專利名稱：帶槽拱型金屬爆破片的電化學腐蝕制造方法及設備的制作方法
專利說明帶槽拱型金屬爆破片的電化學腐蝕制造方法及設備 本技術(shù)領域涉及制造壓力容器的安全附件爆破片裝置領域，具體地說是一種帶槽拱型金屬爆破片制造方法及設備。爆破片裝置(爆破片及爆破片夾持器)是保證壓力容器安全使用的重要附件之一，其工作原理是當壓力越過設定的安全界限時，爆破片首先破壞打開，泄放壓力，從而保護整個壓力容器不致破壞。隨著安全保護的概念進步及壓力容器使用要求的提高，對爆破片的選用也越來越嚴格，表現(xiàn)為在確保性能前提下結(jié)構(gòu)要求簡單；爆破無碎片；爆破無火花。目前能夠滿足該要求的，只有拱型金屬刻槽爆破片，其原理為在金屬爆破片上制造出減弱槽(例如若干條由中心向其邊緣呈放射狀的減弱槽)，當壓力容器內(nèi)爆破壓力達到該爆破片設定爆破壓力時，爆破片因在減弱槽處發(fā)生大變形而沿減弱槽撕裂成若干片，以保證壓力的及時泄放。
1993年，大連理工大學丁信偉等人提出了《全開無碎片拱形帶槽金屬爆破片制造方法)》(專利號ZL 93 1 09577.8)，主要包括以下幾步①從金屬薄板上剪下圓形平膜片。②把膜片放置于平板形膜具的平面，再加上平直條形刀刃并施壓，在膜片上壓出由中心向四周呈輻射狀的四條壓槽。③利用液壓或氣壓把經(jīng)過壓槽后的膜片預拱至某個高度，使原膜片四條直形壓膜處正反兩面同時發(fā)生預縮現(xiàn)象，初步形成雙凹形減弱槽。④將膜片進行退火熱處理，若材料是不銹鋼，則處理溫度為1050～1090℃。⑤重復第3步或3、4步一次或若干次，加深雙凹減弱槽的深度，并使其拱面高度達到預定設計高度。⑥進行退火處理，消除殘余內(nèi)應力與形變硬化。
該工藝方法實現(xiàn)了刻槽拱形膜片的制造，但該工藝對壓槽刀具、加壓設備、熱處理設備及生產(chǎn)工期要求較高，在操作中也有一定的不足①為在平膜片上預制出減弱槽，需為不同口徑的膜片配備不同的專用刀具。②為在平膜片上預制出減弱槽，需要配備大型加壓設備；隨膜片厚度及直徑的增大，刻制減弱槽的難度迅速增大，對設備的要求也急劇上升。③為確保在預拱過程中減弱槽不被撕裂，需要多次進行熱處理；同時為保證熱處理過程中，金屬膜片不被氧化，需采用氣氛保護爐或真空爐，對熱處理設備要求較高；因金屬膜片為薄壁結(jié)構(gòu)，隨膜片直徑的增大，熱處理的難度也相應增大。④在預拱完成后，仍需最終熱處理，以消除殘余內(nèi)應力與形變硬化。⑤減弱槽的形狀相對固定，不能根據(jù)需要方便地更改。
造成以上不足的原因主要有兩個方面，一是不能在拱面上直接制造減弱槽，二是用機械方法壓制減弱槽。因此，解決問題的關鍵在于找到在拱面上用非機械方法直接制造減弱槽的方法。本發(fā)明的目的提供了一種全新的加工工藝方法，基本思路是在膜片上預制刻槽保護膜板并將膜片直接預拱至設定高度；在130℃～400℃溫度范圍熱處理消除殘余應力；采用電化學腐蝕的方法，在預設的位置刻出預定形狀和深度的減弱槽。
為實現(xiàn)上述目的，設計一種帶槽拱型金屬爆破片制造方法，其特征在于包括以下工藝步驟A.剪切膜片坯片從薄板上剪下圓形平片；B.制保護模板膜片涂覆一層絕緣薄膜，在絕緣膜上制造出減弱槽形狀的保護膜板；C.膜片成型拱起利用液壓式氣壓作用于膜片，將膜片成型拱起；D.熱處理工藝溫度為130℃-400℃；E.電化學腐蝕刻槽工藝將膜片置入電解槽液內(nèi)，電解腐蝕出預設的減弱槽。為實施步驟E而專門設計的設備，其特征在于在不導電的容器內(nèi)注入食鹽與水溶液重量比1∶5做為電解液，電源采用可調(diào)的直流電壓，保護膜板的待雕刻膜片與電源陽極相連，與待雕刻膜片形狀一致所帶有篩眼的金屬片與電源陰極相連，待雕刻膜片與帶有篩眼的金屬片在電解槽內(nèi)固定，陽極的待雕刻面正對陰極，使電解液通過陰極上的篩眼不斷地循環(huán)，接通電源，在恒定的電壓下雕刻。