DE602004005288T2 - Metallischer Faltenbalg, sein Fertigungsverfahren und Druckspeicher mit einem solchen Faltenbalg - Google Patents

Metallischer Faltenbalg, sein Fertigungsverfahren und Druckspeicher mit einem solchen Faltenbalg Download PDF

Info

Publication number
DE602004005288T2
DE602004005288T2 DE602004005288T DE602004005288T DE602004005288T2 DE 602004005288 T2 DE602004005288 T2 DE 602004005288T2 DE 602004005288 T DE602004005288 T DE 602004005288T DE 602004005288 T DE602004005288 T DE 602004005288T DE 602004005288 T2 DE602004005288 T2 DE 602004005288T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bellows
grain size
surface treatment
stage
particles
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.)
Active
Application number
DE602004005288T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004005288D1 (de
Inventor
Hideki Okada
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.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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 NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Publication of DE602004005288D1 publication Critical patent/DE602004005288D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004005288T2 publication Critical patent/DE602004005288T2/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F15B1/10—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with flexible separating means
    • F15B1/103—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with flexible separating means the separating means being bellows
    • 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
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00—Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/04—Bellows
    • F16J3/047—Metallic bellows
    • 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/02—Hardening by precipitation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/20—Accumulator cushioning means
    • F15B2201/205—Accumulator cushioning means using gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/30—Accumulator separating means
    • F15B2201/315—Accumulator separating means having flexible separating means
    • F15B2201/3153—Accumulator separating means having flexible separating means the flexible separating means being bellows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for
    • F15B2201/41—Liquid ports
    • F15B2201/413—Liquid ports having multiple liquid ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for
    • F15B2201/415—Gas ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/60—Assembling or methods for making accumulators
    • F15B2201/61—Assembling or methods for making separating means therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Balgen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein solches Verfahren ist bekannt aus US-A-4.369.074. Das bekannte Verfahren umfasst die Schritte des Affinierens einer mittleren Korngröße eines rostfreien Ausscheidungshärtungs-Stahls eines Rohres auf 8 bis 10 μm mittels Abschrecken, Formen des Rohres zu einem Balgen mit einer Axialrichtung und Durchführen einer Wärmebehandlung des Balgens für eine Ausscheidungskaltaushärtung.
  • Rostfreier Austenit-Stahl (japanische Industrienorm (= JIS) SUS304) wird häufig als Material für den obenerwähnten Metallbalgen verwendet, da der rostfreie Austenit-Stahl leicht verarbeitbar ist. Alternativ wird rostfreier Ausscheidungshärtungs-Stahl als Material für den obenerwähnten Metallbalgen verwendet, um somit die Haltbarkeit des Metallbalgens zu verbessern. Bei der Herstellung eines Metallbalgens werden zuerst beide Längsseiten einer rostfreien Stahlplatte mit einer geeigneten Dicke miteinander in Kontakt gebracht und mittels Lichtbogenschweißen miteinander verbunden, so dass ein Materialrohr hergestellt wird. Als Nächstes wird das Materialrohr auf eine vorgegebene Länge geschnitten und anschließend einem Kaltwalzen z. B. unter Verwendung einer Drückbearbeitung unterworfen, so dass es eine vorgegebene Dicke eines Balgens aufweist. Anschließend wird das Rohr einer Lösungswärmebehandlung unterworfen durch Erwärmen auf eine Lösungstemperatur desselben, und wird anschließend einer plastischen Bearbeitung unterworfen, wie z. B. einem hydraulischen Ausbauchen, um somit zu einem Balgen geformt zu werden. In einem Fall, in dem rostfreier Ausscheidungshärtungs-Stahl verwendet wird, wird ferner eine Ausschei dungshärtungs-Wärmebehandlung durchgeführt.
  • In einem Fall, in dem ein Metallbalgen dynamisch verwendet wird, um somit z. B. als Feder zu wirken, wird eine Einstellung durchgeführt, um somit die Belastungseigenschaft des Balgens nach der Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung zu stabilisieren, woraufhin eine Oberflächenbearbeitung durchgeführt wird, indem eine Oberfläche eines Balgens eine Kompressionsrestbeanspruchung verliehen wird, um somit deren Haltbarkeit zu verbessern. Die Oberflächenbearbeitung wird durchgeführt mittels Kugelstrahlen, bei dem metallische Partikel auf eine Oberfläche des Balgens mit hoher Geschwindigkeit geschossen werden, oder durch Honen, bei dem Glasperlen anstelle metallischer Partikel verwendet werden (z. B. Absätze 0015 bis 0022, Tabelle 1 und 1 in der ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-304412).
