第四篇金属包装容器结构设计与制造

1、第4篇 金属包装容器结构设计与制造,12 金属容器结构设计与制造,12.1 概述 12.1.1 金属容器类型及其结构特性 12.1.1.1 金属容器的分类方法 1. 按容器形状分类 圆形、方形、椭圆形、扁圆形、梯形、马蹄形等以及圆柱形、圆台（锥）形、棱柱形、棱台（锥）形等。,2. 按容器的结构特点分类 主要有两片罐和三片罐。 3. 按容器材料分类 主要有马口铁（镀锡薄钢板）、白铁皮（镀锌薄钢板）、黑铁皮、铝合金、不锈钢以及塑铁复合材料和纸铁复合材料容器等。 4. 按容器功能分类 主要分为密封容器和非密封容器两大类。 5. 按容器开口方式分类 主要有开口式、中口式和闭口式三类。,12.1.2 基

2、本结构特征 金属包装容器从力学角度看，都属于薄壁容器。按其填充后的受力情况又可分为内压容器、外压容器和常压容器（工作压力 70 10-3MPa） 。因此，在容器设计时应根据其受压情况进行一定的强度、刚度验算，或通过实验进行检测。当强度、刚度不满足实用需要时，采用添加加强结构的手段来提高容器的强度和刚度，必要时可增加容器的壁厚。 另外，金属包装容器的成型方式常采用焊接（罐身）和多重卷封（罐盖和罐底）工艺。在运输过程中，若受到冲击，这些连接部位可能会出现开裂现象。这一点在结构设计与制造工艺设计时应当加以高度重视。,12.212.3 金属容器基本制造工艺 （自学，一般了解）,13 金属罐的结构设计与

3、制造,13.1 二片罐 13.1.1 二片罐引述 13.1.1.1 二片罐发展简史 20 世纪 40 年代英国人将冲压技术用于罐头容器的生产，制造出了铝合金浅冲罐（比如有些罐身与罐底为一体的罐头）。在 20 世纪 60 年代，英国的一些企业又研制出了冲拔拉深法（DRD 法）和变薄拉深法（D&I 法）等制罐工艺。同时，美国在一些企业开发出易拉盖制造技术。从而使得二片罐得到了广泛的应用。,铝及铝合金是金属容器制造中的第二大耗材，其特点是资源丰富、重量轻、易加工、耐腐蚀等。同时它又是一种极为重要的工业原料。近几十年来，由于对铝材需求的不断增长，铝的价格也直线攀升。另外，欧洲是一个贫铝地区，铝的价格飞

4、涨对欧洲制罐企业产生了巨大的压力。因此，20 世纪 70 年代末起，欧洲的一些企业相续开发出的钢二片罐。目前，钢二片罐和铝二片罐在欧洲市场上呈平分天下之势。,13.1.1.2 二片罐的分类,13.1.2 二片罐的结构 13.1.2.1 二片罐的结构特点 二片罐的结构特点主要有以下 4 个方面： 1. 二片罐是采用适当的冲压工艺，使圆形板坯经若干次冲压拉伸后成型的。其罐身完整、光滑、无接缝。 2. 罐底与罐身浑然一体，无需卷封组装。 3. 二片罐的造型多为圆柱体，但其靠近罐盖与罐底的部位可以进行适当的变形，以增加容器的力学性能和提高美观性。 4. 二片罐多采用易开结构，从而方便了用户使用。,1、

5、罐身无接缝； 2、外壁光滑无缝，印刷效果好； 3、两片罐质量轻； 4、成型工艺简单、生产率高。,13.1.2.2 二片罐的结构形式 1. 二片罐容器的结构要素 二片罐由罐身、罐底、罐盖（图中未示出）、罐身上缘和罐身下缘组成。,罐身 其作用是作为容器的主体，形状多为圆柱形，也有椭圆形甚至圆角矩形。对于变薄拉伸罐，由于工艺的限制，其形状均为圆柱形。 罐底 其作用主要是支撑整个容器，形状通常为圆形。对于变薄拉伸罐，由于一般用来包装含汽饮料，所以其形状基本上均为内凹的圆拱形。 罐身上缘 其主要作用是连接罐身与罐盖。对于拉伸罐，这一部分通常不太明显，而对于变薄拉伸罐，通常采用缩口方式。其目的一方面是提高

6、罐子的强度与刚度，改善罐子的造型；另一方面是缩小罐口的表面积，以减少被包装的饮料与空气的接触面积。 罐身下缘 其主要作用是连接罐身与罐底，同时提高罐子的强度与刚度。,2. 二片罐容器的底部结构 3. 二片罐上缘部分结构 （自学，一般了解）,13.1.3 二片罐的设计 13.1.3.1 制罐材料的选择 拉深罐的原材料有镀锡板、涂料镀锡板、黑铁皮、涂料无锡板、铝合金薄板，等。而浅拉深罐的材料则主要选用无锡板或涂料无锡板。深拉深罐由于材料变形量大，通常仅选用铝合金板。目前，也常常采用镀锡板来生产深拉深罐。 变薄拉深罐在生产过程中材料的变形量最大，因此常采用铝合金板或镀锡板来制造。,13.1.3.2

7、二片罐的结构设计 二片罐的罐型、尺寸及封口形式均受到制罐设备的限制，因此，与其说是设计，不如说是造 型。通常，根据容器所要包装的内容物及相应的标准来选择一种罐型、尺寸和封口形式。设计者所做的具体设计实际上仅为装潢设计。 在罐型选择上，应考虑经济原则，即尽可能地节省材料且加工方便。因此，圆柱形罐应当为首选。 尺寸选择的主要依据是内容物的包装量。 封口形式常常需要考虑到内容物的物理特性。通常，二片罐的封口形式均为易开式，若内容物为固体或半固体，则可能考虑侧开式；若内容物为流体，则只能选择顶开式。,1、罐身：罐身由侧壁、罐底和口缘三部分构成。,1）截面形状与壁厚 浅拉罐多为圆形、椭圆形、方形、偏圆形的罐身； 深冲罐和变簿拉伸罐多采用圆形截面。 两片罐的承压强度按圆筒形压力容器进行。,式中：p：罐的内压力，MPa； D：罐内径，cm； t：罐身壁厚，cm。,2）口缘、罐底 罐口缘部分的结构有直筒翻边、缩径翻边、双缩径翻边和三缩径样翻边等几种形式。 3）罐身的规格尺寸 一般原则是选用批量生产的标准容器。,2、罐盖 1）按罐身的截面形状决定罐盖的外形； 2）开启方式多为切开式和拉开式罐盖结构； 3）与罐体组封的方式多为二重卷边； 4）盖面应有埋头结构。,13.1.3.3 二片罐用料计算 （自学，一般