金屬波紋管成形是波紋補償器制造的核心和基礎(chǔ)工藝,是標(biāo)志性工藝,它決定著波紋管的整個制造工藝流程。波紋管的形狀和尺寸是在這道工序中形成的,它決定著波紋管的性能和質(zhì)量,金屬波紋管補償器的波紋管的制造有液壓成形、橡膠成形、機(jī)械脹形、滾壓成形、焊接和電沉積成形等許多種方法,各種成形方法都有其固有的優(yōu)點.我們采用的是主流的液壓成形方法,最適合于制造本項目的特種金屬波紋管。
1、波紋管液壓成形工藝。
金屬波紋管液壓成形屬于特薄壁管的液壓脹形領(lǐng)域,也屬于軟模成形技術(shù)的一種,它以液壓流體為軟模,以成形凹模為硬模,液壓脹形主要有兩個階段,脹形的第一階段,管材兩端和成形模具都固定不動,特薄壁管在模具的限制和管內(nèi)的液體壓力作用下進(jìn)行徑向脹形,脹形的程度比較小,其目的是讓成形模具在管材上軸向定位。成形的第二階段,管材在內(nèi)壓力和軸向壓力的復(fù)合作用下,進(jìn)一步進(jìn)行脹形,在此階段,在軸向力的作用下,成形凹模進(jìn)行軸向移動,直到各個成形凹模相互貼合在一起,成形完畢。在此階段,管材軸向縮短,在波紋處徑向擴(kuò)脹,根據(jù)金屬成形原理,金屬在塑性成形過程中體積不變,波紋管徑向擴(kuò)脹需要的材料通過管材軸向縮短來補充,而軸向加壓的脹形就是促進(jìn)這種材料轉(zhuǎn)移的順利進(jìn)行。軸向加壓的脹形可以提高材料的脹形程度,可以成形波紋深度較深的波紋管,可以提高波紋管的成形率,同時液壓成形的變形也比較均勻,并能獲得良好的表面質(zhì)量。正因為具有上述很多優(yōu)點,液壓成形才能成為金屬波紋管成形的主流技術(shù)。波紋管液壓成形工藝的關(guān)鍵是第一階段的成形壓力和脹形程度,通過成形壓力來控制脹形程度。如果脹形程度較大,管材容易破裂,如果脹形程度太小,脹形沒有起到軸向定位作用,成形之后的波紋管波紋不齊,成品率較低,波紋管成形壓力可以通過理論公式計算得到,但是由于管材的狀態(tài)不同,其力學(xué)性能有差異,在實踐中需要用修正系數(shù)進(jìn)行修正。
多層金屬波紋管成形的關(guān)鍵是材料的性能、準(zhǔn)確而穩(wěn)定的成形壓力、合適的成形介質(zhì)、嚴(yán)格可靠的端部密封、合理的成形模具等等。
2、機(jī)械脹形。
機(jī)械脹形是制造金屬波紋膨脹節(jié)用金屬波紋管的主要方法之一,美國制造金屬波紋膨脹節(jié)的公司應(yīng)用機(jī)械脹形方法的較多,一般波紋管的內(nèi)徑大于100~時應(yīng)用。其成形過程如下:將有縱向焊縫的金屬波紋管薄壁圓筒套進(jìn)脹形模,在液壓機(jī)或其它裝置的軸向壓力作用下,楔狀芯軸沿型芯向下運動,進(jìn)而將剛體分瓣凹模向外擴(kuò)張,使的圓筒件產(chǎn)生脹形變形,當(dāng)脹形結(jié)束后,分瓣凸模和楔狀芯軸在退模力的作用下回復(fù)到原始位置,脹形后的工件軸向移動一段距離,以便脹形下一個波。機(jī)械脹形每次成形一個波,屬于單波逐次成形,成形第二個波紋時,以第一次成形的波紋定位,以此逐次成形。脹形時圓筒部分隨著脹形的變形力自由地拉入,以減少脹形部分的減薄量。按圓筒脹形分類,它屬于自然脹形,在脹形過程沒有加軸向力。機(jī)械脹形屬于單模具成形,一般情況下它只有分瓣凸模。應(yīng)用機(jī)械脹形實現(xiàn)波紋管的成形,其凸模的分瓣的分瓣越多,則脹形精度就越高。如果在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn),可以進(jìn)一步消除脹形時出現(xiàn)的各分瓣凸模之間分瓣痕跡。
3、滾壓成形。
滾壓成形主要用來成形金屬波紋膨脹節(jié)用的金屬波紋管,適合大直徑波紋管的成形。目前成形的波紋管最大直徑可達(dá)8米。滾壓成形的原材料形式為:縱焊縫薄壁圓筒或機(jī)械脹形之后的波紋管,后者主要用于精密校形。滾壓成形過程:將縱縫焊接的薄壁圓筒至于滾壓成形機(jī)中,滾壓時隨著波形的加深,動輥要作徑向進(jìn)給,同時各輥上的滾輪要作響應(yīng)的軸向移動,滾壓逐個成形需要進(jìn)行多次滾壓,成形設(shè)備為臥式或立式,機(jī)身為開式或閉式結(jié)構(gòu)。滾壓方式:a)輥輪向內(nèi)滾壓;b)輥輪向外滾壓;c)輥輪既向內(nèi)滾壓又向外滾壓。