CN104152657A - 用于制造波纹管的方法和/或波纹管 - Google Patents

用于制造波纹管的方法和/或波纹管 Download PDF

Info

Publication number
CN104152657A
CN104152657A CN201410299238.9A CN201410299238A CN104152657A CN 104152657 A CN104152657 A CN 104152657A CN 201410299238 A CN201410299238 A CN 201410299238A CN 104152657 A CN104152657 A CN 104152657A
Authority
CN
China
Prior art keywords
corrugated tube
nitrogen
corrugated
wall thickness
hardening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410299238.9A
Other languages
English (en)
Inventor
K·希尔特
J·泰拉廷斯基
U·维尔德
I·加尔特纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOA Balg und Kompensatoren Technologie GmbH
Original Assignee
BOA Balg und Kompensatoren Technologie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOA Balg und Kompensatoren Technologie GmbH filed Critical BOA Balg und Kompensatoren Technologie GmbH
Publication of CN104152657A publication Critical patent/CN104152657A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/14—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics
    • F16L11/15—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics corrugated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24—Nitriding
    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
    • C23C8/30—Carbo-nitriding
    • C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/10—Adjustable joints, Joints allowing movement comprising a flexible connection only, e.g. for damping vibrations
    • F16L27/107—Adjustable joints, Joints allowing movement comprising a flexible connection only, e.g. for damping vibrations the ends of the pipe being interconnected by a flexible sleeve
    • F16L27/11—Adjustable joints, Joints allowing movement comprising a flexible connection only, e.g. for damping vibrations the ends of the pipe being interconnected by a flexible sleeve the sleeve having the form of a bellows with multiple corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L51/00—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines
    • F16L51/02—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube
    • F16L51/025—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube with several corrugations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C21D2221/10—Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及由奥氏体不锈钢构成的、具有提高的抗压强度和疲劳强度的波纹管的制造方法，其中将单层或者多层的套管通过液压成型而成形为波纹管，为了改进尤其是抗压强度和疲劳强度进行了设计，将波纹管在成形之后清洁，和然后使波纹管在100℃和400℃之间，优选在200℃至320℃的温度经受具有碳原子和/或氮原子的环境，由此通过扩散进碳原子和/或氮原子进行波纹管的硬化。这样制成的由奥氏体不锈钢构成的具有一个或者多个层的波纹管的出众之处在于，通过碳原子和/或氮原子的掺入使表面层硬化至壁厚的至少5％的淬火深度。

