鋼桶行業生產與技術發展得失談(1)
李吉生
二十年來,由于國家正確的產業政策再加上行業主管部門的正確導向及生產廠家的努力,我國的鋼桶生產裝備與技術水平有了很大提高,產品質量得到了顯著改善。我國鋼桶行業的綜合技術水平與發達國家的差距較二十年前有了明顯的縮小。
筆者作為一名工廠技術主管,長期從事鋼桶技術工作,目睹并親身經歷了鋼桶業二十年來的變遷,耳熏目染之余,以解放軍第3602工廠鋼桶生產與技術的發展歷程為例,分析我國鋼桶行業生產技術發展的得失,將有助于我們更好地總結過去,以展望未來。
需要說明的是,文中所述僅為一人之見,若有錯誤還望行家里手予以批評指正。
一、我廠鋼桶生產與技術的發展歷程
我廠的前身是本世紀30年代美孚石油公司在上海開設的中國第一家鋼桶制造廠。解放后,由國家收回交解放軍總后勤部管理。其產品主要是200升鋼桶。品種較為單一。在計劃經濟時期作為軍品供軍隊使用。
七十年代初,我廠淘汰了三十年代的美國焊機,代之以3臺當時較先進的按蘇聯圖制造的半自動縫焊機,使我廠的桶身縫焊質量有了較大提高。
從前,我廠桶體油漆采用人工涂刷,自然干燥,工人勞動強度大,質量不穩定,工作條件惡劣,且不安全。曾有一次發生火災,給工廠造成了較大損失。鑒于此,七十年代末工廠投入巨資,引進國內較為先進的靜電噴涂生產流水線,漆膜的硬化在烘道內進行,通過懸掛輸送鏈完成桶體的運輸。機械化程度大大提高,漆膜厚度均勻,外形美觀,附著力好,質量穩定;另外,工人的工作環境有了明顯改善,大大降低了勞動強度。
當然,靜電噴漆也有其不足之處,如:由于靜電屏蔽的作用,部分死角噴漆不太理想,需要人工補漆;對油漆的電性能,漆粒的細化程度等要求較高。另外,操作工人素質的高低也直接影響到噴漆質量。利用烘箱烘干油漆,由于烘箱較高,熱氣上升,造成烘箱上下部溫差較大(即便采用熱風循環等措施縮小上下部溫差,但由于烘箱過長、過大,效果也不明顯),故易造成桶體上部烘糊而下部卻烘不干的現象。靜電噴涂的這些缺陷都應在生產過程中采取措施予以減輕。
靜電噴涂線的建成,再加上工廠對制桶中端設備技術改造的完成,使我廠實現了生產200升鋼桶從板材到成品不下線的流水作業。在八十年代初200升鋼桶即具有了單班年產40萬只的生產能力。由此,我廠200升鋼桶的生產規模與自動化水平躍居同行業的前列。
過去,我們一直使用紅糖骨膠做封縫材料。由于我廠的產品遍布全國,北到黑龍江,西至新疆,南到海南島,南北氣候溫差最多可達到60℃以上,致紅糖骨膠固有的缺點(如遇熱軟化,遇冷脆化及致密性欠佳等)引起的鋼桶滲漏現象時有發生。為此,我廠相繼使用了天津市鋼桶密封材料廠的812密封膠,西安交通大學化工廠的WS型密封膠,廈門開元乳膠廠的白鷺牌密封膠替代紅糖骨膠,這些密封膠綜合性能較紅糖骨膠有了明顯提高,較好地滿足了我廠產品對環境適應性的苛刻要求,提高了鋼桶密封的可靠性。當然,這些膠也有不足之處,如有的耐候性較差,有的固化后失去了彈性,有的工藝性還有待提高等等。這些都是擺在封縫膠廠家面前尚需改進的課題。