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用非接觸的電化學腐蝕方法在拱形金屬膜片上直接刻制減弱槽。膜片可一次起拱至預定形狀，無需中間退火熱處理；較低的熱處理溫度(130℃～400℃)導致對熱處理設備要求很低，不再需要昂貴的氣氛保護爐或真空爐；刻槽無需專用膜具，避免了機械刻槽膜具和設備的大量投入；刻槽保護膜板制作簡單，減弱槽形狀可方便迅速地根據(jù)要求改變；使用食鹽的水溶液作為電解液，對環(huán)境不造成污染；在電解刻制減弱槽過程中，不會在減弱槽處引起額外的應變硬化，無需最終退火熱處理。成本低，投資少，值得推廣和應用。

圖1是本發(fā)明創(chuàng)造的工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明創(chuàng)造的電化學刻槽構(gòu)造圖。
參見圖1，1為剪切膜片坯片，從薄板上剪下圓形平片(或矩形或其他形狀平片)，簡稱膜片。2為制保護模板，從膜片上涂覆一層絕緣薄膜，在絕緣薄膜上制造出減弱槽形狀，使待刻槽處暴露出金屬本體。該層帶有減弱槽形狀的絕緣薄膜稱為保護膜板；保護膜板保護不刻槽處不受腐蝕，同時形成減弱槽的邊界形狀，3為模片成型拱起，利用液壓或氣壓作用于膜片上，將膜片拱起至設計高度；保護膜板可根據(jù)需要位于膜片的凸面或凹面上，4為熱處理工藝，消除膜片成型起拱過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力，熱處理溫度根據(jù)膜片厚度及起拱的高度，可在130℃～400℃中選擇，保溫時間可根據(jù)膜片厚度及熱處理裝爐量來決定，但不得低于30分鐘。熱處理爐有效工作區(qū)溫差不得大于±5℃，5為電化學腐蝕刻槽工藝，將膜片置入電解槽液內(nèi)，電解腐蝕出預設的減弱槽。去除膜片表面的保護膜板，即得爆破片成品。這些制造技術(shù)對本專業(yè)的人來說還是比較清楚的。
圖2給出了電化學腐蝕刻槽構(gòu)造圖，6為容器，7為電解液，8為直流電壓，9為待雕刻模片，10為陽極，11為帶有篩眼的金屬片，12為陰極。在不導電的容器內(nèi)注入食鹽的水溶液(1∶5重量比)，做為電解液；電源采用直流電源，該電源提供在一定范圍內(nèi)可調(diào)的直流電壓，以根據(jù)需要設定所需的電解電流大小；將制好保護膜板的待雕刻膜片與電源陽極相連；以與待雕刻膜片形狀一致的帶有篩眼的金屬片作為陰極或與電源陰極相連；將作為陰、陽極的膜片固定，以保證在雕刻過程中相對位置不變，陽極的待雕刻面正對陰極，另一面不得接觸電解液或以某種方式與電解液隔開；陰極的形狀與待雕刻膜片的形狀盡量一致，但可稍加調(diào)整以控制減弱槽深度在徑向上的變化。將陰、陽極浸沒入電解液，使電解液通過陰極上的篩眼不斷地在循環(huán)，接通電源，在恒定的電壓下雕刻。在電腐蝕的整個過程中，陽極和陰極必須保持平行和距離不變。在設定的電壓下，經(jīng)過預設的電腐蝕時間，取出刻槽金屬膜片，去除保護膜板即可得到最終的爆破片成品。這種電腐蝕化學技術(shù)對本專業(yè)的人來說是清楚的。[實施方式]實施例1儲氣罐使用的刻槽反拱形金屬爆破片設計壓力為1.94Mpa，泄放通徑為DN40。經(jīng)計算，選用厚度為0.4mm的不銹鋼板板材。爆破片設計拱高8.10mm，保護膜板為從中心向四周輻射的四條放射線，刻槽深度0.25mm。
首先從薄鋼板上剪下直徑Φ76的膜片，在其上涂覆保護膜板，其上預制“十”字形減弱槽線。將已完成保護膜板的膜片置于夾持器內(nèi)，與壓力源連接，保護膜板一面對著壓力源方向。對膜片施以液壓，將膜片拱高至設計拱高。將膜片置于烘箱內(nèi)進行穩(wěn)定化熱處理。200℃下保溫1小時，到溫入爐，保溫結(jié)束取出空冷。將膜片與電解槽的陽極連接，電解槽陰極做成與膜片形狀一致。拉通直流電源，開始電化學腐蝕刻槽。在腐蝕過程中，維持陰陽極之間電解液的不斷循環(huán)并保持膜片與陰極的平行與距離。在腐蝕時間到后，關閉電源，取出膜片并清潔，即得成品。