  • Rostfreier Austenit-Stahl, wie z. B. SUS304, ist hinsichtlich der Bearbeitbarkeit besser (z. B. Absätze 0006 bis 0013 und 1, 3, 4 und 6 in der ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-172449). Ein Metallbalgen jedoch, der aus SUS304 gefertigt ist, weist eine geringe Materialfestigkeit auf, wobei dessen maximale Sollbeanspruchung 850 MPa beträgt. Um die Anforderungen der Miniaturisierung und eines leichten Gewichts von Balgen in den letzten Jahren zu erfüllen, können hochfeste Materialien verwendet werden. Ein Beispiel eines hochfesten Materials ist SUS631 eines rostfreien Ausscheidungshärtungs-Halbaustenit-Stahls. Wenn SUS631 als Material für Balgen verwendet wird, beträgt dessen Sollbeanspruchung 1.100 MPa, was etwa das 1,3-fache desjenigen Falles ist, in dem SUS304 verwendet wird (z. B. unten links und unten rechts der Spalte 3 in der ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1-184225).
  • Wenn jedoch ein Ermüdungstest mit dem Balgen durchgeführt wird, der aus SUS631 hergestellt ist, ist die Ermüdungsfestigkeit des aus SUS631 hergestellten Balgens geringer als diejenige von SUS304, wie in 8 gezeigt ist. Im Allgemeinen, wenn die Materialfestigkeit erhöht ist, ist die Bearbeitbarkeit aufgrund einer erhöhten Längung des Materials reduziert. Genauer, da bei dem Metallbalgen ein Ausbauchen mit einer großen Reduktionsrate durchgeführt wird, kann die Ermüdungsfestigkeit aufgrund von Materialdefekten reduziert sein, wie z. B. Mikrorissen, die beim Ausbauchen erzeugt werden.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde daher hinsichtlich der obigen Probleme gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Metallbalgen herzustellen, der aus einem Material mit einer hohen Materialfestigkeit und mit einer hohen Ermüdungsfestigkeit besteht, indem die Erzeugung von Materialdefekten, wie z. B. Mikrorissen, verhindert wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Streckgrenze erhöht durch Affinieren der mittleren Korngröße des Balgens auf 10 bis 15 μm, so dass die Erzeugung von Gleitlinienstreifen verhindert werden kann. Die Länge von Rissen, die über etwa zwei Korngröße längs Gleitlinienstreifen übertragen werden, kann verringert werden. Die Rauhigkeit der Oberfläche des Balgens kann geglättet werden, wobei dessen Kerbungsempfindlichkeit somit gelindert werden kann. In einem Fall, in dem die mittlere Korngröße des Balgens größer als 15 μm ist, kann die Wirkung der Kornverfeinerung nicht erhalten werden. In einem Fall, in dem die mittlere Korngröße des Balgens kleiner als 10 μm ist, ist es schwierig, den Balgen durch Kontrollieren mittels Anlassen herzustellen.
  • Da gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Balgens mittels Oberflächenbearbeitung eine Kompressionsrestbeanspruchung von nicht weniger als 500 MPa verliehen wird, kann die Ermüdungsfestigkeit weiter verbessert werden. Wenn die Anlasstemperatur reduziert wird, kann die Korngröße des Balgens verfeinert werden und die Oberfläche des Balgens kann verfeinert werden. Die Erzeugung von Mikrorissen kann somit unterbunden werden.
  • Da gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ermüdungsgrenze durch Affinieren der Körner des Balgens verbessert wird, kann die Bearbeitungsbeanspruchung des Balgens hoch festgelegt werden. Als Ergebnis kann die Anzahl der starren Abschnitte des Balgens reduziert werden, so dass der Balgen und Vorrichtungen, in denen der Balgen verwendet wird, verkleinert werden können. Materialkosten und Fertigungskosten können aufgrund der Verkleinerung derselben reduziert werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Längsschnitt, der einen Akkumulator einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Längsschnitt eines gewellten Metallbalgens, der an einem Akkumulator einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • 3 ist ein Längsschnitt eines U-förmigen Metallbalgens, der an einem Akkumulator einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Fertigungsprozesses eines Metallbalgens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Graph, der die Härteverteilung eines Metallbalgens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein S-N-Diagramm, das Honzahlen eines Metallbalgens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und Ermüdungstestergebnisse zeigt.