進入八十年代后期,我國由計劃經濟體制開始向市場經濟體制轉化,市場競爭日趨激烈,原來我廠鋼桶獨占軍隊市場的地位受到迅速崛起的地方鋼桶企業的有力挑戰。另外,隨著軍隊企業相繼轉向生產民品,原來我廠產品單一的生產格局已不能適應市場競爭的需要,還有被市場淘汰的可能。因此,大力開發新品種,保住軍品市場,奮力擠入民品市場,以滿足用戶日益苛刻的要求,列入我廠的工作日程。
要開發新品種,首先需研制圓弧卷邊鋼桶。我廠鋼桶卷邊以前是單一的五層矩形平卷邊。這在皇帝女兒不愁嫁的時期,還可高枕無憂,現在如果不改為圓弧卷邊就有餓肚子的危險。剛開始搞圓弧卷邊時,由于缺乏材料,與同行之間無信息交流,我們基本上是盲人騎瞎馬,僅憑自己的直覺閉門造車,雖投入不少人力、物力與財力,但效果卻很不理想。在這種情況下,我廠于1990年選派出工程技術人員參加了制桶分會在營口制桶廠舉辦的制桶技術學習班。在為期兩個月學習班里,虛心向兄弟單位及任教老師請教,又反復到營口制桶廠的生產現場觀摩學習,終于揣出了圓弧卷邊技術的精髓,使圓弧卷邊鋼桶投入生產,為我廠產品的多品種開發消除一只攔路虎。另外,在系統學習制桶技術的同時,我廠工程技術人員與來自全國數十家鋼桶廠的學員坦誠交流制桶心得與經驗教訓,促進了同行之間的信息與感情交流,為以后我廠與同行間的技術交往打下了良好的基礎。制桶分會的這一功德及營口制桶廠的無私心胸受到了收獲頗豐的學習班成員的一致稱贊。
我廠利用領悟到的圓弧卷邊技術,依靠自制的設備,相繼完成了材料厚度分別為1mm、1.2mm、1.25mm、1.5mm及容積分別為100L、150L、200L等規格鋼桶,采用圓弧卷邊的小批量研制。圓弧卷邊性能滿足了鋼桶國家標準的跌落試驗要求。
總結圓弧卷邊的研制經驗,我們認識到,盡管圓弧卷邊卷層結構達到了要求,鋼桶的跌落性能有了明顯提高,但桶體三角區處仍是跌落滲漏的薄弱區,究其原因,還是焊縫搭邊(達10 – 16mm)在作怪。兩種焊縫形狀差異見下圖:
圖1 半自動焊機和自協焊機的焊縫示意圖
因此,要徹底解決鋼桶三角區滲漏問題,還需采用搭邊值小,焊縫薄的全自動焊機進行桶身縫焊。于是,工廠投資50余萬元購進南京礦山機械廠消化吸收的FN – 250型全自動縫焊機。其設計功率為250kVA,焊接搭邊僅為3mm,焊縫厚度接近母材,采用PC編程控制器控制焊機的程序動作,焊接電流在桶身縫焊起始、中途、結尾處能自動做出上下坡調整。設計生產能力可達到600只/小時。進廠后,經反復調試,焊成合格的桶身。由于其焊縫厚度接近母材,因此用這樣的桶身進行圓弧卷邊后,鋼桶基本上不會發生三角區滲漏的問題。
但是,由于焊機仿制過程中不可避免的一些缺陷,使得焊機的不少設計性能打了或多或少的折扣。例如:為避免產生半自動焊中常見的焊縫前段易焊裂,尾段易脫焊的缺陷,該焊機焊接電流曲線設計成馬鞍形。它半自動焊機的焊接電流曲線的區別見下圖。
圖2 半自動焊機焊接電浪曲線示意圖
圖3 自動焊機焊接電流曲線示意圖
其設計思想為:在開始焊接時,為避免電流過大產生焊裂,起始焊接電流為小于正常工作時的焊接電流;在焊接至焊縫尾端時,由于阻抗的變化,需用高于正常工作時的焊接流方能保證焊縫不脫焊。這一過程,由復雜的焊機可控硅(SCR)觸發角控制部分來完成。盡管設計者煞費苦心,但實際效果并不理想,焊縫前端開裂,尾端脫焊的現象仍時有發生。
再如,焊機雖表明使用國產熱軋鋼板也能達到較好的焊接效果,實際上,對于國產熱軋板的種種缺陷及磨邊剪板中常見的質量波動即便自動焊機也不能妙手回春,因而焊接結果總是不能令人滿意。
