CN105964749B - 一种金属波纹管的制造装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属波纹管的制造装置与方法。该装置包括上模座、第一密封件、模具、加热丝、下模座、金属管、第二密封件组成。在金属波纹管制造过程中，对金属管进行密封处理。利用加热丝对难加工金属材料需要变形的部分进行加热，使该部分金属材料软化，塑性提高。然后再向金属管内充入惰性气体，使密封金属管内的气压增大，利用气压使得软化的金属贴和模具。该方法采用逐层加热的思想，对波纹管部分一圈一圈进行加热，同时伴有材料进给使其成形。波纹管成形后，开模，取出波纹管，即可得到难成形金属材料制成的波纹管。这种方法，可解决难加工材料在常温下塑性差，不易成形的问题。

Description

一种金属波纹管的制造装置与方法

技术领域：

本发明涉及金属波纹管的制造，尤其涉及一种金属波纹管的制造装置与方法。

背景技术：

金属波形膨胀节是一种广泛应用在现代工业中机械设备和输送管道的部件，它可以通过自身的弹性伸缩来补偿温度和载荷给管道或管形件带来的位移变化，同时能够吸收机械振动。因此，金属波形膨胀节可以有效的降低管道或管形件的应力，从而提高其使用寿命。其中金属波纹管是金属波纹膨胀节的核心部件。金属波纹管是一种带有横向波纹的薄壁管形件，它既有弹性特征又有密封功能，其几何特点使它在复杂外力作用下可以承受较大变形。现在，金属波纹管已广泛应用在各行业，是工业设备和管道中的重要零部件。工业的快速发展，对金属波纹管的材料性能提出了新的要求。

目前制造金属波纹管的主要材料是不锈钢，但是不锈钢波纹管在高温、强腐蚀性的工作环境中很容易失效。因而锆、钛、高温合金等难加工材料以其特有的耐腐蚀性，在工程上的应用越来越多。但是这些材料的延伸率低，常温下塑性差，难以成形。而且，目前加工金属波纹管比较成熟的技术是液压成形和机械成形，两者均属于冷加工工艺，适合制造变形性能较好材料的波纹管。难加工金属材料在冷加工的条件下，容易出现裂纹等质量问题，成品率低。

发明内容：

本发明提供一种金属波纹管的制造装置与方法，在波纹管成形过程中，利用加热丝对难加工金属材料进行加热，使金属材料软化，成形性能提高，从而提高成品率。

本发明采用如下技术方案：一种金属波纹管的制造装置，由上模座、第一密封件、模具、加热丝、下模座、金属管、第二密封件组成，所述模具设置于上模座和下模座之间，且下模座和模具之间通过螺栓连接，所述金属管设置于模具中且金属管的上下两末端分别安装有第二密封件和第一密封件，所述第二密封件的上末端延伸超出模具的上表面上方且与上模座之间通过螺栓连接，所述第一密封件的下末端超出模具的下表面下方且与下模座之间通过螺栓连接，在所述第一密封件和第二密封件的中间位置分别设置有一上下方向延伸的圆孔，通过在第一密封件上的圆孔上接上通气管通入惰性气体，所述第一密封件和第二密封件上与空气接触的一侧圆孔处均涂上密封胶，所述加热丝放置在模具外，并可在模具外上下移动。