  • 7 ist ein S-N-Diagramm, das Korngrößen eines Metallbalgens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und Ermüdungstestergebnisse zeigt.
  • 8 ist ein S-N-Diagramm, das Materialien eines Metallbalgens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und Ermüdungstestergebnisse zeigt.
  • 9A bis 9C sind Diagramme, die Gebrauchsbeispiele eines Metallbalgens einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. 1 zeigt einen Akkumulator 10, in welchem ein Metallbalgen 16 der Ausführungsform vorgesehen ist. In einer (in den Figuren nicht gezeigten) Druckquelle erzeugtes Öl wird über eine Einlassöffnung 11 und einen Einlassanschluss 26 in den Akkumulator 10 geleitet. Gas 16, das in einer Gaskammer 18 und dem Balgen 16 eingeschlossen ist, wird durch das in den Akkumulator 10 eingeleitete Öl komprimiert, so dass im Akkumulator 10 eine Druckakkumulation durchgeführt wird. Das Öl wird über eine Auslassöffnung 12 durch den akkumulierten Druck des Gases einer (in den Figuren nicht gezeigten) Hydraulikvorrichtung zugeführt, um die Hydraulikvorrichtung anzutreiben.
  • Ein Druckgefäß 13 des Akkumulators 10 weist eine metallische zylindrische Hülle 14 auf, sowie ein erstes Endelement 24 und ein zweites Endelement 25, die an beiden Endabschnitten der metallischen zylindrischen Hülle 14 mittels Schweißen und dergleichen montiert sind. Der Metallbalgen 16 dient als ein Trennelement 15, das das Innere des Druckgefäßes 13 in eine Hydraulikkammer 17 und die Gaskammer 18 unterteilt. Der Metallbalgen 16 besteht aus rostfreiem Ausscheidungshärtungs-Stahl. Ein Fixierungsendabschnitt 27 des Metallbalgens 16 ist mit dem zweiten Endabschnitt 25 in einem luftdichten Zustand mittels Schweißen verbunden. Ein Balgendeckel 21 ist mit der anderen Stirnseite des Balgens 16 in luftdichtem Zustand mittels Schweißen oder Verstemmen verbunden. Der Balgendeckel 21 kann zusammen mit dem Metallbalgen 16 in Axialrichtung durch eine Druckänderung des aus der Einlassöffnung 11 fließenden Öls elastisch bewegt werden.
  • In der Gaskammer 18 wird ein Schutzgas, wie z. B. Stickstoffgas oder Heliumgas oder Luft, das in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen verwendet wird, bei einem Druck höher als der Atmosphärendruck eingeschlossen. Das Gas wird aus einer Injektionsöffnung 22, die am zweiten Endelement 22 vorgesehen ist, injiziert. Zu diesem Zeitpunkt wird ferner eine vorgegebene Menge einer Gasvolumenkontrollflüssigkeit 20 in die Gaskammer 18 injiziert. Anschließend wird die Injektionsöffnung 22 durch einen Stopfen 23 mit einem Außengewinde und dergleichen verschlossen.
  • Ein in 2 gezeigter gewellter Balgen oder ein in 3 gezeigter U-förmiger Balgen 31 wird als Balgen 16 verwendet. Im gewellten Balgen stehen Wellen 30 mit Muldenabschnitten 33 und Rippenabschnitten 32 miteinander in engem Kontakt, wenn der Balgen maximal komprimiert ist. Der U-förmige Balgen 31 weist einen U-förmigen Querschnitt der Muldenabschnitte und Rippenabschnitte auf. Ein Dichtungselement 28, das aus einem elastischen Körper wie z. B. Gummi besteht, ist auf einer Fläche auf einer Seite der Hydraulikkammer 17 des Balgendeckels 21 vorgesehen. Dieses Dichtungselement 28 dient als Dichtungseinrichtung 29 zusammen mit dem ersten Endelement 24. Das heißt, wenn der Druck der Hydraulikkammer 17 reduziert wird, berührt das Dichtungselement 28 das erste Endelement 24 und das Öl in der Hydraulikkammer 17 wird daran gehindert, zum Anschluss 26 zu strömen. Als Ergebnis ist der mittels der Gaskammer 18 auf den Metallbalgen 16 ausgeübte Druck gleich dem von der Hydraulikkammer 17 auf den Metallbalgen 16 ausgeübte Druck, so dass eine Beschädigung durch den Druck von der Gaskammer 18 verhindert wird.
