金属波纹管的制造工艺

金属波纹管的制造，是从选用原材料开始，经过管坯制造、波纹管成形、整形、热处理、表面处理、质量检验等主要工艺环节，制造出符合设计要求的波纹管。

波纹管是形状复杂、性能要求高的一种薄壳元件。它的制造工序多、工艺复杂。因此在波纹管的制造中，正确的工艺设计和实施是至关重要的。

波纹管管坯制造工艺

金属波纹管管坯分为无缝管坯和有缝管坯两种。

无缝管坯的制造，要根据不同的原材料．采用不同的工艺方法制造。材料加上厂可提供壁厚0.1~0.3mm、外径φ10~60mm的长不锈钢薄壁无缝管。这种无缝管表而光洁度高，但壁厚公差较大（+/-0.03mm），一般用来制造螺旋波纹管和性能要求不高的环形波纹管。金属波纹管生产厂可用0.8~1mm厚的金属板（带）材或壁厚0.5~1mm的标准薄壁管，经过多次拉深或旋压拉深工艺制造各种规格波纹管管坯。这种工艺可以制得表面光洁度高、壁厚公差小（<=+/-0.005mm）、长度较短的管坯，用于制造要求较高的波纹管。

有缝管坯的制造，一般是选用所需要厚度的板材或带材，卷筒后用特种焊接对焊而成。有缝管坯的质量，直接取决于板（带）材质量和焊接质量。一般来说，其壁厚公差较容易控制。

1．多次变薄拉深制造工艺

多次变薄拉深制造工艺适用于制造管坯长度小于300mm的波纹管管坯，工艺过程主要包括落料、多次拉深、多次热处理和多次变薄拉深。

2．钢球旋压变薄拉伸制造工艺及装备

钢球旋压变薄拉深，是毛坯在高速旋转下，受凸模、凹模与钢球之间辗压而拉深变薄的一种工艺方法。凸模（或者凹模）的高速旋转，带动钢球本身旋转，并沿着毛坯周线高速旋转，毛坯在凸模上受轴向进给时，材料受正向力和切向力的作用而变形。

3．焊接管坯制造工艺

用焊接方法制造波纹管管坯，是一种生产效率高、成本低、壁厚容易控制和适应性强的工艺方法。目前多用于制造膨胀节用大直径波纹管管坯和制造软管用管坯。波纹管管坯的焊接，目前采用的主要是气体保护直流氩弧焊、微弧等离子焊及激光焊接等工艺方法。焊接厚度为0.1mm~1mm，材料为1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、 00Cr17Ni14Mo2及GH169等。

4．多层波纹管管坯的制造

多层波纹管具有较高的耐压力，还具有较小的刚度和较大的位移，常用来制造金属膨胀节和无泄漏阀门用波纹管。

膨胀节用多层波纹管，内径一般都超过φ80mm，它的管坯多半是在焊接管坯时，预留好套管间隙，分别焊成相应层的管坯后，顺序套管即可。

阀用多层波纹管绝大部分内径小于φ60mm，其多层管坏，有不同的制造方法。一种是按预留套管间隙，用轧制或旋压工艺分别制造相应层管坯，顺序套管成多层管坯。另一种方法是选用一种基本管坯，然后用缩径或扩径工艺，改制成相应层的管坯．然后顺序套管成多层管坯。由于这种改制比轧制、旋压制管直径公差精度低，因此预留套管间隙稍大。

多层管坯的套管，按照波纹管产品对层间质量的要求不同，可采用硬态下套管和软态下套管两种方法。制造完的硬态管坯，清洗内外表面后，直接套管，然后进行固溶或者退火热处理。这种方法由于套管后要经过热处理和酸洗等工序，难以保证层间表面光洁和层间无多余物，硬态管坯先经过热处理和酸洗，在得到光洁表面质量后，再进行软态下的套管，可以使波纹管产品层间质量得到可靠保证。

