CN111438223A - 一种矩形金属波纹管整体成形方法 - Google Patents

一种矩形金属波纹管整体成形方法 Download PDF

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Abstract

一种矩形金属波纹管整体成形方法，包括以下步骤；备料：制作筒形管坯；装配：将每一层筒形坯料依次装配并套在一起；矩形管坯液压胀形：将筒形管坯放入矩形坯胀形模具内，通过液压成形，将圆形管坯变为矩形管坯；波纹管半成品液压胀形：将矩形管坯放入矩形波纹管液压胀形模具中，得到矩形波纹管半成品工件；机械校形：加工与矩形波纹管外形轮廓一致的机械校形模具，获得满足设计尺寸要求的波纹管样件；切边：去除机械校形模具，对矩形波纹管两端多余材料进行物理去除；清洗包装：将矩形波纹管工件进行表面清洗、包装，完成矩形波纹管工件加工工序后，称为矩形波纹管产品。本发明具有操作简单方便，产品表面质量好的特点。

Description

一种矩形金属波纹管整体成形方法
技术领域
本发明涉及金属塑性成形技术领域，特别涉及一种矩形金属波纹管整体成形方法。
背景技术
矩形风机管道、空冷机组透平出口等处大量采用非回转体类矩形金属波纹管。一般而言，矩形波纹管层数有1层(单层波纹管)、2层(双层波纹管)以及3层…(多层波纹管)。相比于圆柱形波纹管，矩形波纹管具有明显的周向外形轮廓变化(圆角、直线段)，圆角处材料流动困难、变形抗力远远大于直线段，使得其整体成形难度极大。
圆柱形波纹管常用的成形方法包括液压胀形、滚压成形和机械胀形。然而对于矩形波纹管，上述成形方法均有局限性。采用液压胀形成形矩形波纹管存在圆角成形困难的问题，尤其是膨胀比较大的波纹管，很容易造成圆角段波纹尺寸不达标；滚压成形时，对非回转体的矩形波纹管，传统的回转滚压设备难以实现，需开发专用设备，并且滚轮的轨迹计算及控制较困难；机械胀形方法成形时，由于矩形筒坯在成形过程中无法旋转，波纹管直线段和圆角段波纹部分需一次成形，壁厚减薄严重，并且由于成形后各模瓣之间存在间隙，生产出的波纹管周向存在凹凸不平，外观粗糙，同时整个波纹管的波高也达不到设计值，导致整个波纹管的性能与计算结果有偏差。
目前矩形管多采用局部成形技术，具体为先进行分段成形，然后进行拼焊。此方法适合大尺寸波纹管，焊缝数量较多，对于物理尺寸较小(波宽、波高较小)的波纹管，存在焊枪、激光头无法接触到焊接区域的问题。随着我国核能技术的发展，对核级矩形波纹管焊缝等级要求越来越高(I级焊缝)，且对焊缝数量有严格的限制要求，从而降低核介质泄漏隐患，尤其对于核级高温烟气/燃气管路用矩形波纹管，焊缝数量要求不超过1条，并且为了防止突发性破坏，往往采用多层结构。分段拼焊法难以满足焊缝不超过1条的严苛要求，并且无法获得柔性更好、补偿能力更大、疲劳寿命更高的多层矩形波纹管。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种矩形金属波纹管整体成形方法，针对不同层数的矩形波纹管，提供“液压胀形+机械校形”组合成形方法，具有操作简单方便，产品质量好的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种矩形金属波纹管整体成形方法，包括以下步骤：
1)备料：
矩形金属波纹管坯料形状为卷筒形，卷筒形坯料的制造方法是通过带材焊接而成，经带材焊接形成的筒形坯料存在一条与筒材轴线方向平行的焊缝，根据多层矩形管坯的零件尺寸、层数进行计算，确定每一层坯料尺寸；
2)装配：
预留套管间隙，将每一层筒形坯料依次装配并套在一起，形成多层筒形坯料，两端尽量平齐，控制误差；
3)矩形管坯液压胀形：
将筒形管坯放入矩形坯胀形模具内，通过液压成形，将圆形管坯变为矩形管坯；