  • 4 zeigt einen Fertigungsprozess für einen Metallbalgen. Ein Beispiel eines derzeit hergestellten Metallbalgens wird im Folgenden beschrieben. Zuerst wurde ein Rohr aus einem rostfreien Ausscheidungshärtungs-Stahl einem Kaltwalzen unterworfen, wie z. B. einer Druckbearbeitung, so dass er eine vorgegebene Wanddicke aufwies. Zum Beispiel wurde SUS631 als Halbaustenit-Typ verwendet. Alternativ kann SUS633 (AM350) als Halbaustenit-Typ verwendet werden, und AISI1653 kann als Austenit-Typ verwendet werden. Im Fall eines Balgens für Akkumulatoren wird rostfreier Ausscheidungshärtungs-Stahl mit einer Dicke von 100 bis 400 μm verwendet. Als Nächstes wurden die Körner desselben durch Blankglühen (BA-Verarbeitung) verfeinert. Im Inneren der Körner, die durch Kaltwalzen flach geformt wurden, wurden neue Kristalle aus deren Unterkörnern erzeugt durch Erwärmen mittels Anlassen, so dass deren Körner wuchsen. Als Ergebnis wird eine Rekristallisation abgeschlossen. Die Körner wurden verfeinert, so dass sie eine mittlere Korngröße von 10 bis 15 μm aufwiesen, indem die Reduktionsrate des Kaltwalzens und die Temperatur und die Zeitdauer des Anlassens kontrolliert wurden. die Streckgrenze wird durch Verfeinern der Körner erhöht, so dass die Erzeugung von Gleitlinienstreifen unterbunden werden kann. Die Länge von Rissen, die um etwa ein bis etwa zwei Korngrößen längs der Gleitlinienstreifen übertragen werden, kann verringert werden. Die Oberflächenrauhigkeit wird geglättet, so dass die Kerbungsempfindlichkeit gelindert wird. Um die mittlere Korngröße gleich 10 bis 15 μm zu machen, wird die Reduktionsrate des Kaltwalzens (Querschnittsreduktionsrate) vorzugsweise auf 3 bis 40% eingestellt, die Temperatur des Anlassens vorzugsweise auf 900 bis 950°C eingestellt, und die Anlasszeitspanne vorzugsweise auf 1 bis 5 Minuten eingestellt. Genauer wurde in diesem Beispiel das Blankglühen bei einer Temperatur von 950°C für 5 Minuten durchgeführt. Die Reduktionsrate des Kaltwalzens wurde z. B. auf 13% festgelegt.
  • Ein Metallbalgen 16, der in Form eines Gesims durch Ausbauchen geformt ist, wie in 2 oder 3 gezeigt ist, wurde erhalten. In diesem Beispiel wurde nach dem Ausbauchen das Rohr in einer Axialrichtung durch Pressen zusammengedrückt, so dass es eine gewellte Form erhielt, so dass der Metallbalgen als gewellter Balgen 30 hergestellt wurde. Obwohl der enge Kontakt des gewellten Balgens 30 stärker verringert werden kann als derjenige eines U-förmigen Balgens 31, werden leicht Mikrorisse im gewellten Balgen 30 erzeugt, da Rippenabschnitte und Muldenabschnitte 33 stark verformt werden. Wenn ein Balgen durch Erhöhen einer Abmessung eines Rohres gebildet wird, ist die Verformung der Rippenabschnitte größer als diejenige der Muldenabschnitte, so dass die Härte der Rippenabschnitte größer ist als diejenige der Muldenabschnitte. Wenn ein Balgen durch Reduzieren der Größe eines Rohres gebildet wird, ist eine Verformung der Muldenabschnitte größer als diejenige der Rippenabschnitte, so dass die Härte der Muldenabschnitte größer ist als diejenige der Rippenabschnitte.
  • Als Nächstes wurde eine Ausscheidungskaltaushärtungs-Wärmebehandlung durchgeführt. 5 zeigt einen Fall eines Balgens, hergestellt aus SUS631 eines rostfreien Ausscheidungshärtungs-Halbaustenit-Stahls, der auf eine Temperatur von 480°C für eine Stunde erhitzt wurde. 5 zeigt Ergebnisse, die erhalten wurden durch Messen der Härte von 18 Punkten, die von außerhalb bis innerhalb des Balgens angeordnet waren, mittels eines Micro-Vickers-Härteprüfgerätes. Es wird bestätigt, dass der Balgen nach der Ausscheidungskaltaushärtungs-Wärmebehandlung härter ist als vor der Wärmebehandlung. 5 ist ein Beispiel eines Balgens, der gebildet wird durch Erhöhen der Größe des Rohres, wobei die Härte des Mittenabschnitts in Dickenrichtung des Rippenabschnitts gleich 450 bis 600 Hv ist, und die Härte des Mittenabschnitts in Dickenrichtung des Muldenabschnitts gleich 250 bis 450 Hv ist.
