Типы и конструкторские решения металлических банок

В США размеры банок обычно обозначают трехзначными числами, например, 307 х 113. Первая цифра указывает число дюймов, а две другие — шестнадцатые доли дюйма. Таким образом, «307 х 113» обозначает банку размером 3 ⁷/₁₆ х 1 ¹³/₁₆ дюйма. В соответствии же со стандартами, установленными Международной организацией по стандартизации (ISO), диаметр крышки и высоту банки следует округлять до бли­жайшего целого миллиметра, и Институт жестянобаночной промышленности (Can Manufacturers Institute, г. Вашингтон) рекомендует производителям банок в США также перейти к этой системе. Таким образом, размеры банки 307 х 113 будут описы­ваться как 87 х 46 мм.

Наиболее скоростные автоматы по производству корпусов и концов банок, могут выпускать до 2500 единиц продукции в минуту. Обычно банки поставляются на фа­совочные предприятия в бумажных мешках. Концы упаковываются в бумажные труб­ки. В других случаях производится доставка банок в упаковке, пригодной для даль­нейшего транспортирования (то есть коробки из гофрированного картона, в которых поставляются банки, используются повторно уже для доставки фасованной продук­ции). Крупным заказчикам банки поставляются уложенными на поддоны (при этом слои банок отделяются друг от друга слоем низкосортного картона и полностью обо­рачиваются пленкой или бумагой). Наиболее крупные потребители банок использу­ют грузовые вагонетки, из которых банки подаются на линию по производству кон­сервов с помощью конвейера.

Для расформирования штабеля грузов на поддоне фасовочными предприятиями применяется автоматическое оборудование. И хотя постоянно появляются новые виды металлических банок, большинство банок большого объема имеет стандартные характеристики, что и делает возможной автоматизацию (табл. 10.4).

Банки должны быть герметичными, при испытании сжатым воздухом должны выдерживать избыточное давление 0,05 – 0,1 МПа в зависимости от их размеров.

Банки должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать без нарушения герметичности внутреннее давление при стерилизации и охлаждении консервов, наружное давление при создании вакуума внутри и другие внешние воздействия.

Поперечные швы должны быть гладкими, без наката, подрезов и морщин. Внутренние поверхности банок могут быть лакированными и нелакированными. Для некоторых видов консервов банки изготовляют только с лакированной внутренней поверхностью. Наружные поверхности банок могут быть лакированными или литографированными.

Внутренняя поверхность лакированных банок должна быть гладкой, глянцевой, без царапин и других нарушений лакового покрытия, без пузырей. Допускается неравномерность толщины лаковой пленки в пределах 2 мкм. Внутренняя и наружная поверхности нелакированных банок должны быть гладкими, без трещин, царапин и ржавчины.

На поверхности банок допускаются легкая матовость; поверхностные точки диаметром до 1 мм; легкие царапины, не нарушающие цельности банок; крупинки олова и пузырьки диаметром не более 2 мм в количестве не более трех пузырьков на банку. В местах нахлестки в угловых швах с внутренней стороны банки допускаются наплывы припоя общей площадью не более 50 мм².

Уплотняющий материал не должен выступать из-под закаточного шва ни снаружи ни внутри банки. У фигурных банок резиновая прокладка может незначительно выступать из-под закаточного шва. Отбортованные края банки должны быть одинаковой ширины и не иметь трещин или вмятин [7].

Как уже было сказано ранее, по способу изготовления банки делятся на сборные и цельноштампованные, по форме – на цилиндрические и фигурные.

Элементы банки.

Сборная жестяная банка имеет, как правило, цилиндрическую форму и состоит из трех частей: донышко 3 и крышка 1 присоединяются к отбортованному корпусу 2 с помощью закаточного шва (рис. 3).

Корпус банки образуется при свертывании в цилиндр прямоугольной заготовки (бланка), на которой предварительно загибаются края; последующего склепывания этих краев «в замок» и пропайки продольного шва припоем. Такой шов состоит из четырех слоев жести, плотно прилегающих друг к другу и только на концах корпуса он делается внахлестку. Последнее позволяет иметь в углошве (месте пересечения продольного шва с поперечным) только 7 слоев жести, что облегчает отбортовку корпуса и последующую его закатку, а также создает условия для получения герметичного углошва.

Рис. 3. Конструкция сборной жестяной банки

Для получения продольного шва «в замок» у заготовки-бланка с правой стороны обрубают уголки, а с левой – заготовку просекают в двух местах. Затем образовавшиеся поля между просеченными и обрубленными уголками загибают в противоположные стороны под углом ≈145 º.

При свертывании бланка в цилиндр край поля служит упорной базой. Для создания постоянства этого упора левое поле целесообразно делать примерно на 0,5 мм шире правого. При этом внутри шва образуется профильный канал, по которому в процессе пайки из шва отводятся газы. Канал заканчивается у границы нахлестки внутри корпуса, что предотвращает появление свищей и выдувание припоя в этом месте.

