钢桶卷边密封质量初探

文/彭小祥

笔者以潜心十余年的制桶亲自经历和工作体会，观察和研究了自制与引进钢桶封口机在封口时影响钢桶卷边密封的现象，找出了十个方面影响封口密封因素，提出了解决钢桶密封质量的办法，其目的是想为制桶战线的同行们提供一些有益的参考。

一、钢桶密封概况

钢桶的密封性能除钢材质量与焊接质量外，绝大部分表现在卷边上，所以钢桶卷边好坏直接影响到钢桶的质量。

近年来，我国制桶业有了很大发展。特别是在海上危险品运输包装的发展已能基本满足海运危规的要求，同时海运危规也给制桶行业的钢桶密封提出了更高要求。多年来，在海运危险品过程中，由于钢桶的密封质量问题，即钢桶渗漏引起内容物损失，环境污染和盛装物的变质等的索赔现象不仅给国家造成了巨大的经济损失，也带来了一些不良的国际影响。因此，如何提高钢桶质量和改善钢桶密封性能，对于振兴制桶行业和提高企业的经济和社会效益具有深远的意义。

我国在改革开放前，钢桶包装需求基本上是满足于国内包装运输需要。由于需求量少，加上国内运输是在内河和陆地上，对于钢桶质量和密封性能要求也不高。因此制桶工作往往由规模不大，生产水平不高的生产厂来完成。这些生产厂家设备简单，大多数以手要和半机械式的作坊式生产。同时也没有一个生产容器设备的专业厂家。但是近三十年来，封闭变为开放，大量的危险品包装与远洋手工作坊的生产远远不能满足和适应当今国家的发展。因此，按照国际危规要求，立足本厂实际改进现有生产设备和工艺，生产符合国际危规适应海上危险品运输的包装产品成为当前我国制桶行业的当务之急。

二、制桶工艺中的十个问题

1、钢桶的卷边上底，是由桶身翻边后和底盖迭合在封口机封口盘上，经封口轮旋压成形而完成卷边封口任务的。国此，封口轮在卷边时，封口轮槽的几何尺寸是固定的，在旋压中封口轮工进到位，封口轮槽内的铁容量也是固定的。而桶身焊缝处是由两层钢板搭接熔焊而成的，尽管两层钢板都经过磨削，但焊层总比一层铁厚。加上焊缝经过高温熔融冷却后机械性能变异。同时在搭边焊缝两侧有1～2mm没有溶合压薄的钢板层，它又直接参与了卷边，这样就加厚了卷边材料的数量，在封口时封口轮将多余的材料旋出在卷边外形成铁舌，在此外造成密封不严。

2、由于封口轮的轮槽尺寸是按双重或三重卷边工步次序而设计的成形尺寸，因此在成形轮槽中不允许有过多的材料和太少的材料容量，因为进入封口槽中的材料过多，它将在旋压中挤出多余部分材料在卷层外形成铁舌；进入封口槽中的材料太少，由于材料的刚度在旋压后产生回弹，卷层中形成空隙，达不到卷边层数。实践证明200升钢桶的桶身翻边和盖钩尺寸合理，钢桶的卷层密封性才可靠，否则将引起周边渗漏。同时，卷封轮在封口过程中，由于盖钩和桶身钩周边有剪切和冲裁毛剌，在封口时旋压的相对运动摩擦中产生大量的热，使轮槽表面退火降低了工作表面硬度，加剧成形槽表面的磨损。生产一段时间，封口轮槽尺寸受到了破坏。封口轮槽磨损直接影响到卷边卷层的致密性，影响到钢桶的密封性能。

3、卷边封口在很大程度上决定于封口轮的尺寸，决定于封口轮槽工艺的合理性，又决定于封口轮之间的工步联系。一般来讲，双重卷边由二次工进封口轮来完成。每一道轮之间的尺寸既不相同又有联系。第一道轮为第二道轮预卷，第二轮为第三道轮作准备，第三道轮完成后才完成卷边工序，互相配合，先后有序。笔者发现有些厂在生产三重卷边时，分底盖单独预卷，将它作为一道工序。我们认为在一个封口机上三道封口轮按三个工步一次完成封口任务，这样有利于卷封时底盖与桶身在封口轮之间的同轴度。减少多次安装的误差，利于钢桶卷边后的密封。

4、由于各生产厂的封口机大多数是自制的，即使是外购由于制造厂不同，其封口机的技术参数各异。特别是封口轮的工进速度和封口盘的差速配合不当也会影响到钢桶卷边质量。以200升钢桶封口机为例，三道卷封轮工进速度均为80mm/min时，如果桶用钢板材料厚度为1.2mm，其封口盘边缘对封口轮的线速度为339m/min，如果钢桶用板材厚度发生变化，其封口轮与封口盘的差速一般来讲也要相应变化。总的来看：在工进轮工进速度不变和桶用钢板厚度一样的情况下，桶身与底盖钩迭合后的封口周边对工进轮的线速度要保持一致；工进速度不变，桶用板材厚度不一样，桶身与底盖钩迭合后的封口周边对工进轮的线速度不一样；工进轮工进速度随桶用板材厚度加厚而变慢。

