[發明專利]一種波紋管的管軸壓成形方法

有效

• 申請號: 201811196221.5
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109108129B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 孫志超;曹婧;吳慧麗;印志坤;黃龍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D15/06
• 分類號: B21D15/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種波紋管的管軸壓成形方法，利用錐形模管軸壓失穩起皺整體制備金屬波紋管，成形過程具有無模約束自由變形的特性，利用臨界失穩起皺波波長對接觸面半錐角敏感的特性，通過改變下模的半錐角即可調節波紋管的波峰高度和波長，制造徑厚比10到62.5規格范圍內的波紋管。本發明與傳統的金屬波紋管成形工藝相比，克服了徑厚比的限制，能夠滿足徑厚比較小的金屬波紋管的制造加工，實現的技術效果是工藝簡單，尺寸穩定性好，即后續起皺波的波峰高度和波長完全一致，大幅降低金屬波紋管的生產成本，生產效率高。

技術領域

本發明涉及塑性成形領域，具體是一種波紋管的管軸壓成形方法。

背景技術

波紋管是一種具有橫向波紋的管殼零部件，能夠補償管線熱變形、減震、吸收管線沉降變形等，在航天、航空、汽車和高技術產業中具有廣闊的應用的前景。對于材料強度較高的金屬波紋管目前普遍采用焊接成形、橡膠成形(彈性模成形)、液壓成形和機械成形等。

焊接成形即先在板材上壓制波形，然后卷圓焊接，由于焊縫數量較多，易出現焊接裂紋、未焊透和焊縫外觀缺欠等缺陷，嚴重影響了波紋管的成形性能和使用壽命。新型航空航天產品要求性能可靠穩定，因此對波紋管的成形制造要求盡量減少所使用的工藝種類、取消焊縫，并實現整體成形。在橡膠成形方面，雖能實現軸向壓縮補償變形區的材料，壁厚變化不大，波形尺寸穩定，但此成形方法裝置相對復雜，生產效率較低。對于液壓成形工藝方法而言，需要利用管坯中的液體壓力，使管坯在限制環中脹形，表面質量較好，生產效率高，但波紋管壁厚變化較大且波形尺寸不穩定，成品率較低。

在機械成形方面，在公開號為CN105537345A的發明創造中公開了一種波紋管內旋壓成形方法，將管坯安裝于旋壓機的主軸上，由主軸帶動長薄壁管旋轉，管坯內外分別安裝內旋輪和外旋輪同步工作，成形所需長度的波紋管。該發明成形精度高、成本低，但成形過程中每個波形都是沿周向逐漸成形，存在局部應力及表面硬化不均的現象。中國專利CN106040811A公開了一種大直徑波紋管振動成形裝置及方法，對稱布置的成形輪徑向滾壓成形時啟動振動裝置施加振動激勵，可降低變形抗力，抑制破裂的產生與發展。

中國專利CN105562493B公開了一種基于形狀記憶聚合物的薄壁金屬波紋管成形方法。該發明制作波紋形形狀記憶聚合物，制作成形凹模，制作芯模及與成形凹模裝配，向介質倉中填充橡膠態形狀記憶聚合物材料，形狀記憶聚合物自然冷卻至室溫，開模取出成形的波紋管，但該成形方法裝置相對復雜，成本較高。

為了有效生產徑厚比較小的金屬波紋管，公開號為CN104858278A的發明中公布了一種金屬波紋管的無模成形工藝方法，通過局部環向加熱、軸向壓縮、冷卻定型完成金屬波紋管的加工，此發明克服了徑厚比的限制，可滿足微細金屬波紋管的加工制造，但反復的加熱冷卻會增加工藝復雜性，易導致波紋管的尺寸不穩定，控制難，從而限制金屬波紋管的應用范圍。

錐形模管軸壓成形工藝方法，即將常規徑厚比和較小徑厚比的薄壁圓管放置在簡單的下模軸向壓縮就可以直接獲得足夠精確的雙層管或多層零件，制造其他方法難以獲得的復雜形狀零件，已發展成為一種集省能、柔性、高效、精密于一體的先進塑性加工技術(孫志超,楊合，管軸壓成形失穩起皺力學過程的研究,機械工程學報,2003,39(6):110-113)。但是，該管軸壓成形技術涉及到材料非線性、幾何非線性，存在無模約束自由變形區、多種變形模式的轉化。當載荷達到臨界值時，在管壁傳力區，面內變形開始分叉到發生面外彎曲類型變形，即發生局部失穩起皺。可利用管軸壓成形過程中易發生失穩起皺的特點，將其應用于金屬波紋管的成形中。

發明內容

為克服現有技術中存在的裝置復雜，制造工藝復雜，尺寸不穩定，生成效率較低的不足，本發明提出一種波紋管的管軸壓成形方法。

本發明的具體過程是：