  • Als Nächstes wurde der Metallbalgen durch Belastung in seiner Axialrichtung einem Einstellen unterworfen, so dass er eine vorgegebene freie Höhe aufwies. Anschließend wurde ein erster Honschritt durchgeführt durch Schießen von Glasperlen mit hoher Geschwindigkeit, um somit der Innenfläche und der Außenfläche des Metallbalgens eine Restbeanspruchung zu verleihen. Im ersten Honschritt waren die Glasperlen etwa 0,1 mm groß, wobei eine Sauglüftertyp-Honmaschine eines Luftinjektionstyps verwendet wurde und der Luftdruck etwa 0,3 MPa betrug. Als Ergebnis wurde den Außenoberflächen der Rippenabschnitte eine Kompressionsrestbeanspruchung von nicht weniger als 500 MPa verliehen. Das Honen wurde durchgeführt unter Verwendung von Glasperlen mit einer Größe von 38 μm, um somit die hohe Kompressionsrestbeanspruchung und die Rauhigkeit der im ersten Honschritt erzeugten Metallbalgenoberfläche zu verringern, so dass die Kompressionsrestbeanspruchung der Metallbalgenoberfläche nicht weniger als 600 MPa betrug.
  • In 6 sind Ermüdungstestergebnisse eines Falles gezeigt, in dem der erste Honschritt durchgeführt wurde
    Figure 00080001
    in 6), und eines Falles, in dem der zweite Honschritt weiter durchgeführt wurde (⎕ in 6). In 6 bezeichnet 1.E+05 die Zahl 1 × 105. Wenn die Beanspruchungsamplitude 600 MPa ist, ist die mittlere Haltbarkeitszahl des Metallbalgens 3.E+05 (3 × 105), indem nur der erste Honschritt durchgeführt wird. Wenn der zweite Honschritt weiter durchgeführt wird, wird die mittlere Haltbarkeitszahl des Metallbalgens auf 9.E+06 (9 × 106) verbessert, und der Metallbalgen, dessen mittlere Haltbarkeitszahl gleich 1.E+07 (1 × 107 ist, wird nicht beschädigt und fällt nicht aus.
  • Der in der obigen Weise hergestellte Metallbalgen wies eine mittlere Korngröße von 10 bis 15 μm auf. Tabelle 1 zeigt Messergebnisse der Härte, der Kompressionsrestbeanspruchung, der maximalen Oberflächenrauhigkeit des rostfreien Austenit-Stahls SUS304 des Vergleichsbeispiels und des rostfreien Ausscheidungshärtungs-Stahls SUS631 der vorliegenden Erfindung. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, weist das Beispiel der vorliegenden Erfindung, das unter Verwendung von SUS631 hergestellt wurde, eine hohe Härte, eine große Kompressionsrestbeanspruchung und eine geringe Oberflächenrauhigkeit auf, die die Haltbarkeit beeinflussen, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, das unter Verwendung von SUS304 hergestellt wurde. Tabelle 1: Eigenschaftsvergleich zwischen SUS631-Balgen und SUS304-Balgen
    Figure 00090001
  • 7 zeigt Ermüdungstestergebnisse von SUS631 und SUS304, hergestellt unter verschiedenen Bedingungen. Selbst bei SUS631 wird die Ermüdungsgrenze eines Falles einer mittleren Korngröße von 35 μm (⎕ in 7) stärker verringert als diejenige von SUS304 mit einer mittleren Korngröße von 34 μm
    Figure 00090002
    in 7). Die Ermüdungsgrenzen von SUS631 mit einer mittleren Korngröße von 12 μm, der einem ersten Honschritt unterworfen wurde (O in 7), und vom SUS631 mit einer mittleren Korngröße von 12 μm, der weiter einem zweiten Honschritt unterworfen wurde (Δ in 7), sind stärker verbessert als diejenigen von SUS304 mit einer mittleren Korngröße von 12,4 μm
    Figure 00090003
    in 7) und SUS304 mit einer mittleren Korngröße von 12,4 μm, der einem Honen unterworfen wurde
    Figure 00090004
    in 7).
