的指导下，步入应用阶段。

一．钢桶圆卷边

1．回顾圆卷的基本知识

在研究圆弧螺线圆卷边之前，首先回顾一下圆卷边的常识。圆卷边的定名是相对平卷边而言，并不是所有圆卷边的断面，都是真正的圆形断面。圆卷边的断面形状是各种各样的。根据卷层曲线的形状， 圆卷边可分为圆弧曲线圆卷边和非圆曲线圆卷边。圆卷边的层数为5-7层。钢桶卷边质量的好坏，不完全取决于层数的多少，而取决于卷层的合理、均匀、密实，荷兰VANLEER公司的圆卷边就是五层圆卷边，但是它的各项性能测试指标，均居世界先进水平。它的注册商标是Spiralon，意思是螺旋，它的质量好就好在螺旋上， “上艺剖析”中的理想钢桶曲线和现在要探讨的圆弧螺线，都是螺旋线。根据加工成型的次数，圆卷边分二重卷边，三重和四重圆卷边。这里的“重”指的是完成卷边加工的次数，二重卷边就是通过两次加工，或通过两道滚轮加工而成型。一般圆卷边是三重卷边，即予卷边、头道卷边、二道卷边（兼挤压）。特殊工艺使用四重卷边，即予卷边、头道卷边、二道卷边和挤压定型，经过了四次加工，第四次加工有着特殊的意义，主要的作用是挤压定型，破坏三重卷边原来曲线的形状，进行技术保密， 申请自己的专利，或迥他人的专利。我深信，随着钢桶制造技术的发展，多重卷边必定引起大家的关注。

从卷边加工成型的过程来看，卷边开始总是要进行圆卷边。为了克服回弹，使卷边牢固或得到…定的形状，卷好圆卷后再进行一次挤压定型。所以，无论何种卷边形式（平卷边、圆卷边、三角边、梯形边等），何种加工过程（二重、三重、四重）卷边，都包括两个加工程序——圆卷边和挤压。圆卷边是钢桶卷边的基本过程。也就是说，尽管钢桶板材的厚度不同，卷边的结构尺寸不闯，但卷边的基本原理是相同的，任何钢桶的卷曲都是圆卷边。

2．卷边过程分析

为了研究方便，假设卷边—次完成，见图1。为了表达清晰，此图只要底盖部份，未画桶体部份。因为底盖卷层包着桶身，而且滚轮只与底盖接触，底盖卷层曲线就是各重卷边的滚轮曲线。

图1

由于滚轮曲线的曲率不同，卷曲有三种情况。底盖沿滚轮的卷曲方向和受力方向见图2。

图2

①等曲率卷曲。图2a圆弧卷曲。

②由大曲率过渡到小曲率。图2b底盖卷边离开滚轮表面，使卷曲不能进行。

③由小曲率到大曲率；图2c底盖卷边沿滚轮表面卷曲。可见①、③是卷曲必要的条件，但不是最佳的卷曲条件。

当底盖卷边离开滚轮的瞬间，不再受切向力和法向力， 以原来的曲率进入滚轮槽内。卷曲将受到进给速度，桶体翻边角度，长度，板材的性质，滚轮槽形的大小等诸多因素的影响，卷曲失去控制，呈自由状态。

在一个完整的卷曲过程中，只要滚轮曲线满足必要的条件，沿滚轮曲线这一段的卷曲受到滚轮曲线的控制，能够保证一定的形状，这时滚轮具有模具的作用。我们把这一段卷曲称为强制卷曲段。离开滚轮曲线后的一段卷曲失去了控制，滚轮没有起到模具的作用，我们把这一段卷曲，称为自由卷曲段。

我们再观察一下，钢桶圆卷的卷曲过程和平面卷曲过程的区别。简单的平面卷曲（如制作炮竹、冷轧薄板的卷曲等），应该是先卷里层，后卷外层，连续卷曲。

钢桶圆卷边卷曲过程是先卷小曲率，后卷大曲线。就一个过程来说， （用一个滚轮卷一次）是先卷外边，后卷里层。外边的曲率被予先设计的滚轮曲线所控制，而里边是自由卷曲段，失去控制。这是钢桶圆卷边卷曲过程的先天不足。平面卷曲另一个特点是外层曲率依附于内层曲率，没有自由卷曲段。平面卷曲最里层的最大曲率半径是平面卷曲的基圆半径。设想任何可以做平面卷曲的物体（纸、板条、带等）进行平面卷曲时，开始都在基圆上进行，每卷一周，曲率变化一次，见图3。

图3 平面卷曲

通过以上分析，我们知道，钢桶圆卷边卷曲，致命的缺点是存在自由卷曲段，使卷边失去控制。另一个缺点是卷曲方向与平面卷曲的方向相反，使卷曲不能卷密卷实。改进的指导思想是设法将整个卷曲过程，都变成强制卷曲段，消除自由卷曲段。具体的方法是：把一个完整的圆卷边，分成二段或三段，用两个或三个滚轮，分别加工出来，这样就消除了自由卷曲段。加工的顺序是先加工大曲率，后加工小曲率曲率部分。这样，整个加工过程实现了由大曲率到小曲率卷曲，与平面卷曲的方向一致，能取得较理想的卷边结果。

2、理想的卷边曲线

从“工艺剖析”一文可以把理想的钢桶卷边滚轮曲线，概括为24个字：三重一线，曲率连贯，贵为螺线，螺距关键，一重一段，导向不变。

一般的滚轮曲线可分为三段；导向段、小?率变形段、大曲率变形段。见图4。

图4

导向段的作用是选用合理导向斜率，使底盖边顺利地进入变形段。导向段斜线和变段曲线的接点，即是圆卷边的起点。一般滚轮曲线，是由小曲率到大曲率，分段变形。

理想的滚轮曲线，应该分作两段，导向段和变形段。变形段的曲率由小到大，连续均匀变化，没有等曲率，卷曲效果是越卷越紧。曲线两层之间距离相等，正好是两个板厚，卷层没有间隙。这条曲线能包括多重卷边，各种滚轮的滚轮曲线。这确实是一条完美无缺的理想钢桶滚轮曲线。在“工艺剖析”一文中，对这条曲线的形成，展开长度计算，在圆卷边工艺中的应用，以及工艺过程分析图，都作了详细的论述。由于它是一条非圆曲线，故应用起来技术难度较大，主要是作图困难。曲线是通过联接各对应点而形成的，展开长度计算复杂，不符合我国钢桶行业的实际情况。尽管它揭示了钢桶卷边的实质，还是难于推广应用。为了克服理想桶卷边曲线存在的问题，本文向大家推出最新的圆弧螺线圆卷边。