實施例2儲氣罐使用的刻槽反拱形金屬爆破片設計壓力為0.93Mpa，泄放通徑為DN40。經(jīng)計算，選用厚度為0.27mm的不銹鋼板材。爆破片設計拱高7.70mm，保護膜板為從中心向四周輻射的四條放射線，刻槽深度0.20mm。
首先從薄鋼板上剪下直徑Φ76的膜片，在其上涂覆保護膜板，其上預制“十”字形減弱槽線。將已完成保護膜板的膜片置于夾持器內(nèi)，與壓力源連接，保護膜板一面對著壓力源方向。對膜片施以氣壓，將膜片拱高至設計拱高。將膜片置于烘箱內(nèi)進行穩(wěn)定化熱處理。165℃下保溫2小時，到溫入爐，保溫結(jié)束取出空冷。將膜片與電解槽的陽極連接，電解槽陰極做成與膜片形狀一致。接通直流電源，開始電化學腐蝕刻槽。在腐蝕過程中，維持陰陽之間電解液的不斷循環(huán)并保持膜片與陰極的平行與距離。在腐蝕時間到后，關閉電源，取出膜片并清潔，即得成品。
實施例3液化槽車使用的刻槽反拱形金屬爆破片設計壓力為0.94Mpa，泄放通徑為DN25。經(jīng)計算，選用厚度為0.12mm的不銹鋼板材。爆破片設計拱高5.3mm，保護膜板為從中心向四周輻射的四條放射線，刻槽深度0.07mm。
首先從薄鋼板上剪下直徑Φ38的膜片，在其上涂覆保護膜板，其上預制“十”字形減弱槽線。將已完成保護膜板的膜片置于夾持器內(nèi)，與壓力源連接，保護膜板一面對著壓力源方向。對膜片施以氣壓，將膜片拱高至設計拱高。將膜片置于烘箱內(nèi)進行穩(wěn)定化熱處理。200℃下保溫1小時，隨爐升溫，保溫結(jié)束爐冷至室溫。將膜片與電解槽的陽極連接，電解槽陰極做成與膜片形狀一致。接通直流電源，開始電化學腐蝕刻槽。在腐蝕過程中，維持陰陽極之間電解液的不斷循環(huán)并保持膜片與陰極的平行與距離。在腐蝕時間到后，關閉電源，取出膜片并清潔，即得成品。
權(quán)利要求
1.一種帶槽拱型金屬爆破片制造方法，其特征在于包括以下工藝步驟A.剪切膜片坯片從薄板上剪下圓形平片；B.制保護模板膜片涂覆一層絕緣薄膜，在絕緣膜上制造出減弱槽形狀的保護膜板；C.膜片成型拱起利用液壓式氣壓作用于膜片，將膜片成型拱起；D.熱處理工藝溫度為130℃-400℃；E.電化學腐蝕刻槽工藝將膜片置入電解槽液內(nèi)，電解腐蝕出預設的減弱槽。
2.為實施步驟E而專門設計的設備，其特征在于在不導電的容器內(nèi)注入食鹽與水溶液重量比1∶5做為電解液，電源采用可調(diào)的直流電壓，保護膜板的待雕刻膜片與電源陽極相連，與待雕刻膜片形狀一致所帶有篩眼的金屬片與電源陰極相連，待雕刻膜片與帶有篩眼的金屬片在電解槽內(nèi)固定，陽極的待雕刻面正對陰極，使電解液通過陰極上的篩眼不斷地循環(huán)，接通電源，在恒定的電壓下雕刻。
全文摘要
本技術(shù)領域涉及制造壓力容器的安全附件爆破片裝置領域，具體地說是一種帶槽拱型金屬爆破片制造方法及設備。其特征在于包括以下工藝步驟A.剪切膜片坯片、B.制保護模板、C.膜片成型拱起、D.熱處理工藝、E.電化學腐蝕刻槽工藝。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用非接觸的電化學腐蝕方法在拱形金屬膜片上直接刻制減弱槽。膜片可一次起拱至預定形狀，無需中間退火熱處理；較低的熱處理溫度(130℃～400℃)導致對熱處理設備要求很低，不再需要昂貴的氣氛保護爐或真空爐；刻槽無需專用膜具，成本低，投資少，值得推廣和應用。
文檔編號F16K17/00GK1415881SQ0213739
公開日2003年5月7日 申請日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
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