进一步地，所述模具由两个完全对称的半圆柱形模具组合而成。

进一步地，所述第一密封件和第二密封件采用耐高温材料制成，模具采用陶瓷材料制成。

本发明采用还如下技术方案：一种金属波纹管的制造方法，包括如下步骤：

第1步：将下模座和第一密封件以及一个半圆柱形的模具用螺栓连接起来；

第2步：将金属管放置在模具内，再装上另一半模具，合模；

第3步：把上模座和第二密封件用螺栓连接起来；

第4步：将第一密封件的中心圆孔接上通气管，第一密封件与空气接触的一侧，在圆孔处涂上密封胶；

第5步：从第一密封件的通气孔处向金属管内充入惰性气体，以排走金属管内原本的空气，减少金属管的加热氧化；

第6步：空气排完之后，在第二密封件的中心圆孔中塞入销钉，并涂以密封胶进行密封；

第7步：将加热丝套在模具外，并调整至适当位置，接上电源，对需要变形的金属管的材料进行局部加热；

第8步：金属材料软化之后，通过通气孔向金属管内充入惰性气体，使金属管内气压增大，并使气压保持在一定范围内，以至使金属材料发生变形，贴合模具；

第9步：最下面一圈波纹成形之后，向上移动加热丝到另一处需要加热的位置，再进行加热，按逐层加热的方式，使金属波纹管成形；

第10步：波纹管成形后，停止加热丝的加热，并停止充入惰性气体；

第11步：开模，取出波纹管，即可得到难成形金属材料的波纹管。

本发明具有如下有益效果：：本发明为一种金属波纹管的制造装置与方法，选择不同尺寸的密封件来制造不同壁厚的金属波纹管。使用加热丝对需要变形的材料进行逐层加热，加热所需时间短，效率高，并且实现了在线冷却。本发明波纹管制造方法，提高了难加工材料的成形性能，提高了波纹管的成形质量以及成品率，减少了材料的报废。可解决难加工材料在常温下塑性差，不易成形的问题。本发明方法简单可行，在航空、航天、汽车制造等工程领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。

附图说明：

图1为本发明金属波纹管的制造装置的结构示意图。

图2为本发明金属波纹管的制造装置的俯视图。

图3为金属波纹管的截面图。

其中：1.上模座，2.第一密封件，3.模具，4.加热丝，5.下模座，6.金属管，7.第二密封件。

具体实施方式：

请参照图1至图3所示，本发明金属波纹管的制造装置由上模座1、第一密封件2、模具3、加热丝4、下模座5、金属管6、第二密封件7组成，模具3设置于上模座1和下模座5之间，且下模座5和模具3之间通过螺栓连接，金属管6设置于模具3中且金属管6的上下两末端分别安装有第二密封件7和第一密封件2，第二密封件7的上末端延伸超出模具3的上表面上方且与上模座1之间通过螺栓连接，第一密封件2的下末端超出模具3的下表面下方且与下模座5之间通过螺栓连接。在第一密封件2和第二密封件7的中间位置分别设置有一上下方向延伸的圆孔(未标示)，通过在第一密封件2上的圆孔上接上通气管通入惰性气体(如氩气)，以排走金属管6内原本的空气，减少金属管6的加热氧化。第一密封件2和第二密封件7上与空气接触的一侧圆孔处均涂上密封胶，以达到密封的目的。加热丝4放置在模具3外，并可在模具4外上下移动。

本发明中模具3是可分式模具，是由两个完全对称的半圆柱形模具组合而成。根据所成形金属材料的不同，调整加热丝4的温度以及金属管6内的气压，金属管6内的气压可以使受热软化的金属材料变形，而不使未受热的金属材料变形。

本发明中，第一密封件2和第二密封件7需要用耐高温材料制成，模具3由陶瓷材料制成。由陶瓷材料制成的模具3具有耐高温与电绝缘性，根据电磁加热的原理，加热丝4只对金属管6进行加热，而模具3不受影响。第一密封件2和第二密封件7有拔模结构，以起到固定金属管6、进给金属材料和密封的目的。

本发明金属波纹管的制造方法，在波纹管制造过程中，通过第一密封件2和第二密封件7对金属管6进行密封处理，从第一密封件2的圆孔向金属管6内充入惰性气体，如氩气。利用加热丝4对难加工金属材料需要变形的部分进行加热，使该部分金属材料软化，塑性提高。然后再充入惰性气体，如氩气，使密封金属管6内的气压增大，同时进给材料，利用气压使得软化的金属贴合模具。当最下面的一圈波纹成形之后，向上移动加热丝4，对下一圈需成形的金属管部位进行加热，重复以上成形过程，直至金属波纹全部成形。加热丝4在模具3外移动，模具3由陶瓷材料制造，加热丝4用电磁加热的原理使金属原子互相碰撞、摩擦而产生热能。波纹管完全成形后，停止加热丝4的加热。然后开模，取出波纹管，即可得到难成形金属材料的波纹管。这种方法，可解决难加工材料在常温下塑性差，不易成形的问题。