Description

用于制造波纹管的方法和/或波纹管
本发明涉及一种用于制造由具有提高的抗压强度和疲劳强度的奥氏体不锈钢制成的波纹管的方法，其中将单层或者多层的套管通过液压成型而成形为波纹管，以及涉及一种具有一个或者多个层的由奥氏体不锈钢制成的波纹管。
金属波纹管用于严密密封地隔离运动。出于更好的可变形性和抗腐蚀性它们大多由奥氏体不锈钢制成。对波纹管的一般要求涉及波纹管的可活动性、寿命、弹簧刚性和抗压强度。通常，应该承受一定大小的具有给定最小持续时间的运动或者运动组合，即一定数量的负载循环。
金属波纹管的一个基本设计标准是所吸收的运动的量。所述运动量对所需的伸缩管的结构空间有直接的影响。通常，应当在小的结构空间需求下实现具有高负载循环数的大的运动。
为了吸收大的运动，在尽可能小的壁厚下，波纹管波形的大的波形高度和波形数是有利的。就此而言，小的壁厚有利地影响运动吸收，金属波纹管的负荷大多以路径控制的方式进行，即运动吸收通过激发系统确定。所吸收的运动表现为波纹管波形的弯曲。波纹管的壁厚越大，则所产生的弯曲应力越大。
然而随壁厚变小，波纹管的抗压强度也降低。如果要将波纹管设计成抗压的，则在给定的结构空间时由于所需的大的壁厚使其可活动性或其寿命受到限制。
最后，通常也要求波纹管具有尽可能小的弹簧刚性。如还对于寿命而言那样，波纹管的小的壁厚对于波纹管的低的弹簧刚性也是起决定作用的。
通常使用的奥氏体不锈钢例如1.4301、1.4401、1.4404、1.4509、1.4541、1.4571、1.4828或者镍基合金例如2.4600、2.4816或者2.4856和双相钢例如1.4362或者1.4462以其优秀的可变形性著称。另一方面，其强度远比铁素体的钢可达到的强度小。由奥氏体不锈钢构成的波纹管的使用特别是由于其抗压强度而受到限制。如果要达到高抗压强度，则波纹管的壁厚必须增大。这导致波纹管的疲劳强度和刚性方面的明显缺点。
如果要达到很高的抗压强度，则会出现另一个问题：金属波纹管通常通过液压成型借助内压力制造。使原材料达到终态的压力也适合于之后使成品再次变形。这意味着，用于成形的压力必须始终大于成品波纹管之后在工作中承受的压力。
然而对于一些应用而言，例如在喷油嘴中，所需要的工作压力非常高。现代的柴油喷油系统设计为用于超过2000巴的工作压力。这样的压力在波纹管制造中迄今为止尚不能达到。
为了提高波纹管的抗压强度，根据现有技术已由可硬化的大多为铁素体的钢制造金属波纹管并且在制造之后进行硬化和调质。使用铁素体钢的不利之处在于与奥氏体钢相比的小的断裂伸长率。由此仅可以在波纹管上达到很小的波形高度。另一个排除标准是在许多应用时所需的抗腐蚀性，这使得使用奥氏体钢成为必要。
在EP1 985 388 B1中说明的用于在保持可控制的成形压力的情况下提高波纹管的抗压强度的可能性是使用具有两种亚稳状态的材料，其中一种状态是柔软和可延展的，而另一种状态非常坚硬和高强度的。为此状态的改变通常通过特殊的热处理实现。然而为此所使用的钢在采购和加工方面是昂贵的。此外，柔软的可延展的状态仅仅在高温下存在，这使成形过程显著复杂化并因此增加成本。
另一个难点在于这样制造的部件在其周围的连接。一方面在EP 1985 388 B1中描述的钢材类型部分地难于或者完全不可焊接，另一方面在成形后所达到的亚稳状态只有在焊接波纹管之后才实施，这可能导致在连接件上的热变形和对抗腐蚀性的损害。