Длина загнутых полей определяется конструкцией шва: размеры полей могут быть одинаковыми слева и справа; одно из них может быть длиннее другого. Наиболее целесообразным является шов, в котором перегибы пологие. Верхнее поле нахлестки в таком шве получается жестким, что улучшает прилегание слоев жести друг к другу; обеспечивает хорошую пропайку и исключает образование свищей. Контур обрубленных концов правой стороны заготовки может иметь различные формы и размеры. Опыт показывает, что наибольшие герметичность и прочность шва достигаются при короткообрубленных уголках (укороченном углошве).

При изготовлении корпуса и его закатке нахлестка продольного шва подвергается значительным деформациям. Так во время перегиба фланца корпуса при образовании закаточного шва может изменяться взаимное расположение слоев нахлестки. Верхний слой отстает от нижнего и скользит по границе припоя, в результате чего образуется выступ, который значительно затрудняет герметизацию шва. Поэтому контур обрубленного уголка подбирают так, чтобы место возможного образования выступа было предварительно обрезано; необрезанной остается небольшая часть уголка шириной ≈1,0 – 1,5 мм.

Поперечный (закаточный) шов образуется путем двойного загиба поля донышка (крышки) вокруг фланцев корпуса. Герметичность закаточного шва достигается с помощью эластичной уплотнительной прокладки (тонкий слой высушенной пленки синтетической пасты), располагаемой на фланце крышки (в основном в завитке) и плотно заполняющей зазоры между сжатыми слоями жести. Такое расположение пленки пасты, а также определенные физико-химические свойства и соответствующее количество этой пасты должны исключить возможность выдавливания пленки при закатке банки.

Для устранения возможной необратимой деформации под действием перепада давлений (внутреннего или наружного) крышка и донышко имеют специальную форму, называемую рельефом. Этот рельеф обычно состоит из кольцевого выступа – бомбажного кольца и нескольких кольцевых ступеней, способствующих упругой деформации крышки. Форма рельефа бывает различной, в зависимости от перепада давления, который крышка должна выдерживать. По окончании стерилизации и охлаждения консервов давление внутри банки падает и крышка под действием упругих сил возвращается в первоначальное состояние. Это предохраняет закаточный шов от перегрузок.

Закаточный шов

Выполняется в две операции. Первая – подгиб поля крышки и ее завитка под фланец корпуса, вторая – окончательное формирование шва и равномерное обжатие его по всему сечению. Межслойные зазоры в шве заполняются уплотняющей пленкой и герметизируются.

Окончательное оформление закаточного шва может осуществляться по разному. Закаточный шов может быть обжат равномерно по всему сечению (рис. 4. а) или более сильно в нижней части сечения (рис. 4. б). Второй вариант создает дополнительную жесткость и увеличивает прочность шва.

а) б)

Рис. 4. Виды закаточного шва

Правильность образования закаточного шва характеризуется величиной E, определяющей степень зацепления крючков корпуса и крышки и называемой перекрытием шва (рис. 5). Для швов мелких консервных банок E рекомендуется выдерживать в пределах 1,3 – 1,5 мм.

Коэффициент перекрытия шва, обеспечивающий герметичность банки и ее прочность, должен быть не менее 45 %. Данный коэффициент определяют по формуле:

K = [(B₁ + B₂ + 1,1t – L)/(L – (2,2t – 1,1S))]×100 %, (3.1)

где B₁ и B₂ – размеры крючков корпуса и крышки;

S и t – толщины жести корпуса и крышки;

L – высота шва [1].

Пользуясь формулой (3.1), находят оптимальные размеры шва, задавшись размерами крючков и толщиной жести.

Таким образом, для каждой толщины жести и принятых размеров крючков корпуса и крышки меняются размеры шва.

Толщина шва определяется по формуле:

T = (3t + 2S + 0,16) ± 0,10 мм, (3.2)

где 0,16 – общая толщина пленки пасты;

0,10 – допуск на разнотолщинность слоев жести.

На месте углошва допускается легкий накат и увеличение толщины шва до 20 % [1].

Рис. 5. Конструкция закаточного шва

Высота шва также определяется из предполагаемого равенства поверхностей крышки до и после деформации. При закатывании, принимая крючки крышки и корпуса равными и составляющими 2/3L. В этом случае

L = 0,375[(D³_заг – d³_в)/(D_заг + 3d_в + 7t)] - 0,16t, (3. 3)

где D_заг – диаметр заготовки крышки;

d_в – внутренний диаметр банки;

t – толщина жести крышки (корпуса) [1].

Для закатывания и вскрытия жестяной банки важно правильно выбрать толщину жести для корпуса и концов. По условиям закатывания толщина жести для корпуса и концов может быть одинаковой. Если фланец корпуса будет жестче, чем фланец крышки, последний при деформации может дать неправильный шов. Крышки рекомендуется изготавливать из более жесткой жести, чем корпус, хотя это и увеличивает усилие при вскрытии банок.