本发明金属波纹管的制造方法，具体包括如下步骤：

第1步：将下模座5和第一密封件2以及一个半圆柱形的模具3用螺栓连接起来；

第2步：将金属管6放置在模具3内，再装上另一半模具，合模；

第3步：把上模座1和第二密封件7用螺栓连接起来；

第4步：将第一密封件2的中心圆孔接上通气管，第一密封件2与空气接触的一侧，在圆孔处涂上密封胶；

第5步：从第一密封件2的通气孔处向金属管6内充入惰性气体(如氩气)，以排走金属管6内原本的空气，减少金属管6的加热氧化；

第6步：空气排完之后，在第二密封件7的中心圆孔中塞入销钉，并涂以密封胶进行密封；

第7步：将加热丝4套在模具3外，并调整至适当位置，接上电源，对需要变形的金属管6的材料进行局部加热；

第8步：金属材料软化之后，通过通气孔向金属管6内充入惰性气体，使金属管6内气压增大，并使气压保持在一定范围内，以至使金属材料发生变形，贴合模具；

第9步：最下面一圈波纹成形之后，向上移动加热丝4到另一处需要加热的位置，再进行加热，按逐层加热的方式，使金属波纹管成形；

第10步：波纹管成形后，停止加热丝4的加热，并停止充入惰性气体；

第11步：开模，取出波纹管，即可得到难成形金属材料的波纹管。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种采用金属波纹管的制造装置制造金属波纹管的方法，所述金属波纹管的制造装置由上模座（1）、第一密封件（2）、模具（3）、加热丝（4）、下模座（5）、金属管（6）、第二密封件（7）组成，所述模具（3）设置于上模座（1）和下模座（5）之间，且下模座（5）和模具（3）之间通过螺栓连接，所述金属管（6）设置于模具（3）中且金属管（6）的上下两末端分别安装有第二密封件（7）和第一密封件（2），所述第二密封件（7）的上末端延伸超出模具（3）的上表面上方且与上模座（1）之间通过螺栓连接，所述第一密封件（2）的下末端超出模具（3）的下表面下方且与下模座（5）之间通过螺栓连接，在所述第一密封件（2）和第二密封件（7）的中间位置分别设置有一上下方向延伸的圆孔，通过在第一密封件（2）上的圆孔上接上通气管通入惰性气体，所述第一密封件（2）和第二密封件（7）上与空气接触的一侧圆孔处均涂上密封胶，所述加热丝（4）放置在模具（3）外，并可在模具（3）外上下移动，其特征在于：包括如下步骤

第1步：将下模座（5）和第一密封件（2）以及一个半圆柱形的模具（3）用螺栓连接起来；

第2步：将金属管（6）放置在模具（3）内，再装上另一半模具，合模；

第3步：把上模座（1）和第二密封件（7）用螺栓连接起来；

第4步：将第一密封件（2）的中心圆孔接上通气管，第一密封件（2）与空气接触的一侧，在圆孔处涂上密封胶；

第5步：从第一密封件（2）的中心圆孔处向金属管（6）内充入惰性气体，以排走金属管（6）内原本的空气，减少金属管（6）的加热氧化；

第6步：空气排完之后，在第二密封件（7）的中心圆孔中塞入销钉，并涂以密封胶进行密封；

第7步：将加热丝（4）套在模具（3）外，并调整至适当位置，接上电源，对需要变形的金属管（6）的材料进行局部加热；

第8步：金属材料软化之后，通过中心圆孔向金属管（6）内充入惰性气体，使金属管（6）内气压增大，并使气压保持在一定范围内，以至使金属材料发生变形，贴合模具；

第9步：最下面一圈波纹成形之后，向上移动加热丝（4）到另一处需要加热的位置，再进行加热，按逐层加热的方式，使金属波纹管成形；

第10步：波纹管成形后，停止加热丝（4）的加热，并停止充入惰性气体；

第11步：开模，取出波纹管，即可得到难成形金属材料的波纹管。