金屬包裝罐的傳統(tǒng)制作方法是:先將鐵皮平板坯料裁成長方塊,然后將坯料卷成圓筒(即筒體)再將所形成的縱向接合線錫焊起來,形成側(cè)封口,圓筒的一個端頭(即罐底)和圓形端蓋用機械方法形成凸緣并滾壓封口(此即雙重卷邊接縫),從而形成罐身;另一端在裝入產(chǎn)品后再封上罐蓋。由于容器是由罐底、罐身、罐蓋三部分組成,故稱三片罐。這種制罐方法150多年來,基本上無多大變化,只是自動化程度和加工精度等方面大為提高,近年來又將側(cè)封口的焊縫改為熔焊。
70年代初出現(xiàn)了一種新的制罐原理。按照這一原理,罐身和罐底是一個整體,由一塊圓形的平板坯沖壓而成的,裝入產(chǎn)品后封口,此即二片罐。這種罐有兩種成型方法:沖壓——變薄拉伸法(即沖拔法)和沖壓——再沖壓法(即深沖法)。這些技術(shù)本身并不是新的。沖拔法早在第一次世界大戰(zhàn)中就已用于制造彈殼,制罐與之不同的是使用超薄金屬和生產(chǎn)的速度高(年產(chǎn)量可達數(shù)億個)。
1 三片罐的制造
制作過程是:用剪切機將卷材切成長方形板材;涂漆和裝演印刷;切成長條坯料;卷成圓筒并焊側(cè)縫;修補合縫處和涂層;切割筒體;形成凹槽或波紋;在兩端壓出凸緣;滾壓封底;檢驗及碼放在托盤上。
①筒體的加工。關(guān)鍵工序是卷曲成形和焊側(cè)縫。側(cè)縫的封合方式有錫焊法、熔焊法和膠接法三種。
錫焊罐的錫焊料一般由98%的鉛和2%的錫組成。將平板坯卷成圓筒的筒體制作機是與進行錫焊的側(cè)縫封合機成對使用的。筒體制作機內(nèi),板坯的邊緣經(jīng)清洗并彎成鉤形,這樣在形成圓筒時便于固定。然后筒體經(jīng)過側(cè)封口機,加上溶劑和焊料,用瓦斯噴槍預(yù)熱封口區(qū),通過縱向錫焊滾輪,進一步加熱使焊料流滿接縫,之后用旋轉(zhuǎn)刮輥將主要以滴狀存在的多余的焊料清除干凈。
熔焊是利用自耗線電極原理,采用電阻焊工藝。較早期的熔焊系統(tǒng)是采用大的搭接,將鋼的溫度提高到熔點,并在較低的滾輪壓力下焊接。最新的焊機采用小搭接量(0.3~0.5mm),金屬溫度剛低于熔點,但要提高焊接滾輪壓力,將兩搭接面鍛壓在一起
焊縫破壞了內(nèi)表面原來的或涂漆的光滑表面,使得在焊縫的兩面都存在暴露的鐵、氧化鐵和錫。為了防止產(chǎn)品受到污染和焊縫受到產(chǎn)品的侵蝕,在大多數(shù)情況下側(cè)封口都需要加涂層保護。
只裝干燥產(chǎn)品的罐的側(cè)封口可以采用膠接法。即用尼龍帶粘貼縱向接縫,尼龍帶在圓筒成型后熔化并凝結(jié)。其優(yōu)點是能使原來的邊緣得到了完全的保護,但只能用于無錫鋼(TFS),因為錫的熔點接近塑料的熔化溫度。
②簡體的后加工。在簡體的兩端還必須加工凸緣,以便安裝端蓋。對于加工食品罐,在處理過程中罐可能要承受外部壓力,或者在存放期間內(nèi)部處于真空狀態(tài)。為了增加罐的強度,簡體表面可能還要制作加強筋。這個工藝過程稱作壓波紋。為提高生產(chǎn)效率,制淺容器的圓簡長度往往為兩至三個罐身長,這時,第一道工序要切斷圓筒,傳統(tǒng)的做法是,成型前板坯在切割機(刻痕機)上作不斷開的切割。但是、近來由于為兩片罐生產(chǎn)而開發(fā)的罐修整剪切機的出現(xiàn)。
2 兩片罐的制造
制造兩片罐的兩種成型方法均采用金屬板成型法。這種方法是以在復(fù)合應(yīng)力作用下,通過晶體結(jié)構(gòu)重新排列而表現(xiàn)出的金屬“流動性”為基礎(chǔ),而且在這一過程中材料不應(yīng)發(fā)生斷裂。
①沖壓成型。即利用沖壓機的一個沖頭將一塊平板沖進圓柱形的沖模中,從而使平板變形而成圓筒。在初始沖壓后形成的杯的直徑,可以應(yīng)用再沖壓工序來縮小。再沖壓工序用一沖壓套筒代替沖模,安裝在沖頭與沖杯內(nèi)徑之間。等面積規(guī)則決定了伴隨直徑縮小的是高度的增加,再沖壓工序可再重復(fù)一次,書直徑在一定的極限范圍內(nèi)逐漸縮小,并避免金屬發(fā)生斷裂。
②杯壁的變薄拉伸。沖壓后的圓柱形杯被套在沖頭上,沖頭沿軸向擠進一個模具,該模具與沖頭之間的間隙小于杯壁的厚度,這樣在直徑保持不變的情況下,壁厚就得到減薄。變薄后筒體的金屬體積等于變薄拉伸過程中杯的金屬體積,也等于原始板坯的金屬體積。在罐的制造中,這個過程要重復(fù)兩次或三次,帶杯的沖頭先后通過一系列模具,一次沖程通過一個模具。將經(jīng)沖壓的林安裝到?jīng)_頭上最方便的方法,是在第一次變薄拉伸之前,進行一次再沖壓操作。