4)波纹管半成品液压胀形：
将矩形管坯放入矩形波纹管液压胀形模具中，在径向内压力和轴向挤压力的联合作用下进行矩形波纹管液压胀形，得到矩形波纹管半成品工件；
5)机械校形：
加工与矩形波纹管工件外形轮廓一致的机械校形模具，将矩形波纹管半成品工件放置在机械校形模具内，在压力机轴向力的作用进给下，使圆角段波纹尺寸达到设计要求，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件；
6)切边：
去除机械校形模具，对矩形波纹管两端多余材料进行物理去除；
7)清洗包装：
将矩形波纹管工件进行表面清洗、包装，完成矩形波纹管工件加工工序后，称为矩形波纹管产品。
所述的矩形金属波纹管的整体成形方法，可用于层数为1层、2层甚至多层的矩形金属波纹管生产制造；成形不同层数的多层矩形金属波纹管时，步骤相同，具体尺寸不同。
所述的步骤1中需要计算筒形坯料的直径和长度，筒形坯料的直径可以根据矩形波纹管直边部分的尺寸进行计算；筒形坯料长度可以根据波纹管的单波展开长度计算，并考虑加工余量，不同波型波纹管，其单波展开长度计算方法也不同，对于矩形波纹管波纹形状一般为U形，按照U形波纹计算单波长。
所述的步骤1)中每一层坯料内径di的计算公式如下：
Figure BDA0002439319020000041
Figure BDA0002439319020000042
式中，Ci—波纹管直边部分横截面第i层周长(几何中性层)；
a—波纹管直边部分横截面长边的长度；
b—波纹管直边部分横截面短边的长度；
R—波纹管直边部分横截面最外层的圆角半径；
di—从外侧数第i层筒坯内径；
ti—多层筒坯第i层(从外侧数)的壁厚；
φ—筒坯与筒坯之间的套管单边间隙；
i—从外侧数多层矩形金属波纹管的层数，i＝1,2,...,n；
n为总层数；
所述的步骤1)中波纹单波展开长计算式如下：
L1＝2H+1.14w-3.14t
式中，L1—矩形波纹管单波展开长(mm)；
H—矩形波纹管波纹高度(mm)；
w—波纹管波厚(mm)；
t—波纹管总壁厚(mm)；
求出单波展开长度以后，即可计算成形管坯总长度：
L＝mL1+2L2+L3
式中，L—成形管坯总长度(mm)；
L1—单波展开长(mm)；
m—波纹管波数(mm)；
L2—波纹管直边长(mm)；
L3—工艺密封及固定长度，一般20～100mm；
所述的步骤2)中将相应层管坯顺序套管成多层管坯，预留套管间隙为0.10～0.15mm。
所述的步骤3)中矩形胀形模具轮廓尺寸与波纹管端部直线部分相同，成形时，将筒形管坯放入对开式矩形坯胀形模具内，充内压，在径向内压力的作用下管坯向外膨胀，圆形管坯逐渐贴模，成形结束后，卸掉内压力，打开对开式矩形坯胀形模具，成形出矩形管坯。
所述的步骤4)中将矩形管坯外侧放置分瓣式模片，各成形模片由等高度的定位块隔开，然后充内压，管坯向外膨胀，模片被固定在管坯上，拆掉定位块，内压力保持不变，施加轴向挤压力，模片逐渐闭合，在内压力和轴向挤压力的联合作用下，直线段波纹填充满模具型腔；成形完成后拆卸时，将分瓣式模片的外环取掉，分瓣式模片分离，将其从波纹管上取出，依次取出所有分瓣式模片，此时成形出矩形波纹管半成品工件。由于矩形筒坯液压胀形过程圆角段变形阻力较大，成形的直线段波纹已成形至设计尺寸，而圆角段波纹波高尚未达到设计要求，需将波纹管半成品在步骤5)中进行二次机械校形。
所述的步骤5)中将矩形波纹管半成品工件放置在机械校形模具内，分块凸模放在矩形波纹管半成品内侧，矩形轮廓锥芯模轴线与矩形波纹管半成品轴线重合，波距定位器放置在波纹管外侧。压力机压块下移，与锥芯模上表面接触，锥芯模受压力机轴向力的作用下行，分块凸模被推出，与波纹管半成品件内层相接触，克服管坯的变形力和摩擦力使波纹管半成品圆角段波纹继续发生变形，利用波距定位器控制校形波高，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件。