在所提及的文献中关于可时效硬化的材料，描述了一种特别抗压的波纹管几何结构，其具有比波长小的波形高度。然而这种几何结构对于波纹管的运动吸收而言非常不利。在此为了在给定的运动要求下达到可接受的寿命必须使用相对长的并由此导致的大的结构空间要求的波纹管。已知的是，金属工件的表面质量通过将碳原子和/或氮原子掺入非常薄的最多至35μm的表面层而得到提高，以尤其达到更好的抗磨损性和抗刻划性。
本发明的任务在于，由奥氏体不锈钢获得抗疲劳的、抗压的金属波纹管，所述金属波纹管避免了上述在制造成本和连接问题方面的缺点，并且相对于常规的波纹管提供在抗压强度和运动吸收或者疲劳强度方面的优点。
根据本发明，该任务通过这样的方法得到解决，所述方法的特征在于，将波纹管在成形之后进行清洁，和在于然后使波纹管在100℃和400℃之间，优选在200℃和320℃之间的温度经受具有碳原子和/或氮原子的环境，由此通过扩散进碳原子和/或氮原子进行波纹管的硬化。为了解决该任务，本发明此外对这种类型的波纹管进行设计，使碳原子和/或氮原子以壁厚的至少5％的淬火深度掺入波纹管材料中。
在此尤其不仅通过提高延伸限度，而且通过外来原子在表面层和中心的含量的差异产生对疲劳强度的改进，因为在表面层中通过将碳原子或氮原子掺入金属晶格产生压应力，由此造成体积增加，而工件核心(其中较少或者根本没有扩散进外来原子)则保持其尺寸并对表面层的膨胀倾向产生阻力。
为了保证高运动吸收，将金属波纹管制作为薄壁的，从而小的淬火深度足以达到给定目的。
淬火深度是从表面(内或外)开始测量的波纹管壁的深度，所述表面具有相对基体材料提高50HV0.01的硬度。在波纹管小的壁厚的情况下，淬火深度不需要其它特别的措施已经构成壁厚的重要的一部分。通过尤其是波纹管的行程吸收以及压力负荷最大程度上表现为弯曲负荷，使得仅仅在已硬化的区域中达到最大应力。借此可以使薄壁波纹管的抗压强度通过边界和边界层的硬化得到显著提高。因此，通过提高延伸限度由从外部的硬化显著提高波纹管的抗压强度和疲劳强度。
由此可能的是，在相同的抗压强度下仍将波纹管制造成薄壁的。通过薄壁的制造可以在保持抗压强度的情况下大幅度提高波纹管的寿命或允许的运动吸收。另一方面在保持寿命要求和壁厚的情况下显著提高抗压强度。
根据发明的方法的优选的实施方案设计为，使得波纹管经受包含碳原子和/或氮原子的环境一至六天，优选三至六天，其中尤其使波纹管经受包含含碳化合物和/或含氮化合物的盐熔体，例如由乙酸钾和/或乙酸钠以及金属盐构成的盐熔体，或者使波纹管经受包含碳和/或氮的惰性气体气氛，例如氩气气氛。在优选的改进方案中设计为，使得波纹管经受包含碳和/或氮的环境，直至碳原子和/或氮原子渗入壁厚的至少5％的淬火深度。此外可以设计为，使得或者使波纹管经受包含碳和/或氮的环境，直至碳原子和/或氮原子渗入壁厚的至少10％的淬火深度，但是不超过50μm，或者使波纹管经受包含碳和/或氮的环境，直至碳原子和/或氮原子渗入壁厚的至少25％的淬火深度，但是不超过100μm。
根据发明的波纹管的优选的实施方案的出众之处在于，所掺入的碳原子和/或氮原子的含量从波纹管的壁的外侧向壁的内部逐渐减少，和/或波纹管波形的长度相对于波纹管波形的高度更长。
在此，成品波纹管的性能能够通过壁厚、淬火深度和所达到的表面硬度进行调整。对于抗压强度特别有利的是材料强度的选择，其使波纹管壁的淬硬成为可能。在这种情况下外来原子遍布整个材料掺入横截面。由此能够达到大的抗压强度——然而在振动负荷下，寿命相对于相同几何结构和壁厚的波纹管仅仅略微增加，或者甚至减少。对此的原因是针对波纹管的表面粗糙度的敏感性增加。因为在这种情况下由于所吸收的外来原子而在整个横截面上产生体积增大，表面层中可能不形成固有应力，这对于波纹管的寿命而言是有利的。