5、在卷边中，为保证卷边质量，需要在卷边的盖钩部和桶身钩部内侧涂布密封材料。密封材料主要由乳胶或橡胶与填充料、树脂、增粘剂等配成，分水剂和溶剂两大类。因为卷边时卷层中不可能完全无空隙，封缝胶就是为填补这内部空隙而采用的。密封材料由于灌装物千万别，对其要求也很严格。基本上它要具备防腐、耐候、耐温、柔韧、耐冲击等性能。在施涂方法上，要保证涂层均匀一致。目前，采用的施涂方法有两种，一种是手工刷涂，一种是机械喷涂。我们认为最好是采用机械喷涂方式。喷涂的特点是涂层均匀一致合理。喷涂分二次进行，一次是在盖钩上预涂，第二次是在卷封时再涂。近几年来，我国根据需要生产了许多新型涂布密封材料。如厦门产的白鹭牌和株洲产的N-2型封缝胶等填补了我国这些空白。至于有些厂家仍然采用骨胶红糖熬制填料和热溶后聚乙烯醇作为卷边的封缝的填料实不可取，因为它们在防腐、耐冲击上和耐温上都容易引起密封性能改变。
6、由于各制桶厂设备不同，在封口组装前对半成品的加工工艺也不尽相同，特别是高温冷却对半成品加工机械性能的影响当然会影响到组装卷边的密封性能。如化工用桶和食品用桶，采用内涂工艺原理是将桶身桶盖表面酸洗钝化等表面处理后，用高压喷上热固性防腐无毒涂料后经180～260℃高温烘烤15～20分钟而固化成膜，用涂膜附着在桶内壁来隔开内容物与桶壁达到防腐蚀包装目的。这些半成品由于烘烤后出炉冷却的条件不一样，均会造成桶身钩和盖钩机械性能的变化或不一致，因此，在涂烤时要充分注意温度的准确和出炉后的安放与保管。虽然不能绝对保证这一批桶用件的加工机械性能完全一致，致少大体上相同。因为桶之间或桶用件局部之间，特别是桶组装时直接参与卷边的部分与局部的加工机械性不同会影响卷边密封。

7、自制的封口机中，封口轮的工进分手动丝杆式、气动式、偏心机构自动式和液压自动式。在这些工进原理中，我们认为手动丝杆式工进速度掌握不均，劳动强度大；气压自动式虽能满足一般工进需要，但是由于气路系统管道过长，压力在管路中损失大，加上用气设备多，气流分流多，造成封口机工进系统内压力不稳定，影响了封口轮工进速度的匀速性。偏心自动机构和液压自动式使工进轮工进速度匀速一致，而且力量均衡。因此，提倡封口轮的工进方式利用偏心机构自动式或液压自动机构，这将对卷边封口后的密封性能有帮助。

8、虽然GB325上允许钢桶平卷边的生产，但我们认为双重圆卷边和三重卷边的密封优于双重平卷边。双重圆卷边就其工艺上来讲并不复杂，桶用件的前处理生产工艺一样，只是在两道封口轮上作一些改进，其改进的难度也不大。三重卷边也是在卷封轮上增加一道预卷轮，加外合理调节好其余二道封口轮之间的过渡尺寸，同时加强好三道工进轮的保持机构强度，将桶身钩和盖钩的尺寸比双重卷边的尺寸适当加长即可。因为圆卷边比平卷边承载力大得多，三重圆卷边是平卷边一倍或几倍。圆卷边工艺只要在现有的设备上作一些改进就能生产。所以，消除疑虑，解放思想，三重卷边决不是高不可攀的事儿。

9、有些厂由于设备限制，在加工盖时，分下料和成形两道工序进行。还有的厂用圆盘剪下盖料，这对钢桶卷边密封会带来什么危害呢？底盖先下料再成形，在成形时定位不准影响了盖钩边缘与盖的同轴度。加上圆盘剪在剪切时存在离心方向上的撕力，所以受力不平衡，下的盖料不可能保证周边的圆度，成形后盖钩尺寸不一致，加上拉伸变形，盖钩边缘出现波浪现象，这样加工出来的盖在封口后会严重影响卷边质量。分下料后再成形的二次工艺，最好改复式冲模一次性下料成形。如果冲床在100吨冲压力左右的厂家，只要将复合冲模的平刃口改为对称的波浪式刃口或对称斜刃口即可。因为复合冲模的冲载力和压料拉伸不是同时进行，分开后的冲载力和压料力都没有超过100吨冲压力。100吨冲压力的冲床完全可以胜任200升钢桶底盖的下料成形工作。

10、文明生产很重要。在生产中特别是转运组装桶用件的桶身和底盖出现碰撞摔打，将桶身钩和盖钩碰卷曲，或粘上油污泥砂灰尘，在封口时不加以修整和擦洗，封口时桶身和盖钩自卷或在卷缝中夹入杂质影响卷边的密封性。

三、改进质量的几点建议

1、改善磨边厚度，减少桶身钩处焊缝的搭边宽（200升钢桶桶身搭边11±1改为4±1毫米）；增加焊缝焊接时的热压轧薄机构，使搭边的桶身钩处接近桶用材的板厚。

2、改善底盖钩周边的同轴度和圆度，变底盖分先下料后再成形二次工序为复合模的一次下料和成形。

3、合理调好封口机封口盘与封口轮的差速和速比。

4、改卷封轮的工进方式由手动丝杆式和气动式为偏心机构自动式和液压式。

5、保证双重圆卷边和三重圆卷边封口轮旋压槽的正确尺寸，及时更换已磨损的封口轮。

6、注意前处理工艺中桶身钩和盖钩加工后的机械性能，随时调整封口轮工进距离，尽量将机械性能大致相同的桶身与底盖在一批生产中封口。

7、改双重平卷边为双重圆卷边或三重卷边。

8、改盖分单独预卷边为封口时桶身和盖在同一封口机上三道封口轮一次性封口。

9、认真按照工艺图纸修整好桶身钩和盖钩等部们的几何尺寸。

10、辅以内容物相适应的耐腐蚀，耐冲击，有韧性的涂封材料作卷边中的填料。