所述的步骤6)中物理去除方法为车削、线切割等机械或电加工方法。
本发明的有益效果：
1、解决了圆角段波纹难以达到设计尺寸的加工成形难题。
2、使用范围较广，能成形不同类型的矩形波纹管，加工柔性较好，降低了劳动力。
3、操作简单可靠，产品表面质量高，尺寸一致性好，提高了零件的成形精度。
附图说明
图1为矩形波纹管整体成形工艺流程图。
图2为矩形波纹管液压成形装置结构示意图。
图3为矩形波纹管机械校形装置结构示意图。
图4a为单层金属波纹管液压胀形后的半成品主视图。
图4b为单层金属波纹管液压胀形后的半成品俯视图。
图5为单层金属波纹管筒形坯料横截面形状示意图。
图6为单层金属波纹管矩形坯料横截面形状示意图。
图7为单层矩形波纹管机械校形后的三维示意图。
图8a为双层金属波纹管液压胀形后的半成品主视图。
图8b为双层金属波纹管液压胀形后的半成品俯视图。
图9为双层金属波纹管筒形坯料横截面形状示意图。
图10为双层金属波纹管矩形坯料横截面形状示意图。
图11为双层金属波纹管机械校形后的三维示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示：一种用于制造矩形金属波纹管的液压成形方法，包括以下步骤：
1)备料：
矩形金属波纹管坯料形状为卷筒形，卷筒形坯料的制造方法是通过带材焊接而成，经带材焊接形成的筒形坯料存在一条与筒材轴线方向平行的焊缝，根据多层矩形管坯的零件尺寸、层数进行计算，确定每一层坯料尺寸；计算筒形坯料的直径和长度，筒形坯料的直径可以根据矩形波纹管直边部分的尺寸进行计算；筒形坯料长度可以根据波纹管的单波展开长度计算，并考虑加工余量。不同波型波纹管，其单波展开长度计算方法也不同，对于矩形波纹管波纹形状一般为U形，按照U形波纹计算单波长。
每一层坯料内径di的计算公式如下：
Figure BDA0002439319020000071
Figure BDA0002439319020000081
式中，Ci—波纹管直边部分横截面第i层周长(几何中性层)；
a—波纹管直边部分横截面长边的长度；
b—波纹管直边部分横截面短边的长度；
R—波纹管直边部分横截面最外层的圆角半径；
di—从外侧数第i层筒坯内径；
ti—多层筒坯第i层(从外侧数)的壁厚；
φ—筒坯与筒坯之间的套管单边间隙；
i—从外侧数多层矩形金属波纹管的层数，i＝1,2,...,n；
n为总层数；
波纹单波展开长计算式如下：
L1＝2H+1.14w-3.14t
式中，L1—矩形波纹管单波展开长(mm)；
H—矩形波纹管波纹高度(mm)；
w—波纹管波厚(mm)；
t—波纹管总壁厚(mm)；
求出单波展开长度以后，即可计算成形管坯总长度：
L＝mL1+2L2+L3
式中，L—成形管坯总长度(mm)；
L1—单波展开长(mm)；
m—波纹管波数(mm)；
L2—波纹管直边长(mm)；
L3—工艺密封及固定长度，一般20～100mm；
2)装配：
预留套管间隙，将每一层筒形坯料依次装配并套在一起，形成多层筒形坯料，两端尽量平齐，控制误差；将相应层管坯顺序套管成多层管坯，预留套管间隙为0.10～0.15mm。
3)矩形管坯液压胀形：
将筒形管坯放入矩形坯胀形模具内，矩形胀形模具轮廓尺寸与波纹管端部直线部分相同。成形时，将筒形管坯放入对开式矩形坯胀形模具内，充内压，在径向内压力的作用下管坯向外膨胀，圆形管坯逐渐贴模，成形结束后，卸掉内压力，打开对开式矩形坯胀形模具，成形出矩形管坯。
4)波纹管半成品液压胀形：
加工与矩形波纹管产品外形轮廓(包括横截面轮廓、周向轮廓)一致的液压胀形模具；