  • In den Kurven (Δ und ⎕) des in 7 gezeigten Beispiels wird der Einfluss der Kompressionsrestbeanspruchung, der Korngröße und der Härte des Metallbalgens auf die Ermüdungsfestigkeit berechnet, wobei das Beispiel und das Vergleichsbeispiel auf der Grundlage der berechneten Ergebnisse miteinander verglichen werden. Die berechneten Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Kompressionsrestbeanspruchung wird im Wesentlichen als mittlere Beanspruchung betrachtet. In diesem Fall wird die Kompressionsrestbeanspruchung von 600 MPa, die in dem obenbeschriebenen Beispiel erhalten wird, in die Beanspruchungsamplitude von 90 MPa konvertiert, auf der Grundlage des Ermüdungsgrenzdiagramms, wobei die Ermüdungsgrenze des Beispiels verbessert wurde, so dass sie 3,05 mal so groß war wie diejenige des Vergleichsbeispiels.
  • Die Korngröße und die Streckgrenze erfüllen die Hall-Petch-Beziehung, wobei die Streckgrenze umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Korngröße ist. Unter der Annahme, dass die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Härte zueinander proportional sind, da die Härte und die Ermüdungsgrenze zueinander proportional sind, wird die Ermüdungsgrenze verbessert, so dass sie das 1,7-fache beträgt, wenn die Korngröße von 35 μm des Vergleichsbeispiels auf 12 μm des Beispiels reduziert wird. Wenn die Härte des Muldenabschnitts, der der Ursprung von Brüchen ist, von 220 Hv des Vergleichsbeispiels auf 315 Hv des Beispiels erhöht wird, wird die auf der Grundlage der Härte konvertierte Ermüdungsgrenze auf das 1,43-fache verbessert. Da nahezu kein Unterschied in der Oberflächenrauhigkeit zwischen dem Vergleichsbeispiel und dem Beispiel besteht, kann dessen Einfluss auf die Ermüdungsgrenze vernachlässigt werden. Auf der Grundlage der obigen Ergebnisse wird die Ermüdungsgrenze erwartungsgemäß theoretisch auf das 2,43-fache verbessert. Im Gegensatz hierzu wird die Ermüdungsgrenze in Wirklichkeit auf das 3,5-fache verbessert, und ist größer als der theoretische Wert. Als Ergebnis wird angenommen, dass die Wirkungen einer Kombination einer Verfeinerung und einer starken Festigung und eines Kugelstrahlens erzeugt werden. Tabelle 2: Vergleich zwischen theoretischem Wert und experimentellem Ergebnis der Korngröße und der Härte, die die Haltbarkeit von Metallbalgen beeinflussen
    Figure 00110001
  • Obwohl die obige Ausführungsform ein Beispiel des Metallbalgens der vorliegenden Erfindung ist, der auf einen Akkumulator angewendet wird, kann der Metallbalgen der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Vorrichtungen angewendet werden. Zum Beispiel kann der Metallbalgen 16 auf eine Verbindung angewendet werden, wie in 9A gezeigt ist. In dieser Verbindung wirkt ein Stutzen 40 an einem seiner Enden so, dass er bezüglich eines Stutzens 41 an seinem anderen Ende geneigt wird. Alternativ bewirkt der Stutzen 40 eine Bewegung parallel zu dem Stutzen 41 in einer Richtung senkrecht zu einer Axialrichtung. Der Metallbalgen 16 kann auf eine in 9B gezeigte Vorrichtung angewendet werden. Diese in 9B gezeigte Vorrichtung ist so konstruiert, dass ein weiteres Ende des Metallbalgens 16 durch einen Nocken 50 unterstützt ist, so dass er verformt wird und der Metallbalgen 16 oszilliert, wenn der Nocken 50 gedreht wird. In einer in 9C gezeigten Vorrichtung wird eine Stange 60 um einen Unterstützungspunkt 61 gekippt, so dass der Metallbalgen 16 gekippt wird.