尽管如此，寿命的提高与提高抗压强度一起实现也是可能的，因为壁厚对寿命的影响比对抗压强度更大。借助材料的淬硬可以在增大抗压强度的情况下还总是大体上减小壁厚，使得可能增加寿命。在这种情况下，特别有利的副作用在于，波纹管的弹簧刚性通过减小的壁厚而减小。
在达到大的抗压强度时，对于疲劳强度而言特别有利的是淬硬在整个壁厚上或者甚至几乎直至核心，只要尽管淬硬还是存在，由边界层直至核心减小的碳含量。因此保持对于疲劳强度有利的压应力，且同时达到高抗压强度。
对于寿命而言已通过实验证明特别有利的是将波纹管的层硬化，其中材料的核心很大程度上保持不变。通过外来原子的不均匀分布可以在表面层中产生压应力，所述压应力对寿命产生积极影响。如果淬火深度(从边缘开始测量至高出基体材料硬度50HV的硬度)大于材料厚度的10％，则肯定已经可以观察到抗压强度的明显提高以及疲劳强度的显著提高。
以令人惊讶的方式尤其是在薄壁的波纹管的情况下产生大幅提高的交替弯曲强度。因为仅仅硬化的区域经受最大的应力，而未处理的核心中的应力小得多，材料的塑性区域只有在弯曲变形明显增大时才达到。由此也可以实现比仅仅通过阻止微小裂痕大得多的动态强度，如由现有技术已知那样)。由于在波纹管吸收运动时表面层中的最大弯曲应力的要求，在保持韧性的中心的情况下对表面层进行加强是特别有利的。对此的原因在于在表面层中材料的延伸限度的提高和所产生的压应力。
通过这样的提高交替弯曲强度可以选择迄今为止不太适合用于吸收运动但是非常抗压的波纹管几何结构。
具有其中波纹管的波形高度小于波形长度的几何结构的根据本申请设计的抗压的波纹管可以通过表面层硬化对运动吸收进行特别好的优化。通过在表面层区域中相对于核心更高的碳引入造成的压应力提高了波纹管的疲劳强度，它因此可以在相同的几何结构的情况下吸收更大的运动。通过提高的材料强度也使抗压强度相对于未处理的奥氏体不锈钢明显改进。
波纹管与其它结构部件的连接通常借助焊接实现。经硬化的富含碳或富含氮的钢通常仅采用高成本才是可焊接的，视碳含量或氮含量而定也可能彻底不适合焊接。
在由奥氏体不锈钢制成的波纹管的根据本发明的硬化的情况下，仅在表面层中总碳含量处于完全可焊接的范围内。波纹管的壁在焊接时熔化，由此碳在熔体中分布和稀释。通过贫碳的核心区域使良好地连接边界层硬化的波纹管成为可能。虽然焊缝区域因此比相邻的材料更不牢固，但是焊缝可以位于较少负载的区域内。
当在碳扩散之后不再可以进行焊接时，另一个用于连接波纹管的可能性在于，在对波纹管进行处理之前就已经焊接连接部件。在这种情况下连接部件通常具有比波纹管更大的壁厚。这样连接部件随后可以与周围环境焊接，因为碳原子或者多种适合的外来原子，例如尤其是氮原子在熔化时分布在多得多的材料上。
此外可能的是，将经硬化的边界层在碳掺入之后再次从连接件上机械或者化学地分离。关于这一点，连接件可以就其而言容易地与波纹管的周围焊接。这样的焊缝仅为紧密接缝，其仅满足密封功能，但是不必然起力传递的作用。
波纹管在其周围的连接的另一种可能的形式是放弃焊接工艺本身。在周围的连接可以借助力锁合(Kraftschluss)或型锁合或者粘结、硬焊或者软焊来进行。