液压胀形模具包括上盖板、下盖板、密封圈、内模座、外模座、一个或多个与矩形波纹管产品外形轮廓一致的成形模片、充液管等，如图2所示为矩形波纹管液压成形装置结构示意图；
在矩形坯料外侧放置分瓣式模片，各成形模片由等高度的定位块隔开，然后充内压，管坯向外膨胀，模片被固定在管坯上，拆掉定位块，内压力保持不变，施加轴向挤压力，模片逐渐闭合，在内压力和轴向挤压力的联合作用下，直线段波纹填充满模具型腔；成形完成后拆卸时，将分瓣式模片的外环取掉，两个分瓣式模片分离，将其从波纹管上取出，依次取出所有分瓣式模片，此时成形出矩形波纹管半成品工件。由于矩形筒坯液压胀形过程圆角段变形阻力较大，成形的直线段波纹已成形至设计尺寸，而圆角段波纹波高尚未达到设计要求，需将波纹管半成品进行二次机械校形。
5)机械校形：
机械校形模具包括矩形轮廓锥芯、多个分块凸模、波距定位装置、凸模导向柱等，如图3所示为矩形波纹管机械校形装置结构示意图；
将矩形波纹管半成品工件放置在机械校形模具内，分块凸模放在矩形波纹管半成品内侧，矩形轮廓锥芯模轴线与矩形波纹管半成品轴线重合，波距定位器放置在波纹管外侧。压力机压块下移，与锥芯模上表面接触，锥芯模受压力机轴向力的作用下行，分块凸模被推出，与波纹管半成品件内层相接触，克服管坯的变形力和摩擦力使波纹管半成品圆角段波纹继续发生变形，利用波距定位器控制校形波高，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件。
6)切边：
去除机械胀形模具，对矩形波纹管工件两端多余材料进行物理去除，一般采用车削、线切割等机械或电加工方法。
7)清洗包装：
将矩形波纹管工件进行表面清洗、包装，完成矩形波纹管工件加工工序后，称为矩形波纹管产品。
所述的矩形金属波纹管的整体成形方法，可用于层数为1层、2层甚至多层的矩形金属波纹管生产制造；成形不同层数的多层矩形金属波纹管时，步骤相同，具体尺寸不同。
所述的矩形波纹管整体成形方法，步骤1筒坯直径可以根据矩形波纹管直线部分截面周长进行计算；筒形坯料长度可以根据波纹管的单波展开长度计算，并考虑加工余量。
本发明提出的矩形金属波纹管整体成形方法是利用液压胀形和机械校形的共同作用来解决圆角处材料流动困难、变形抗力远远大于直线段，整体成形难度极大的问题。此技术操作简单可靠，产品表面质量高，尺寸一致性好，通用性强，特别适合多层矩形金属波纹管的成形制造，可以满足矩形风机管道、空冷机组透平出口等的高精度成形制造需求。
实施例1
单层316L材料矩形金属波纹管，其结构简图如图4a图4b所示。
其中初始结构参数如下：矩形波纹管两端直线部分矩形截面长度a＝193mm，矩形波纹管两端直线部分矩形截面宽度b＝193mm，圆角半径R＝71.5mm，波高H＝18.5mm，壁厚t1＝0.5mm，层数n＝1，波谷半径R1＝1.5mm，波峰半径R2＝1.5mm，波厚w＝3mm，3个波纹，波纹管直边长L2＝10mm。
1)备料。经计算单层筒形坯料横截面内径d1为192mm，矩形金属波纹管单波展开长度为L1为38.85mm，管坯总长度L取为157mm；将带材裁剪下料，卷筒后采用氩弧焊沿与筒材轴线方向平行对焊纵缝。如图5所示为单层金属波纹管筒形坯料横截面形状示意图。
2)装配：由于该实例为单层矩形波纹管，故该步骤省略。
3)矩形管坯液压胀形：将筒形管坯放入矩形坯胀形模具内，矩形胀形模具轮廓尺寸与波纹管端部直线部分相同。成形时，将筒形管坯放入对开式矩形坯胀形模具内，充内压，在径向内压力的作用下管坯向外膨胀，圆形管坯逐渐贴模，成形结束后，卸掉内压力，打开对开式矩形坯胀形模具，成形出矩形管坯；如图6所示为单层金属波纹管矩形坯料横截面形状示意图。