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Metallbalgens, die Schritte umfassend: Affinieren einer mittleren Korngröße eines rostfreien Ausscheidungshärtungs-Stahls; Ausbilden des Rohres zu einem Balgen mit einer axialen Richtung; und Ausscheidungsalterhärtungs-Wärmebehandlung des Balgens; gekennzeichnet durch die Schritte: Kaltwalzen des Rohres; Realisieren der Affinierung einer mittleren Korngröße zu einer mittleren Korngröße von 10 bis 15 μm durch Anlassen; Einstellen des Balgens durch Zugbelastung oder Kompressionsbelastung in Axialrichtung des Balgens, so dass der Balgen ohne Last eine vorgegebene Höhe aufweist; und Bereitstellen einer Kompressionsrestbeanspruchung von nicht weniger als 500 MPa auf eine Innenfläche oder eine Außenfläche des Balgens durch Oberflächenbearbeitung, wobei eine Oberflächenbearbeitung der ersten Stufe durchgeführt wird durch Schießen von Partikeln auf eine Oberfläche des Balgens, wobei die Partikel eine vorgegebene mittlere Partikelgröße aufweisen, und anschließend eine Oberflächenbearbeitung einer zweiten Stufe durchgeführt wird durch Schießen von Partikeln auf die Oberfläche des Balgens, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße kleiner als die in der Oberflächenbearbeitung der ersten Stufe verwendeten Partikel aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Balgen behandelt wird, so dass er eine Härte von 450 bis 600 Hv an einem in Dickenrichtung mittleren Abschnitt eines Rippenabschnitts aufweist und eine Härte von 250 bis 450 Hv an einem in Dickenrichtung mittleren Abschnitt eines Muldenabschnitts aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Balgen als ein gewellter Balgen hergestellt wird, bei dem der Muldenabschnitt und der Rippenabschnitt einen wellenförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Rippenabschnitte in engen Kontakt miteinander treten und die Muldenabschnitte in engen Kontakt miteinander treten, wenn der Balgen maximal komprimiert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenbearbeitung der ersten Stufe und die Oberflächenbearbeitung der zweiten Stufe an einer Außenfläche und an einer Innenfläche des Metallbalgens durchgeführt werden.
DE602004005288T 2003-11-07 2004-11-05 Metallischer Faltenbalg, sein Fertigungsverfahren und Druckspeicher mit einem solchen Faltenbalg Active DE602004005288T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003378977A JP4311639B2 (ja) 2003-11-07 2003-11-07 金属ベローズの製造方法
JP2003378977 2003-11-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004005288D1 DE602004005288D1 (de) 2007-04-26
DE602004005288T2 true DE602004005288T2 (de) 2007-12-20

Family

ID=34431365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004005288T Active DE602004005288T2 (de) 2003-11-07 2004-11-05 Metallischer Faltenbalg, sein Fertigungsverfahren und Druckspeicher mit einem solchen Faltenbalg

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7399372B2 (de)
EP (1) EP1529993B1 (de)
JP (1) JP4311639B2 (de)
DE (1) DE602004005288T2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206251A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 OBE OHNMACHT & BAUMGäRTNER GMBH & CO. KG Metall-Balg und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008546204A (ja) * 2005-06-03 2008-12-18 フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズ・ユーエスエイ・インコーポレイテッド 前処理組成物
KR20070116976A (ko) * 2005-06-09 2007-12-11 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 벨로스 소관용 페라이트계 스테인리스 강판
JP2007218231A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Nhk Spring Co Ltd ばね装置と、それを用いた内燃機関の動弁機構
JP2008119742A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Showarasenkan Seisakusho Co Ltd 長尺な金属製ベローズ管の製造方法、及び、その長尺な金属製ベローズ管
JP5005494B2 (ja) * 2007-10-18 2012-08-22 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 ベローズ並びにこれを用いたユニバーサル式ベローズ、高速増殖炉用配管システム及び高速増殖炉施設
FR2953594B1 (fr) * 2009-12-04 2012-09-14 Olaer Ind Sa Dispositif de test pour separateur souple
IT1404267B1 (it) * 2011-02-18 2013-11-15 Sistemi Sospensioni Spa Procedimento per la fabbricazione di componenti in lamiera di acciaio altoresistenziale sottoposti nell'uso a sollecitazioni di fatica, in particolare componenti per sospensioni di veicolo
DE102014204348A1 (de) * 2014-03-10 2015-09-10 Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg Messelement aus stahl mit gehärteter randzone
CN107110354B (zh) * 2014-11-05 2019-03-12 伊格尔工业股份有限公司 金属波纹管