这种方法可以不仅仅在已知的圆柱形的波形波纹管的情况下使用。波纹管的另一种变型是隔膜波纹管(Membranbalg)。所述隔膜波纹管一方面由多个圆环组成，所述圆环配备有波形轮廓并且在其外边缘和内边缘上手风琴状地彼此焊接。特别有意义的是这样的由多个焊接的膜制成的波纹管，单个的波纹管膜已经由掺入工艺彼此焊接。这样硬化材料的改进的性质不再受到焊接工艺的损害。
本发明的其它优点和特征由权利要求和由下文的附图在本发明的实施例中参考附图标记详细阐述。其中：
图1显示了常规波形的波纹管的部分的横截面，所述波纹管具有比波形宽度大的波形高度和说明了经硬化的边界层；
图2显示了具有比波形高度大的波形宽度的波纹管的部分纵截面；
图3显示了隔膜波纹管的横截面；
图4显示了在硬化壁的边缘区域时，波纹管的硬度分布图；
图5显示了图1的波纹管在受到压力载荷时的横截面，示出了压应力的影响；
图6显示了沿着图5的A-A线穿过波纹管波形的波顶的横截面，示出了穿过波纹管壁的应力分布；和
图7显示了淬硬的波纹管的壁上的硬度分布。
金属波纹管1，如同在图1的部分横截面中所示，具有其壁的波形，它具有波峰2、波谷3和与之相连的波面4。在这种波纹管的情况下，波的高度大于其长度。在制造时，波纹管壁的硬化以在概括性描述中示出的方式从内部和从外部开始在相同的共同气氛中进行。在图1的实施例中仅对内部和外部的表面层5进行硬化，如图示所阐明。
边界层的淬火深度以各自约20％的壁厚示出。经硬化的表面层的厚度计为淬火深度，其中边界层的硬度50HV0.01——借助维氏硬度试验测量——超过基体材料的基础硬度。
相同的情况也适用于图2的波纹管，其中波形高度h小于波形长度1。此外，相同的部件以相同的附图标记表示。在此也仅以根据发明的方式对边界层进行硬化。在功能元件，如喷油阀的情况下优选使用这样的波纹管。图3显示了另一类波纹管，其中本发明同样是可使用的。在此是隔膜波纹管6。其具有单个的环形的膜7，所述膜在其环形区域内平面地形成波形。为了制造波纹管6，将多个这样形成波形的环形膜7在其外边缘和其内边缘上彼此连接，尤其是由材料决定地通过焊接连接。此外存在连接元件8，它由套管8.1和凸缘件8.2组成，所述凸缘件8.2在外边缘区域内由套管8.1向前构成轮廓并且各自与相邻的膜7的外区域以相同的方式连接。
图4显示了仅在边缘区域5经硬化的波纹管1的优选实施例的壁厚上的硬度分布图。波纹管的材料是具有约250HV0.01——借助维氏硬度试验测量——的基础硬度的钢。波纹管根据发明由内向外以各自约为壁厚的20％的淬火深度T进行硬化。其显示，壁厚的约5％上(从波纹管1的各个表面测量)的显微硬度大于700HV0.01，且直到10％壁厚的淬火深度上仍超过600HV0.01。
由此在边缘区域内以淬火深度进行硬化，其中在压力负载时出现最大的应力，如图5和6中所说明。图5显示了压力负荷的波纹管1的波形，其中由箭头P表示产生影响的压力负载。这种压力负载产生应力分布，如图6中示出的图5的横截面A-A中所描述，其中显而易见的是，最大的弯曲应力位于表面层的淬火深度内。该应力分布不仅在外压力负载时，也在波纹管压缩时有效。未处理的核心内的应力比硬化区域或者淬火深度内小得多。
最后，图7阐明了淬硬的波纹管的壁厚上的硬度分布，其中最低的硬度——大约在壁的中间——在材料的基础硬度之上50HV0.01。在此显示，在壁厚的约10％上显微硬度由于根据发明的硬化大致保持恒定并大于900HV0.01，并且然后线性连续下降直至中间区域。