4)波纹管半成品液压胀形：加工与矩形波纹管产品外形轮廓(包括横截面轮廓、周向轮廓)一致的液压胀形模具；图2为矩形波纹管液压成形装置结构示意图，液压胀形模具包括上盖板1、下盖板8、密封圈2、内模座3、外模座5、两个与单层矩形波纹管产品外形轮廓一致的成形模片4、充液管7。在矩形坯料外侧放置分瓣式模片4，各成形模片4由等高度的定位块隔开，然后充内压，管坯6向外膨胀，模片4被固定在管坯6上，拆掉定位块，内压力保持不变，施加轴向挤压力，模片逐渐闭合，在内压力和轴向挤压力的联合作用下，直线段波纹填充满模具型腔；成形完成后拆卸时，将分瓣式模片的外环取掉，分瓣式模片4分离，将其从波纹管上取出，依次取出所有分瓣式模片4，此时成形出单层矩形波纹管半成品工件。由于矩形筒坯液压胀形过程圆角段变形阻力较大，成形的直线段波纹已成形至设计尺寸，而圆角段波纹波高尚未达到设计要求，需将波纹管半成品进行二次机械校形。
5)机械校形：机械校形模具包括矩形轮廓锥芯9、八个分块凸模10、波距定位装置11、芯轴和凸模复位弹簧13和14、凸模导向柱15，如图3所示为矩形波纹管机械校形装置结构示意图；将矩形波纹管半成品工件12放置在机械校形模具内，分块凸模10放在矩形波纹管半成品12内侧，矩形轮廓锥芯模9轴线与矩形波纹管半成品12轴线重合，波距定位器11放置在波纹管外侧。压力机压块下移，与锥芯模9上表面接触，锥芯模9受压力机轴向力的作用下行，分块凸模10被推出，与波纹管半成品件12内层相接触，克服管坯的变形力和摩擦力使波纹管半成品圆角段波纹继续发生变形，利用波距定位器11控制校形波高，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件。如图7为单层矩形金属波纹管机械校形后的三维示意图。
6)切边：去除机械胀形模具，采用线切割对单层U形矩形金属波纹管工件两端多余材料进行物理去除。
7)清洗包装：将单层U形矩形波纹管工件进行表面清洗、包装。完成单层U形矩形结构金属波纹管工件加工工序，获得单层U形矩形结构金属波纹管产品。
实施例2
双层316L材料矩形金属波纹管，其结构简图如图8a图8b所示。
其中初始结构参数如下：矩形波纹管两端直线部分矩形截面长度a＝193mm，矩形波纹管两端直线部分矩形截面宽度b＝193mm，圆角半径R＝71.5mm，波高H＝18.5mm，壁厚t1＝t2＝0.5mm，层数n＝2，波谷半径R1＝2mm，波峰半径R2＝2mm，波厚w＝4mm，3个波纹，波纹管直边长L2＝10mm。
1)备料：经计算第1层筒形坯料横截面内径d1为192mm，第1层矩形金属波纹管单波展开长度L1为38.5mm，管坯总长度L为156mm；第2层筒形坯料内径d2为191mm，第2层矩形金属波纹管的管坯长度与第1层相同；将带材裁剪下料，卷筒后采用氩弧焊沿与筒材轴线方向平行对焊纵缝；预留套管间隙φ为0.1mm。如图9所示为双层金属波纹管筒形坯料横截面形状示意图。
2)装配：预留套管间隙，将每一层筒形坯料依次装配并套在一起，形成双层筒形坯料，两端尽量平齐，控制误差，将相应层管坯顺序套管成双层管。
3)矩形管坯液压胀形：将筒形管坯放入矩形坯胀形模具内，矩形胀形模具轮廓尺寸与波纹管端部直线部分相同。成形时，将筒形管坯放入对开式矩形坯胀形模具内，充内压，在径向内压力的作用下管坯向外膨胀，圆形管坯逐渐贴模，成形结束后，卸掉内压力，打开对开式矩形坯胀形模具，成形出矩形管坯；如图10所示为双层金属波纹管矩形坯料横截面形状示意图。