波纹管成形工艺及装备

波纹管的波纹成形是制造波纹管的关键工艺。目前常用的成形方法有：液压成形、机械成形、橡胶成形、焊接成形、电化学成形等。

液压成形和机械成形是金属波纹管制造行业常用的工艺。它适于制造具有良好塑性的铜合金、不锈钢、弹性合金及高温合金等材料的U型、S型、Ω型等波型的波纹管，具有广泛的适应性和良好的工艺性。

1．液压成形工艺

液压成形是金属波纹管应用最广泛、最常见的一种成形方法。主要用来制造环形波纹管，可成形壁厚0.08~4mm的波纹管。波纹管液压成形是管坯在受内壁液体压力下，当应力超过屈服强度后，在专用模具内成形为波纹管。

2．机械成形工艺

波纹管的机械成形，包括旋压成形、滚压成形和机械膨胀等工艺方法。

一般来说机械成形具有工艺简单、工装制造容易，生产效率高等优点。同时也存在产品制造比较粗糙，性能不高等缺点。它较多应用于螺旋波纹管，波纹膨胀节、大直径厚壁波纹管的制造。

3．橡胶成形工艺

橡胶成形工艺是胀形工艺的一种。它是以橡胶为成形凸模，在压力作用下像胶凸模变形，把管坯按凹模型腔成形波纹管，成形方式通常是单波连续成形。

4．机械液压成形

机械液压成形是将管坯先用滚压方法向内滚形，然后用液压方法向外胀形形成波纹管的成形方法。机械液压成形的波纹管，由于波峰、波谷都参加了变形，都达到了强化，对提高波纹管弹性起到了良好的作用，是制造深波波纹管的一种有效工艺方法。

波纹管的热处理

热处理在波纹管的制造工艺过程中及在波纹管获得弹性性能上，是必不可少和重要的工艺。

制造波纹管材料，按强化方法可分为加工硬化型和弥散强化型两种。常用的加下硬化材料有H80、QSn6.5-0.1、NiCu28-2.5-1.5、1Cr18Ni9Ti及00Cr17Ni14Mo2等。它们在再结晶退火或者淬火固溶处理后，形成单一的α固溶体或单一奥氏体，具有优良的塑性变形性能，能够满足变径、变薄和成形工艺要求，在波纹管成形时的冷变形过程中，材料产生加工硬化，GH4132、GH4169等。它们在淬火固溶状态下，形成单一过饱和固溶体，具有优良的塑性，能满足冷加工塑性变形性能，在波纹管成形后的时效热处理时，析出弥散的强化相使材料得到强化，从而使波纹管获得优良的弹比性能。

波纹管热处理的目的有二：一是在波纹管制造工艺过程中，消除加工硬化，恢复塑性；二是强化材料，获得弹性。

波纹管热处理有内在和外在的质量要求。内在质量是热处理后使材料获得一定的组织状态、晶粒度和力学性能；外在质量主要是热处理后的表面氧化程度。

波纹管的表面处理

1．铜合金的表面处理工艺

铜合金波纹管的表面处理工艺包括除油、疏松氧化皮、弱酸洗、光亮酸洗和钝化等工序。

2．不锈钢的表面处理工艺

不锈钢波纹管表面处理工艺主要为除油、疏松动氧化皮和酸洗。

波纹管的整形工艺

波纹管成形后，由于弹性回弹使波纹管波距、波型都与吸计要求有差异，必须进行整形。

对于加工硬化材料制成的波纹管，一般用手工和机械整形两种方法。对于弥散硬化材料的波纹管，将其装入时效夹具内时效，使波纹管定型，以达到整形效果。

波纹管的稳定处理工艺

波纹管在加工过程中，会产生内应力，使其弹住和几何尺寸不稳定。波纹管的稳定处理目的就在于消除应力，稳定性能，稳定几何尺寸。

波纹管的稳定处理包括热稳定处理工艺和机械稳定处理工艺。一般情况下只作热稳定处理，有特殊要求时才须作机械稳定处理。

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