金屬波紋管的制造,是從選用原材料開始,經(jīng)過(guò)管坯制造、波紋管成形、整形、熱處理、表面處理、質(zhì)量檢驗(yàn)等主要工藝環(huán)節(jié),制造出符合設(shè)計(jì)要求的波紋管。
波紋管是形狀復(fù)雜、性能要求高的一種薄殼元件。它的制造工序多、工藝復(fù)雜。因此在波紋管的制造中,正確的工藝設(shè)計(jì)和實(shí)施是至關(guān)重要的。
波紋管管坯制造工藝
金屬波紋管管坯分為無(wú)縫管坯和有縫管坯兩種。
無(wú)縫管坯的制造,要根據(jù)不同的原材料.采用不同的工藝方法制造。材料加上廠可提供壁厚0.1~0.3mm、外徑φ10~60mm的長(zhǎng)不銹鋼薄壁無(wú)縫管。這種無(wú)縫管表而光潔度高,但壁厚公差較大(+/-0.03mm),一般用來(lái)制造螺旋波紋管和性能要求不高的環(huán)形波紋管。金屬波紋管生產(chǎn)廠可用0.8~1mm厚的金屬板(帶)材或壁厚0.5~1mm的標(biāo)準(zhǔn)薄壁管,經(jīng)過(guò)多次拉深或旋壓拉深工藝制造各種規(guī)格波紋管管坯。這種工藝可以制得表面光潔度高、壁厚公差小(有縫管坯的制造,一般是選用所需要厚度的板材或帶材,卷筒后用特種焊接對(duì)焊而成。有縫管坯的質(zhì)量,直接取決于板(帶)材質(zhì)量和焊接質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō),其壁厚公差較容易控制。
1.多次變薄拉深制造工藝
多次變薄拉深制造工藝適用于制造管坯長(zhǎng)度小于300mm的波紋管管坯,工藝過(guò)程主要包括落料、多次拉深、多次熱處理和多次變薄拉深。
2.鋼球旋壓變薄拉伸制造工藝及裝備
鋼球旋壓變薄拉深,是毛坯在高速旋轉(zhuǎn)下,受凸模、凹模與鋼球之間輾壓而拉深變薄的一種工藝方法。凸模(或者凹模)的高速旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)鋼球本身旋轉(zhuǎn),并沿著毛坯周線高速旋轉(zhuǎn),毛坯在凸模上受軸向進(jìn)給時(shí),材料受正向力和切向力的作用而變形。
3.焊接管坯制造工藝
用焊接方法制造波紋管管坯,是一種生產(chǎn)效率高、成本低、壁厚容易控制和適應(yīng)性強(qiáng)的工藝方法。目前多用于制造膨脹節(jié)用大直徑波紋管管坯和制造軟管用管坯。波紋管管坯的焊接,目前采用的主要是氣體保護(hù)直流氬弧焊、微弧等離子焊及激光焊接等工藝方法。焊接厚度為0.1mm~1mm,材料為1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、 00Cr17Ni14Mo2及GH169等。
4.多層波紋管管坯的制造
多層波紋管具有較高的耐壓力,還具有較小的剛度和較大的位移,常用來(lái)制造金屬膨脹節(jié)和無(wú)泄漏閥門用波紋管。
膨脹節(jié)用多層波紋管,內(nèi)徑一般都超過(guò)φ80mm,它的管坯多半是在焊接管坯時(shí),預(yù)留好套管間隙,分別焊成相應(yīng)層的管坯后,順序套管即可。
閥用多層波紋管絕大部分內(nèi)徑小于φ60mm,其多層管壞,有不同的制造方法。一種是按預(yù)留套管間隙,用軋制或旋壓工藝分別制造相應(yīng)層管坯,順序套管成多層管坯。另一種方法是選用一種基本管坯,然后用縮徑或擴(kuò)徑工藝,改制成相應(yīng)層的管坯.然后順序套管成多層管坯。由于這種改制比軋制、旋壓制管直徑公差精度低,因此預(yù)留套管間隙稍大。
多層管坯的套管,按照波紋管產(chǎn)品對(duì)層間質(zhì)量的要求不同,可采用硬態(tài)下套管和軟態(tài)下套管兩種方法。制造完的硬態(tài)管坯,清洗內(nèi)外表面后,直接套管,然后進(jìn)行固溶或者退火熱處理。這種方法由于套管后要經(jīng)過(guò)熱處理和酸洗等工序,難以保證層間表面光潔和層間無(wú)多余物,硬態(tài)管坯先經(jīng)過(guò)熱處理和酸洗,在得到光潔表面質(zhì)量后,再進(jìn)行軟態(tài)下的套管,可以使波紋管產(chǎn)品層間質(zhì)量得到可靠保證。
波紋管成形工藝及裝備
波紋管的波紋成形是制造波紋管的關(guān)鍵工藝。目前常用的成形方法有:液壓成形、機(jī)械成形、橡膠成形、焊接成形、電化學(xué)成形等。