4)波纹管半成品液压胀形：加工与矩形波纹管产品外形轮廓(包括横截面轮廓、周向轮廓)一致的液压胀形模具；图2为矩形波纹管液压成形装置结构示意图，液压胀形模具包括上盖板1、下盖板8、密封圈2、内模座3、外模座5、两个与双层矩形波纹管产品外形轮廓一致的成形模片4、充液管7。在矩形坯料外侧放置分瓣式模片4，各成形模片4由等高度的定位块隔开，然后充内压，管坯6向外膨胀，模片4被固定在管坯6上，拆掉定位块，内压力保持不变，施加轴向挤压力，模片逐渐闭合，在内压力和轴向挤压力的联合作用下，直线段波纹填充满模具型腔；成形完成后拆卸时，将分瓣式模片的外环取掉，分瓣式模片4分离，将其从波纹管上取出，依次取出所有分瓣式模片4，此时成形出双层矩形波纹管半成品工件。由于矩形筒坯液压胀形过程圆角段变形阻力较大，成形的直线段波纹已成形至设计尺寸，而圆角段波纹波高尚未达到设计要求，需将波纹管半成品进行二次机械校形。
5)机械校形：机械校形模具包括矩形轮廓锥芯9、八个分块凸模10、波距定位装置11、芯轴和凸模复位弹簧13和14、凸模导向柱15，如图3所示为矩形波纹管机械校形装置结构示意图；将矩形波纹管半成品工件12放置在机械校形模具内，分块凸模10放在矩形波纹管半成品12内侧，矩形轮廓锥芯模9轴线与矩形波纹管半成品12轴线重合，波距定位器11放置在波纹管外侧。压力机压块下移，与锥芯模9上表面接触，锥芯模9受压力机轴向力的作用下行，分块凸模10被推出，与波纹管半成品件12内层相接触，克服管坯的变形力和摩擦力使波纹管半成品圆角段波纹继续发生变形，利用波距定位器11控制校形波高，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件。如图11为双层矩形金属波纹管机械校形后的三维示意图。
6)切边：去除机械胀形模具，采用线切割对双层U形矩形金属波纹管工件两端多余材料进行物理去除。
7)清洗包装：将双层U形矩形波纹管工件进行表面清洗、包装。完成双层U形矩形结构金属波纹管工件加工工序，获得双层U形矩形结构金属波纹管产品。
本发明具体应用途径很多，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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)备料：
矩形金属波纹管坯料形状为卷筒形，通过带材焊接而成，所得卷筒形坯料存在一条与筒轴线方向平行的焊缝，根据多层矩形管坯的零件尺寸、层数进行计算，确定每一层坯料尺寸；
2)装配：
预留套管间隙，将每一层卷筒形坯料依次装配并套在一起，形成多层筒形坯料，两端尽量平齐，控制误差；
3)矩形管坯液压胀形：
将筒形管坯放入矩形坯胀形模具内，通过液压成形，将筒形管坯变为矩形管坯；
4)波纹管半成品液压胀形：
将矩形管坯放入矩形波纹管液压胀形模具中，在径向内压力和轴向挤压力的联合作用下进行矩形波纹管液压胀形，得到矩形波纹管半成品工件；
5)机械校形：
加工与矩形波纹管工件外形轮廓一致的机械校形模具，将矩形波纹管半成品工件放置在机械校形模具内，在压力机轴向力的作用进给下，使圆角段波纹尺寸达到设计要求，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件；
6)切边：
去除机械校形模具，对矩形波纹管两端多余材料进行物理去除；
7)清洗包装：
将矩形波纹管工件进行表面清洗、包装，完成矩形波纹管工件加工工序后，称为矩形波纹管产品。
2.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的矩形金属波纹管的整体成形方法，可用于层数为1层、2层甚至多层的矩形金属波纹管生产制造；成形不同层数的多层矩形金属波纹管时，步骤相同，具体尺寸不同。
3.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤1)中需要计算筒形坯料的直径和长度，筒形坯料的直径可以根据矩形波纹管直边部分的尺寸进行计算；筒形坯料长度可以根据波纹管的单波展开长度计算，并考虑加工余量，不同波型波纹管，其单波展开长度计算方法也不同，对于矩形波纹管波纹形状一般为U形，按照U形波纹计算单波长。