Claims (22)

1.由奥氏体不锈钢构成的、具有提高的抗压强度和疲劳强度的波纹管的制造方法，其中将单层或者多层的套管通过液压成型而成形为波纹管，其特征在于，将波纹管在成形之后清洁，和然后使波纹管在100℃和400℃之间，优选在200℃至320℃的温度经受具有碳原子和/或氮原子的环境，由此通过扩散进碳原子和/或氮原子进行波纹管的硬化。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使波纹管经受包含碳原子和/氮原子的环境一至六天，优选三至六天。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，使波纹管经受包含含碳化合物和/或含氮化合物的盐熔体，例如由乙酸钾和/或乙酸钠以及金属盐构成的盐熔体。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，使波纹管经受包含碳和/或氮的惰性气体气氛，稀有气体，例如氩气气氛。
5.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，使波纹管经受包含碳和/或氮的环境，直至碳原子和/或氮原子渗入壁厚的至少5％的淬火深度。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，使波纹管经受包含碳和/或氮的环境，直至碳原子和/或氮原子渗入壁厚的至少10％的淬火深度，但是不超过50μm。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，使波纹管经受包含碳和/或氮的环境，直至碳原子和/或氮原子渗入壁厚的至少25％的淬火深度，但是不超过100μm。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，波纹管的连接端在有限的长度，优选在连接端的直径的20％至100％上不经受包含碳和/或氮的环境。
9.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，在将波纹管放入包含碳和/或氮的环境之前在波纹管上焊接单独的连接件。
10.根据权利要求1至7中任一项的方法，其特征在于，对一起放入包含碳和/或氮的环境中的整体化的连接端或者事先焊接的连接件的表面层进行化学或者机械剥蚀。
11.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，在隔膜波纹管形式的波纹管的情况下，在波纹管经受包含碳和/或氮的环境之前使波纹管膜彼此焊接。
12.由奥氏体不锈钢构成的具有一个或者多个层的波纹管，其特征在于，边界层通过碳原子和/氮原子的掺入而硬化壁厚的至少5％的淬火深度。
13.根据权利要求12的波纹管，其特征在于，碳原子和/或氮原子掺入壁厚的至少10％的淬火深度，但是不超过50μm。
14.根据权利要求12的波纹管，其特征在于，碳原子和/或氮原子掺入壁厚的至少25％的淬火深度，但是不超过100μm。
15.根据权利要求12至14中任一项的波纹管，其特征在于，淬火深度为波纹管的壁厚的至少80％。
16.根据权利要求12至15中任一项的波纹管，其特征在于，淬火深度在波纹管的整个壁厚上延伸。
17.根据权利要求12至16中任一项的波纹管，其特征在于，所掺入的碳原子和/或氮原子的含量从波纹管的壁的外侧向壁的内侧逐渐减小。
18.根据权利要求12至17中任一项的波纹管，其特征在于，波纹管的硬度在淬火深度上为至少600HV0.01(借助维氏硬度试验测量)。
19.根据权利要求12至18中任一项的波纹管，其特征在于，相对于波纹管波形的高度，波纹管波形的长度更大。
20.根据权利要求12至19中任一项的波纹管，其特征在于，任选地每个单个的层的壁厚小于0.5mm，优选大于0.25mm。
21.根据权利要求12至20中任一项的波纹管，其特征在于，波纹管的连接端和/或所焊接的连接件在至少有限的长度上没有碳和/或氮掺入。
22.根据权利要求12至21中任一项的波纹管，其特征在于，连接端和/或单独的焊接的连接件的厚度减小，例如通过化学或者机械剥蚀。
CN201410299238.9A 2013-04-09 2014-04-09 用于制造波纹管的方法和/或波纹管 Pending CN104152657A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310006009 DE102013006009B3 (de) 2013-04-09 2013-04-09 Verfahren zum Herstellen eines Balgs und/oder Balg
DE102013006009.5 2013-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104152657A true CN104152657A (zh) 2014-11-19