液壓成形和機(jī)械成形是金屬波紋管制造行業(yè)常用的工藝。它適于制造具有良好塑性的銅合金、不銹鋼、彈性合金及高溫合金等材料的U型、S型、Ω型等波型的波紋管,具有廣泛的適應(yīng)性和良好的工藝性。
1.液壓成形工藝
液壓成形是金屬波紋管應(yīng)用最廣泛、最常見的一種成形方法。主要用來(lái)制造環(huán)形波紋管,可成形壁厚0.08~4mm的波紋管。波紋管液壓成形是管坯在受內(nèi)壁液體壓力下,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度后,在專用模具內(nèi)成形為波紋管。
2.機(jī)械成形工藝
波紋管的機(jī)械成形,包括旋壓成形、滾壓成形和機(jī)械膨脹等工藝方法。
一般來(lái)說(shuō)機(jī)械成形具有工藝簡(jiǎn)單、工裝制造容易,生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在產(chǎn)品制造比較粗糙,性能不高等缺點(diǎn)。它較多應(yīng)用于螺旋波紋管,波紋膨脹節(jié)、大直徑厚壁波紋管的制造。
3.橡膠成形工藝
橡膠成形工藝是脹形工藝的一種。它是以橡膠為成形凸模,在壓力作用下像膠凸模變形,把管坯按凹模型腔成形波紋管,成形方式通常是單波連續(xù)成形。
4.機(jī)械液壓成形
機(jī)械液壓成形是將管坯先用滾壓方法向內(nèi)滾形,然后用液壓方法向外脹形形成波紋管的成形方法。機(jī)械液壓成形的波紋管,由于波峰、波谷都參加了變形,都達(dá)到了強(qiáng)化,對(duì)提高波紋管彈性起到了良好的作用,是制造深波波紋管的一種有效工藝方法。
波紋管的熱處理
熱處理在波紋管的制造工藝過(guò)程中及在波紋管獲得彈性性能上,是必不可少和重要的工藝。
制造波紋管材料,按強(qiáng)化方法可分為加工硬化型和彌散強(qiáng)化型兩種。常用的加下硬化材料有H80、QSn6.5-0.1、NiCu28-2.5-1.5、1Cr18Ni9Ti及00Cr17Ni14Mo2等。它們?cè)谠俳Y(jié)晶退火或者淬火固溶處理后,形成單一的α固溶體或單一奧氏體,具有優(yōu)良的塑性變形性能,能夠滿足變徑、變薄和成形工藝要求,在波紋管成形時(shí)的冷變形過(guò)程中,材料產(chǎn)生加工硬化,GH4132、GH4169等。它們?cè)诖慊鸸倘軤顟B(tài)下,形成單一過(guò)飽和固溶體,具有優(yōu)良的塑性,能滿足冷加工塑性變形性能,在波紋管成形后的時(shí)效熱處理時(shí),析出彌散的強(qiáng)化相使材料得到強(qiáng)化,從而使波紋管獲得優(yōu)良的彈比性能。
波紋管熱處理的目的有二:一是在波紋管制造工藝過(guò)程中,消除加工硬化,恢復(fù)塑性;二是強(qiáng)化材料,獲得彈性。
波紋管熱處理有內(nèi)在和外在的質(zhì)量要求。內(nèi)在質(zhì)量是熱處理后使材料獲得一定的組織狀態(tài)、晶粒度和力學(xué)性能;外在質(zhì)量主要是熱處理后的表面氧化程度。
波紋管的表面處理
1.銅合金的表面處理工藝
銅合金波紋管的表面處理工藝包括除油、疏松氧化皮、弱酸洗、光亮酸洗和鈍化等工序。
2.不銹鋼的表面處理工藝
不銹鋼波紋管表面處理工藝主要為除油、疏松動(dòng)氧化皮和酸洗。
波紋管的整形工藝
波紋管成形后,由于彈性回彈使波紋管波距、波型都與吸計(jì)要求有差異,必須進(jìn)行整形。
對(duì)于加工硬化材料制成的波紋管,一般用手工和機(jī)械整形兩種方法。對(duì)于彌散硬化材料的波紋管,將其裝入時(shí)效夾具內(nèi)時(shí)效,使波紋管定型,以達(dá)到整形效果。
波紋管的穩(wěn)定處理工藝
波紋管在加工過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,使其彈住和幾何尺寸不穩(wěn)定。波紋管的穩(wěn)定處理目的就在于消除應(yīng)力,穩(wěn)定性能,穩(wěn)定幾何尺寸。
波紋管的穩(wěn)定處理包括熱穩(wěn)定處理工藝和機(jī)械穩(wěn)定處理工藝。一般情況下只作熱穩(wěn)定處理,有特殊要求時(shí)才須作機(jī)械穩(wěn)定處理。
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