要先噴粉后封罐機粉裂問題已成為濾清器行業(yè)的難題。從零件尺寸、噴粉設(shè)備以及原料等方面進行了研究和探討，結(jié)合生產(chǎn)實際，找到了解決問題的關(guān)鍵，并在生產(chǎn)中取得了良好的效果。
濾清器制造過程中，因為產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊，其封口工藝為先噴粉后封罐。這樣的產(chǎn)品大多存在共同缺陷，就是封口時造成粉裂，這已經(jīng)成為制約生產(chǎn)的行業(yè)問題。
1 殼體成型方面的原因及改進
每月因此項質(zhì)量事故給公司帶來數(shù)萬元的經(jīng)濟損失。針對這個問題，技術(shù)人員深入現(xiàn)場，詳細(xì)觀察此類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程，同時反復(fù)對封口產(chǎn)品進行試驗，最終找到了導(dǎo)致此類產(chǎn)品粉裂的幾個因素：1.產(chǎn)品在封口過程中勾結(jié)厚度，以及零件配合尺寸的合理性；2.殼體授粉過程，噴涂設(shè)備噴涂粉末的均勻性能；3.粉的韌性、塑性問題。
1.1 塑性形變
濾清器產(chǎn)品封口的過程，是一個零件材質(zhì)塑性變形的過程。材質(zhì)彎曲時變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)與彎曲變形程度有關(guān)。
1.1.1 彈性彎曲
在外加彎矩的作用下，板料產(chǎn)生較小的彎曲變形，應(yīng)變和應(yīng)力僅發(fā)生在切向方向，由外區(qū)拉應(yīng)力過渡到內(nèi)區(qū)拉應(yīng)力，其間有一層纖維，其切向應(yīng)力為零，彈性彎曲范圍內(nèi)應(yīng)力中性層和應(yīng)變中性層是重合的，所以在變形區(qū)的內(nèi)外表面，應(yīng)力與應(yīng)變******。
由此，彈性彎曲的條件為：
R/t ≥1/2(E/α-1) ⑴
式中：R——彎曲件的內(nèi)表面圓角半徑；
t ——彎曲件厚度；
E——材料的彈性模數(shù)；
α——材料的屈服極限。
相對彎曲半徑（R/t） 是彎曲變形的重要指標(biāo)，R/t越小，變形程度越大。
1.1.2 彈-塑性彎曲和線性塑性彎曲
當(dāng)變形程度增大，一般材料的R/t 在5～200之間時，板料變形區(qū)處于線性塑性彎曲和彈-塑性彎曲，彈-塑性彎曲板料剖面的中心部分仍保留有很大的彈性變形區(qū)域。線性塑性彎曲時，中間彈性變形區(qū)所占比例極小。對于彈-塑性彎曲和線性塑性彎曲變形范圍內(nèi)切向應(yīng)力值為：
α=αs+D(εa-ε) ⑵式中：α——屈服極限；
D——硬化模數(shù)；
ε——與屈服極限相對應(yīng)的切向應(yīng)變；
εa——與αs相對應(yīng)的切向應(yīng)變；
αs——屈服強度。
1.1.3 立體純塑性彎曲
當(dāng)彎曲變形程度較大時，即R/t<5 時變形區(qū)變力應(yīng)變狀態(tài)由線性轉(zhuǎn)為立體狀態(tài)。
對與旋裝濾所有產(chǎn)品封口過程零件材質(zhì)都經(jīng)歷這三種過程, 都是依靠成形模具的型面對金屬板材進行成形，部分材料離開成形模具后，依靠材料內(nèi)的應(yīng)力作用使離開模具的材料完成變形，達到預(yù)期的要求。
在相對靜態(tài)下，材料內(nèi)各質(zhì)點之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，各個質(zhì)點都處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，各質(zhì)點之間不發(fā)生相對位移，材料也不變形。材料發(fā)生變形，是材料內(nèi)部的各質(zhì)點發(fā)生了相對運動位移，各質(zhì)點的相對運動是由于材料表面受到了面力的作用，也就是設(shè)備、模具對材料施加的外力。一般的金屬成型是依靠模具的型面對材料進行施壓成型，在考慮材料恢復(fù)和變形應(yīng)力的情況下，使金屬材料達到要求的形狀和表面質(zhì)量。而旋裝濾的封口不但要根據(jù)產(chǎn)品要求的形狀設(shè)定成形模具的型面，同時對離開模具后的金屬材料的運動趨勢和最終狀態(tài)也要加以控制，以達到預(yù)期的要求。因此在設(shè)定成形模具的型面時，在根據(jù)最終尺寸、形狀，計算、設(shè)計型面曲線的同時，必須充分了解材料離開模具后的變形、運動趨勢、材料內(nèi)各質(zhì)點相互作用力的方向。
掌握旋裝濾封口材料變形過程，是防止粉層裂及密封性的保證。
此類的封口是依靠模具在旋轉(zhuǎn)擠壓零件的過程中，利用金屬材料的塑性，使金屬材料沿模具的型面成型，離開模具的材料在應(yīng)力的作用下，依靠模具對后續(xù)材料的擠壓外力繼續(xù)成型。
1.2 針對成型過程的改進
因罐體外殼的成型過程會擠壓涂層導(dǎo)致粉裂缺陷，因此對成型過程進行以下改進。
1.2.1 頭道成型的改進