由于圓弧卷邊桶對桶身扳邊質量要求較高,原來一直采用的旋壓式的扳邊機已不能滿足要求,于是,我廠又投資70萬元購入廣東新會會城通用機械廠生產的焊縫壓邊切邊機、扳邊漲筋機、三合一裝配機。
焊縫壓邊切邊機設計工作機理為:焊好的桶身送到位后,在PC控制下,液壓油缸對桶身兩端超過母材厚度的縫焊經兩端的輥壓輪同時進行強力壓薄,然后另外的油缸驅動剪下焊縫鐵舌。此機的目的在于消除焊縫對卷邊處的影響,減少卷邊三角區的滲漏率。
扳邊漲筋機工作機理為:在PC控制下,主油缸首先分次漲出兩條大筋,然后主油缸驅動扳邊盤,對桶身進行縱向擠壓,從而完成桶身的扳邊。
三合一裝配機的工作機理為:將桶頂(底)臥放桶身兩端;傳輸鏈將其送到位后,裝配機兩大盤相向運動夾起桶頂(底)和桶身由慢至快旋轉起來;在凸輪機構的驅動下預卷首先進給,實現桶頂(底)的預卷;預卷完成后,由光電開關控制噴膠系統動作,對剛預卷完的桶頂(底)均勻噴上封縫膠;然后,第二、三卷邊輪依次動作,完成鋼桶的三重圓弧卷邊。
對這三臺中段設備,總結數年的使用經驗,我們有以下認識:
焊接壓邊修邊機對半自動焊機完成的焊縫(搭邊值達10 – 16mm)的壓邊效果不大。據測算,要實現焊縫處的明顯變薄,至少需百噸以上的沖擊力,而該機的滾壓力充其量不過十來噸。因此,用這樣的力量對搭邊10mm以上的焊縫進行壓薄,無疑是隔靴搔癢。因此,對寬搭邊的焊縫不能達到減少三角區滲漏的目的,而全自動縫焊機的焊縫即便不進行壓邊,其厚度也接近母材厚度,另外其焊舌也很小,用手砂輪即可輕易消除。在此情況下再使用壓邊修邊機無異于用高射炮打蚊子,真有點大材小用,因此該機對提高鋼桶防滲漏能力的作用不大。
扳邊漲筋機動作簡單明了。只是由于結構所限油缸行程過長,限制了工作速度的提高。另外,對不同厚度的桶身,為保證其圓弧卷邊質量,就需要不同尺寸形狀的扳邊,這就需要配備不同尺寸形狀,造價高昂的扳邊盤,較之旋壓扳邊,這種扳邊成本高。扳邊盤磨損后修磨也很麻煩。生產多品種時工人增加了反復卸裝調試工裝的輔助工作量,影響了車間的勞動效率。當然,這一缺陷不能歸咎于扳邊機生產廠家。
三合一裝配機把預卷、中卷直至成型三重卷邊及噴膠工序集中在一臺裝配機上完成。從設計角度來看,這種設計較之那種把預卷與終卷分開的模式能提高勞動生產率,但從制桶行業密封膠的密封機理上分析,就能有欲速則不達的感受。總結我們自己生產經驗并收集同行經驗,我們知道:三合一模式的裝配機,再配自動噴膠時,由于整個過程持續時間極短,噴出的封縫膠液不能馬上固化,在隨后的中卷、終卷過程中極易被擠出卷層,這樣就不能在圓卷邊的卷層中部形成有較好彈性并具有一定強度的橡膠密封條,從而影響到卷層的密封性能。經我們了解,凡圓弧卷邊桶跌落性能較好的生產廠家,大都把預卷噴膠工序作為一個單獨的工序。這,經預卷桶頂(底)轉入下工序前封縫膠有一段固化的時間形成具有一定強度與彈性的密封帶。
由于鋼桶設備生產廠家與鋼桶廠家之間缺乏技術交流而產生的弊端又一次反映在注定有缺陷的制桶設備上。(未完待續)
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