4.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤1)中每一层坯料内径di的计算公式如下：
Figure FDA0002439319010000021
Figure FDA0002439319010000022
式中，Ci—波纹管直边部分横截面第i层周长(几何中性层)；
a—波纹管直边部分横截面长边的长度；
b—波纹管直边部分横截面短边的长度；
R—波纹管直边部分横截面最外层的圆角半径；
di—从外侧数第i层筒坯内径；
ti—多层筒坯第i层(从外侧数)的壁厚；
φ—筒坯与筒坯之间的套管单边间隙；
i—从外侧数多层矩形金属波纹管的层数，i＝1,2,...,n；n为总层数。
5.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤1)中波纹单波展开长计算式如下：
L1＝2H+1.14w-3.14t
式中，L1—矩形波纹管单波展开长(mm)；
H—矩形波纹管波纹高度(mm)；
w—波纹管波厚(mm)；
t—波纹管总壁厚(mm)；
求出单波展开长度以后，即可计算成形管坯总长度：
L＝mL1+2L2+L3
式中，L—成形管坯总长度(mm)；
L1—单波展开长(mm)；
m—波纹管波数(mm)；
L2—波纹管直边长(mm)；
L3—工艺密封及固定长度，一般20～100mm。
6.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤2)中将相应层管坯顺序套管成多层管坯，预留套管间隙为0.10～0.15mm。
7.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤3)中矩形胀形模具轮廓尺寸与波纹管端部直线部分相同，成形时，将筒形管坯放入对开式矩形坯胀形模具内，充内压，在内压力的作用下管坯向外膨胀，圆形管坯逐渐贴模，成形结束后，卸掉内压力，打开对开式矩形坯胀形模具，成形出矩形管坯。
8.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤4)中将矩形管坯外侧放置分瓣式模片，各成形模片由等高度的定位块隔开，然后充内压，管坯向外膨胀，模片被固定在管坯上，拆掉定位块，内压力保持不变，施加轴向挤压力，模片逐渐闭合，在内压力和轴向挤压力的联合作用下，直线段波纹填充满模具型腔；成形完成后拆卸时，将分瓣式模片的外环取掉，分瓣式模片分离，将其从波纹管上取出，依次取出所有分瓣式模片，此时成形出矩形波纹管半成品工件。由于矩形筒坯液压胀形过程圆角段变形阻力较大，成形的直线段波纹已成形至设计尺寸，而圆角段波纹波高尚未达到设计要求，需将波纹管半成品在步骤5)中进行二次机械校形。
9.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤5)中将矩形波纹管半成品工件放置在机械校形模具内，分块凸模放在矩形波纹管半成品内侧，矩形轮廓锥芯模轴线与矩形波纹管半成品轴线重合，波距定位器放置在波纹管外侧。压力机压块下移，与锥芯模上表面接触，锥芯模受压力机轴向力的作用下行，分块凸模被推出，与波纹管半成品件内层相接触，克服管坯的变形力和摩擦力使波纹管半成品圆角段波纹继续发生变形，利用波距定位器控制校形波高，从而获得满足设计尺寸要求的波纹管样件。
10.根据权利要求1所述的一种矩形金属波纹管整体成形方法，其特征在于，所述的步骤6)中物理去除方法为车削、线切割等机械或电加工方法。
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