在成型過程中，重疊的板材在左側(cè)滾輪軸向旋轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的徑向擠壓下，板材沿滾輪的曲面成型。在成型過程中為防止變形的材料與殼體外表面發(fā)生嚴(yán)重的擠壓，并發(fā)生軸向的位移，破壞殼體表面的噴粉涂層，在成形時，需保證成型部分達到要求的同時，成型部分不與殼體外表面發(fā)生擠壓。對圖2而言，在滾輪的擠壓下，靠滾輪型面促使材料沿型面成型，同時控制離開滾輪的材料按照預(yù)定趨勢成型，在完成成型過程的同時，盡量避免封圈的成型末梢與殼體外表面發(fā)生嚴(yán)重的擠壓，使其向成型滾輪方向運動，如圖3所示。為達到上述成型的要求，對滾輪的型面曲線要求非常嚴(yán)格，不但考慮材料在型面內(nèi)的變形，也要考慮材料離開滾輪后的運動趨勢。通過多次設(shè)計和驗證，成功設(shè)計、制成了達到使用要求的滾輪。
1.2.2 二道成型的改進
為保證封口處產(chǎn)品的密封性，完成頭道成型后，必須進行滾輪二道擠壓成型，使變形部位各結(jié)合面緊密貼合，達到產(chǎn)品密封性的要求。在二道成型過程中，與頭道成型的基本過程相同，也是依靠滾輪的軸向旋轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，并在徑向的擠壓下，成型部位達到緊密的貼合。在擠壓過程中要盡量避免與殼體外表面接觸的部位發(fā)生軸向位移，只讓與殼體不接觸的部分材料發(fā)生軸向和徑向位移，以達到變形各結(jié)合面緊密貼合，而殼體外表面的涂層不受損傷。
為達到上述效果，不但對二道成型的滾輪曲面有很嚴(yán)格的要求，而且對頭道成型的型面及變形程度也有很高的要求，只有頭道與二道相互協(xié)調(diào)，才能達到******的封口狀態(tài)。在外觀涂層不出現(xiàn)裂紋的情況下，必須保證產(chǎn)品的密封性，因此在設(shè)計二道滾輪時，對產(chǎn)品的密封性要預(yù)以充分的保證。結(jié)合頭道滾輪的設(shè)計、驗證、制成了達到使用要求的二道滾輪。
1.3 防殼體外表面涂層裂紋的尺寸配合
除封口部位在擠壓成型過程中容易將涂層擠裂外，在封口成型的過程中，殼體表面如果發(fā)生較大的塑性變形，在塑性變形的過程中材料表面的晶體發(fā)生位移，容易引發(fā)表面晶體與涂層的分離，造成涂層的脫落和裂紋。以CLQ-87 產(chǎn)品為例，為減小勾結(jié)過程中殼體變形量，在封口外徑不變的情況下，需增大封圈定位塊的直徑，這樣產(chǎn)品在封口過程中勾結(jié)部分可提前接觸到定位塊，解決了殼體在勾結(jié)過程中勾結(jié)部分過度變形粉層脫落、粉裂問題。
2 粉末涂層方面的原因及改進
2.1 粉末涂層厚度不均勻的原因
由于生產(chǎn)旋裝濾的噴粉設(shè)備不存在自轉(zhuǎn)系統(tǒng)，噴粉過程中產(chǎn)品不能自轉(zhuǎn)，在噴粉過程有限距離內(nèi)，殼體不能夠均勻授粉。
經(jīng)測量可知噴粉厚度最小是50μm，******是150μm，粉層厚度差別大，在封口過程中殼體邊緣受力不均勻，導(dǎo)致粉裂。
此外在授粉過程中殼體在掛具上受到地鏈轉(zhuǎn)動震動，使殼體不停地晃動，此現(xiàn)象也會導(dǎo)致殼體授粉不均勻。
2.2 粉末涂層厚度的一致性改善
針對這兩種現(xiàn)象采取不同措施，首先設(shè)計專用掛具，讓殼體與掛具基本配合間隙很小，以CLQ-87為例：殼體直徑為（106.7±0.2）mm，掛具直徑為106mm，以防止殼體在授粉過程中晃動。
雖然在噴涂的過程中使用自動噴槍，系統(tǒng)采用自動反饋電流控制技術(shù)，上粉率高，涂層質(zhì)量均勻且優(yōu)異。但由于殼體結(jié)構(gòu)不同于平板工件，噴槍距離遠近不同，同樣會造成局部涂層的差異。
為彌補柱形殼體涂層不均的缺陷，添加了殼體自轉(zhuǎn)裝置，使殼體在授粉過程中可以轉(zhuǎn)動，均勻授粉，這樣保證了粉層厚度的均勻。
3 粉末涂料的影響
在旋裝濾產(chǎn)品中，所噴涂的粉末涂料對封口粉裂也有很大的影響，我們所噴涂的是有機粉末涂料，其成分和含量為硫酸鋇20％，環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂56％，鈦白粉20％，其余助劑4％。硫酸鋇可以提高粉層的硬度，環(huán)氧樹脂可以提高其柔韌性和上粉率，鈦白粉提高其光澤度。
對于先噴粉后封罐的產(chǎn)品，首先要做的是提高粉層柔韌性，如果柔韌性太差，在殼體封口變形過程中，粉層會因金屬型面變形而裂開，針對這個問題，尋找柔韌性好的配方比例，也是防止粉裂的關(guān)鍵。
4 結(jié)語
通過以上的分析和改進措施，過濾器產(chǎn)品的塑裂問題得到了解決。對于噴涂后有后續(xù)加工的產(chǎn)品，需要從產(chǎn)品的成型工藝、粉末涂層的厚度控制和粉末涂料配方的選擇等方面著手，才能全方位滿足特殊工藝產(chǎn)品的涂裝質(zhì)量要求。
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