[发明专利]一种金属波纹管的无模成形工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于金属管材成形技术领域，特别是涉及一种金属波纹管的无模成形工艺方法。

背景技术

金属波纹管作为一种特殊的异型管材，因其具有特殊的功能而备受关注。金属波纹管具有轴向、角向及横向变形能力，并具有受力变形特性和几何形状周期改变等特性，以及能够补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等特性，因此，金属波纹管已广泛应用于石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金、机械、交通、核能等行业内，并用于制造各种敏感元件、补偿元件、柔性连接件及换热元件等。

现阶段，对于金属波纹管的加工制造，其中小型金属波纹管通常采用内高压成形工艺方法、机械胀形工艺方法、橡胶胀形工艺方法(含气胎胀形)、挤压成形工艺方法等生产制造，而大型金属波纹管通常采用辊压成形工艺方法、波纹板卷制成形工艺方法及膜片环焊接成形工艺方法等生产制造。

对于内高压成形工艺方法而言，需要将金属圆管放入波纹管成形模具内，然后在金属圆管内部充入高压液，在高压液压力作用下使金属圆管变形，直到形成波纹管。由于该方法必须用到成形模具和液压系统，且生产不同型号的波纹管则需要准备多套成形模具，导致波纹管的生产成本非常高。

对于机械胀形工艺方法、橡胶胀形工艺方法(含气胎胀形)、挤压成形工艺方法而言，由于成形工艺较为复杂，且还需要大量的辅助成形工具，使波纹管的生产成本居高不下。

对于辊压成形工艺方法、波纹板卷制成形工艺方法及膜片环焊接成形工艺方法而言，由于存在后期的焊接工序，且焊接过程不仅会产生焊缝，还会造成金属波纹管在焊接影响区出现力学性能的恶化，从而限制金属波纹管的应用范围。

再有，上述现有的传统工艺方法中，均无法有效生产径厚比较小的金属波纹管，因此，亟需一种全新的金属波纹管成形工艺方法，不但能够满足常规径厚比的金属波纹管的生产，还能够满足径厚比较小的金属波纹管的生产，并具有工艺方法简单、生产成本低的特点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种金属波纹管的无模成形工艺方法，首次采用压缩屈曲方式制备金属波纹管，不但能够满足常规径厚比的金属波纹管的生产，还能够满足径厚比较小的金属波纹管的生产，且工艺方法简单，生产成本低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种金属波纹管的无模成形工艺方法，包括如下步骤：

步骤一：选取待加工的金属圆管，并对金属圆管进行装卡固定；

步骤二：在金属圆管上选定一处局部位置进行环向加热，同时在环向加热区的两侧进行环向冷却；

步骤三：当金属圆管在环向加热区的温度达到设定值后，开始对金属圆管进行轴向压缩，在压缩过程中，金属圆管上环向加热区对应的部分会逐渐凸起并形成波纹；

步骤四：在波纹形成过程中，逐渐成型的波纹移向环向冷却区进行冷却定型；

步骤五：当波纹完全冷却定型后，金属圆管的下一处局部位置移至环向加热区，且在环向加热区的两侧依旧进行环向冷却，重复步骤四，完成另一处波纹的加工；

步骤六：重复步骤四、步骤五，完成其余波纹的加工，并最终完成金属波纹管的加工。

在金属圆管轴向压缩过程中，金属圆管一端的压缩行进速度设为V₁，金属圆管另一端的压缩行进速度设为V₂，环向加热区和环向制冷区的移动速度设为V₃，且V₁、V₂及V₃之间的设定方式有以下两种：

①V₁＞V₂，V₃＝0，且V₁与V₂的方向相同；

②V₃＞V₁，V₂＝0，且V₃与V₁的方向相同。

所述金属圆管通过高频加热线圈进行环向加热，高频加热线圈所在区域即为环向加热区，高频加热线圈的加热速度为0～100℃/s。

所述环向加热区的实时温度通过非接触式的红外测温仪进行监测。

通过调整高频加热线圈的宽度来改变金属圆管受热区域的轴向宽度，通过金属圆管受热区域的轴向宽度确定波纹的波峰高度。