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  • 双层金属保温容器同步液胀技术的研究及应用项目简介
  • 文章来源:更新时间:2015/6/17
  • 本项目负责人为揭阳市兴财金属制品有限公司林耿兴、林积财正、副董事长,主要参加人员有张剑波、刘俊歆、罗永红、胡青球、李鹏,主要负责成形方法、成形设备、成形模具、胀形液体的密封和产品试制等方面的工作。
          华南理工大学方面以夏琴香教授为代表,主要参加人员有袁宁讲师、霍育林、王甲子、张帅斌、陈健安、周思聪等硕士研究生,主要负责液胀成形理论、工艺参数优化、有限元数值模拟及技术工作总结报告的撰写。
    项目完成人的基本情况如下表:
    项目技术领域:本项目的核心技术之一是须对双层金属保温容器的内层和隔热层同步加压,并在成形过程中保持压力相等。要保持压力相等,根据液压基本原理,应采用同一个液压源,分两个液压通道对双层液压保温容器的内层和隔热层进行充液,由第一液压通道的液压对双层金属保温容器的内胆形成液压支撑,第二液压通道的液压对双层金属保温容器的壳体形成朝向凹模型腔上的可成形浮雕图案或文字的凹腔进行液压胀形,这样可在保护内层金属不发生变形而外层金属发生特定变形的前提下,一次性液胀成形出具有浮雕图案或文字的双层金属保温容器。本项目的核心技术之二是模具型腔采用精加工后进行特殊化处理,将凹模型腔先调质到硬度为HB230进行精加工,再对模具表面进行氮化处理到硬度为HRC58~60,然后再进行线切割,这样可避免模具型腔在线切割后容易变形的现象,避免胀形后产品出现合模线,从而大大降低了废品率。
     项目成果如下:
    1、双层金属保温容器同步液胀成形技术,突破了采用传统胀形工艺的局限,完整成形出外壳带有各种异形浮雕图案、外观精美的双层金属保温容器时可保持内胆形状不变,属于双层金属保温容器制造技术的重大突破。
    2、项目研究了双层金属保温容器同步液胀成形时等面积趋球塑性变形机理,建立了同步液胀力、分瓣式模具分块间开模间隙及锥度等工艺及设计参数的计算公式,解决了双层金属保温容器同步液胀过程数值模拟关键技术,获得了胀形液体压力对产品成形质量的影响规律,丰富了液压胀形理论,具有较高的理论水平和学术价值。
    3、项目通过对坯料结构的特殊设计,以增加底部折叠部分尺寸来实现材料的补充,以避免传统管件液胀时在轴向上加力而防止坯料减薄对双层金属保温容器的内胆和内胆及外壳的口部尺寸产生影响的缺陷,对生产实践有重大的指导意义。
    4、项目提出采用自锁液压聚氨脂技术进行胀形液体的密封,改造出成形设备四台,使液胀生产设备的操作得到简化,减少了机械故障,延长了设备的使用寿命,为解决胀形液体密封问题提出了合理可行的方法和手段。
    5、项目提出的模具型腔采用精加工后特殊化处理(对模具进行特殊的氮化处理)再进行线切割工艺,避免了模具在线切割后容易变形的现象,研制出模具四套,解决了目前国内外模具制造过程中的一大技术难题。
    6、取得了4项外观设计专利的授权,已获得受理的发明及实用新型专利申请各1项。制造的产品分别经广东省质量监督不锈钢制品揭阳检验站和SGS Hong Kong Ltd检测,性能指标优于国家轻工业标准QB/T 2332-97。
    项目的经济效益分析:本项目组最新研发出的具有自主知识产权的可实现外壳带浮雕图案的双层金属保温容器的完整制造技术。外层带浮雕图案的双层金属保温容器是金属塑性成形技术、外观设计、模具设计和制造、真空技术和焊接技术的结晶,是根据市场的需求应运而生的一种新的生产技术。
    由于双层金属保温容器同步液胀技术可以生产出传统生产工艺(技术)所无法生产出来的各种精美的异形外观、图案、文字等优势,在进行详细的市场分析调查和客户需求的基础上,揭阳市兴财金属制品有限公司在双层金属保温容器同步液胀技术项目实施的前一阶段,将针对国内外的各项重大活动、体育赛事及世界各地人民的生活习惯、重要节日、庆典进行一系列有针对性的开发、设计。目前,已有十来项设计得到了国内外客户的大量意向性订单,市场潜力巨大。如:针对2008年北京奥运会和2010年世界杯足球赛而设计的外表精美、形状像足球、篮球、排球及其它体育用品的真空保温产品。公司已分别于2007年5月10日及2007年8月7日与Reaper Household Development Ltd.(伟柏家用发展有限公司)签订1.25L足球、排球及篮球形咖啡壶各3万只(共计9万只)及4万只(共计12万只)的合同,合同总金额为210万美元;并内销上述各类咖啡壶8千余只,销售额约72万元。公司预计在该项目实施后(2007年8月~2008年7月)将增加销售收入1600余万、新增赢利350万元、为国家新增税收150万、新增创汇200万美元,并保持15%左右的增幅。表1给出了一条真空保温容器生产线所需添置的主要设备和价格。
    项目的社会效益:市场上常见的双层金属保温容器是容积为0.28~2.2升规格的各种不锈钢真空保温杯、保温瓶、咖啡壶、鸭嘴壶、宽口瓶、旅行瓶、学生瓶等,为推陈出新、赢得用户的喜爱,产品开发商的普遍做法是将不锈钢真空保温容器的外壳进行抛光、砂光处理或喷涂各种颜色。而本项目组在对同步液胀成形技术、密封技术、模具制造技术等取得突破性发展的基础上,创新性地将精美的外观设计和艺术工艺设计相融合,使得采用传统方法无法生产出来的外壳带有精美图案、文字等双层金属保温容器可以很容易地实现批量生产,从而及时地满足了人们对文化、艺术、观赏等方面的迫切需求。本项目的社会效益主要表现在:
    ① 双层金属保温产品同步液胀技术的研发理念是设计和制造出具有实用性、艺术性、观赏性、纪念性等多重特性的双层金属保温工艺产品,使产品的附加值和科技含量得到了大幅度提高。
    ② 由于实现了对产品的里层和外层进行同步加压一次成形,使生产工序大大简化,降低了废品率,减少了原材料消耗。初步估计将节省5%~8%的不锈钢原材料和降低10%~15%的生产成本,从而极大地提高了产品的市场竞争力。
    ③ 由于产品技术含量的提高和实用性、艺术性、观赏性、纪念性等多项特性,使产品的市场占有率迅速提高,同时使产品的品牌价值将得到大幅升值(公司目前已在18个国家进行了商标注册,产品品牌已全面走出了国内市场,在国际市场取得了一定的知名度)。
    ④ 由于国内外原材料价格日益高涨和人民币升值给我国出口制造型企业造成了空前的生存压力,制造业产品的利润空间一天天缩小,特别是低技术含量、劳动密集型企业更是面临着严峻考验。双层金属保温容器同步液胀技术的研发不但提高了产品的技术含量和产品附加值,而且使企业在对生产工艺、技术革新方面等走在了同行的前列,大大拓展了企业的发展空间。
    ⑤ 本项目所研制成功的同步液胀技术除可用于双层金属保温容器的制造外,还适用于汽车、航空、航天和管道等行业的沿构件轴线变化的圆形、矩形或异型截面空心构件的制造,如汽车的排气系统异型管件、非圆截面空心框架如副车架、仪表盘支架、车身框架、空心轴类件和复杂管件等

     
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