Family

ID=51163757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410299238.9A Pending CN104152657A (zh) 2013-04-09 2014-04-09 用于制造波纹管的方法和/或波纹管

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9797530B2 (zh)
JP (1) JP2014201836A (zh)
CN (1) CN104152657A (zh)
DE (1) DE102013006009B3 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2846921C (en) * 2014-03-18 2017-04-25 G.B.D. Corp. Expansion compensator with multiple layers with differing stiffness
CA2855326A1 (en) 2014-06-26 2015-12-26 G.B.D. Corp. Method of installing an expansion compensator
DE102014117582B4 (de) * 2014-12-01 2020-12-03 Witzenmann Gmbh Leitungsanordnung und Verfahren zu deren Herstellung
CN104475483B (zh) * 2014-12-04 2016-09-14 无锡英特派金属制品有限公司 铂铑合金波纹管的生产方法
DE102015104570B4 (de) * 2015-03-26 2019-07-11 Infineon Technologies Ag Leistungs-chip und chipanordnung
DE102015206251A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 OBE OHNMACHT & BAUMGäRTNER GMBH & CO. KG Metall-Balg und Verfahren zu dessen Herstellung
CN109549445B (zh) * 2017-09-25 2021-10-15 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 一种无油烟锅具及其制备方法
CN109881144A (zh) * 2019-01-31 2019-06-14 安徽省鑫矿液压机械有限责任公司 一种煤矿机械轴承用钢材的表面氮碳共渗热处理工艺
US11879569B2 (en) 2021-07-12 2024-01-23 Supercool Metals LLC Flexible bulk metallic glass elements

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2119800A1 (en) * 1999-05-28 2009-11-18 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of manufacturing laminated ring and heat treatment apparatus for use in such method
WO2002070774A1 (de) * 2001-03-05 2002-09-12 GWP Gesellschaft für Werkstoffprüfung mbH Verfahren zum härten von metallischen werkstücken
EP1985388B1 (de) * 2008-08-06 2010-03-24 Witzenmann GmbH Hochdruckfester Metallbalg und Verfahren zum Herstellen eines solchen

Also Published As

Publication number Publication date
US20140299218A1 (en) 2014-10-09
DE102013006009B3 (de) 2014-07-31
US9797530B2 (en) 2017-10-24
JP2014201836A (ja) 2014-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104152657A (zh) 用于制造波纹管的方法和/或波纹管
CN100402226C (zh) 利用长条形钢材制作齿圈的方法
RU2690818C1 (ru) Композитная труба, состоящая из несущей трубы и по меньшей мере одной защитной трубы, и способ ее изготовления
CN100450688C (zh) 薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法
EP3558555B1 (en) A method for manufacturing a composite tube
KR102365943B1 (ko) 클래드 강관 제조 방법
US20090220820A1 (en) Method of friction welding and friction welded part with at least two friction weld points
JP2005279778A (ja) 肉厚の構成部材と肉薄の構成部材との間の溶接結合部ならびに内燃機関に用いられる燃料高圧ポンプ
CA2581889A1 (en) Helical groove for a tubular connection
DE202008010025U1 (de) Metallische Dichtung, insbesondere Abgaskrümmerdichtung
EP1914418A1 (en) High-pressure fuel injection accumulator distributor for automobile and method of manufacturing the same
JP2006061944A (ja) 液圧バルジ方法、液圧バルジ製品および液圧バルジ金型
US20130213167A1 (en) Hollow gear ring and method for its manufacturing
US9410517B2 (en) Fuel line
KR101613326B1 (ko) 금속 부품의 고속 소성 가공 방법, 금형, 가공기, 이것을 이용한 금속 부품의 제조 방법, 및 제조된 금속 부품 및 조립체
JP5325306B2 (ja) 燃料噴射システム
US9175793B2 (en) Attachment connection, and method of connecting a thin-walled hose line to a carbon-containing attachment part
EP3558554B1 (en) A connection tube and its method of manufacturing
MY130349A (en) Joint construction of column member steel pipes
JPH11248045A (ja) 重合鋼管
CN203948803U (zh) 一种混凝土泵送设备和混凝土输送管
JP5846072B2 (ja) 高強度鋼管用溶接継手、高強度鋼管用溶接継手の製造方法、高強度鋼管の接合方法および高強度鋼管の接合構造
CN101633086A (zh) 一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝
CN101358647B (zh) 一种同步器锥环及其制造方法
JPS627802A (ja) 複合リング及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141119