US10520084B2 (en) 2015-09-23 2019-12-31 Eagle Industry Co., Ltd. Metal bellows
US9670979B1 (en) 2016-05-13 2017-06-06 Liquidspring Technologies, Inc. Resilient expandable pressure vessel
US10830352B2 (en) * 2017-03-02 2020-11-10 Eagle Industry Co., Ltd. Bellows
US10994916B2 (en) 2017-11-30 2021-05-04 Liquitek Llc Sleeve member, container assembly kit including same, and associated method of manufacturing a sleeve member
KR102119263B1 (ko) * 2019-12-03 2020-06-04 한국씰마스타주식회사 내압 벨로즈 및 그의 제조방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4369074A (en) * 1981-06-29 1983-01-18 Bodyako Mikhail N Method of producing bellows from metal alloys
JPH01184225A (ja) 1988-01-19 1989-07-21 Nhk Spring Co Ltd 金属ベローズおよびこのベローズの製造方法
JPH08176750A (ja) * 1994-12-28 1996-07-09 Nippon Steel Corp ベローズ加工用フェライト系ステンレス鋼
JP2001304412A (ja) 2000-04-20 2001-10-31 Nhk Spring Co Ltd 金属ベローズおよびその製造方法
DE10027541A1 (de) 2000-06-02 2001-12-13 Eurocopter Deutschland Verfahren zur Herstellung eines Metallbalges aus hochfestem Werkstoff
DE60125070T2 (de) * 2000-06-16 2007-07-05 NHK Spring Co., Ltd., Yokohama Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von metallischen Faltenbälgen
JP2003172449A (ja) 2001-12-07 2003-06-20 Nhk Spring Co Ltd ステンレス製ベローズおよびこれを用いたアキュムレータならびにステンレス製パイプの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206251A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 OBE OHNMACHT & BAUMGäRTNER GMBH & CO. KG Metall-Balg und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
US20050098244A1 (en) 2005-05-12
DE602004005288D1 (de) 2007-04-26
US7399372B2 (en) 2008-07-15
EP1529993B1 (de) 2007-03-14
JP2005140285A (ja) 2005-06-02
JP4311639B2 (ja) 2009-08-12
EP1529993A1 (de) 2005-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004005288T2 (de) Metallischer Faltenbalg, sein Fertigungsverfahren und Druckspeicher mit einem solchen Faltenbalg
DE3240729C2 (de)
DE3539608A1 (de) Schraubenfeder und ihre verwendung
EP0086011B1 (de) Verfahren zur Erzeugung eines reversiblen Zweiweg-Gedächtniseffektes in einem Bauteil aus einer einen Einwegeffekt zeigenden Legierung
DE2657269B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Stahlrohren
DE2364210A1 (de) Verfahren zur herstellung eines formstueckes, insbesondere eines rohres
DE4003384C2 (de) Verbundmetallrohr für die Kraftstoffeinspritzung von Dieselmotoren und Verfahren zu seiner Herstellung
DE60133463T2 (de) Verfahren zum herstellen eines hochfesten stahlrohres
DE2915412C2 (de)
DE1758389C3 (de) Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische WiderstandsschweiBung erzeugten und kaltkalibrierten Stahlrohren
DE69928635T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Produkten aus martensitischem rostfreiem Stahl
DE2435463A1 (de) Hochdruckgefaess und verfahren zu seiner herstellung
DE3101319A1 (de) "verfahren zum kuehlen von stahlrohren"
WO2018060080A1 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES GEFORMTEN BAUTEILS MIT EINEM MAßHALTIGEN ZARGENBEREICH
DE602004000461T2 (de) Biegsame gewellte Leitung mit zumindest einem geschlossenen metallischen Ring und Verfahren zu deren Herstellung
DE968459C (de) Verfahren zur Herstellung hochfester Bolzenwerkstuecke mit Kopf, wie Schrauben und Nieten, durch Kaltumformung
DE3207267A1 (de) "verfahren zur herstellung von mehrkanalrohren und ziehduese zur durchfuehrung des verfahrens"
DE3134906A1 (de) Bourdon-roehre
AT119007B (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von hochelastischen Well- oder Federrohren aus dünnwandigen Metallrohren.
DE3131931C2 (de) Verfahren zum superplastischen Formen
WO2002038477A9 (de) Endlos-fadenbremsband und verfahren zu seiner herstellung
EP2064010A1 (de) Kugelautofrettage
DE3844164C2 (de)
DE2601625B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vergüten dünnwandiger Großrohre aus Stahl
DE1433797A1 (de) Hochfestes Stahlerzeugnis,insbesondere Blech,und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition