一種金屬波紋管的制造裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬波紋管的制造裝置與方法。該裝置包括上模座、第一密封件、模具、加熱絲、下模座、金屬管、第二密封件組成。在金屬波紋管制造過程中，對金屬管進(jìn)行密封處理。利用加熱絲對難加工金屬材料需要變形的部分進(jìn)行加熱，使該部分金屬材料軟化，塑性提高。然后再向金屬管內(nèi)充入惰性氣體，使密封金屬管內(nèi)的氣壓增大，利用氣壓使得軟化的金屬貼和模具。該方法采用逐層加熱的思想，對波紋管部分一圈一圈進(jìn)行加熱，同時伴有材料進(jìn)給使其成形。波紋管成形后，開模，取出波紋管，即可得到難成形金屬材料制成的波紋管。這種方法，可解決難加工材料在常溫下塑性差，不易成形的問題。
【專利說明】
一種金屬波紋管的制造裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及金屬波紋管的制造，尤其涉及一種金屬波紋管的制造裝置與方法。 【背景技術(shù)】:
[0002]金屬波形膨脹節(jié)是一種廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)中機(jī)械設(shè)備和輸送管道的部件，它可以通過自身的彈性伸縮來補(bǔ)償溫度和載荷給管道或管形件帶來的位移變化，同時能夠吸收機(jī)械振動。因此，金屬波形膨脹節(jié)可以有效的降低管道或管形件的應(yīng)力，從而提高其使用壽命。其中金屬波紋管是金屬波紋膨脹節(jié)的核心部件。金屬波紋管是一種帶有橫向波紋的薄壁管形件，它既有彈性特征又有密封功能，其幾何特點(diǎn)使它在復(fù)雜外力作用下可以承受較大變形?，F(xiàn)在，金屬波紋管已廣泛應(yīng)用在各行業(yè)，是工業(yè)設(shè)備和管道中的重要零部件。工業(yè)的快速發(fā)展，對金屬波紋管的材料性能提出了新的要求。
[0003]目前制造金屬波紋管的主要材料是不銹鋼，但是不銹鋼波紋管在高溫、強(qiáng)腐蝕性的工作環(huán)境中很容易失效。因而鋯、鈦、高溫合金等難加工材料以其特有的耐腐蝕性，在工程上的應(yīng)用越來越多。但是這些材料的延伸率低，常溫下塑性差，難以成形。而且，目前加工金屬波紋管比較成熟的技術(shù)是液壓成形和機(jī)械成形，兩者均屬于冷加工工藝，適合制造變形性能較好材料的波紋管。難加工金屬材料在冷加工的條件下，容易出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問題， 成品率低。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明提供一種金屬波紋管的制造裝置與方法，在波紋管成形過程中，利用加熱絲對難加工金屬材料進(jìn)行加熱，使金屬材料軟化，成形性能提高，從而提高成品率。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種金屬波紋管的制造裝置，由上模座、第一密封件、 模具、加熱絲、下模座、金屬管、第二密封件組成，所述模具設(shè)置于上模座和下模座之間，且下模座和模具之間通過螺栓連接，所述金屬管設(shè)置于模具中且金屬管的上下兩末端分別安裝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與上模座之間通過螺栓連接，所述第一密封件的下末端超出模具的下表面下方且與下模座之間通過螺栓連接，在所述第一密封件和第二密封件的中間位置分別設(shè)置有一上下方向延伸的圓孔，通過在第一密封件上的圓孔上接上通氣管通入惰性氣體，所述第一密封件和第二密封件上與空氣接觸的一側(cè)圓孔處均涂上密封膠，所述加熱絲放置在模具外，并可在模具外上下移動。
[0006]進(jìn)一步地，所述模具由兩個完全對稱的半圓柱形模具組合而成。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一密封件和第二密封件采用耐高溫材料制成，模具采用陶瓷材料制成。
[0008]本發(fā)明采用還如下技術(shù)方案:一種金屬波紋管的制造方法，包括如下步驟:[0009 ]第1步:將下模座和第一密封件以及一個半圓柱形的模具用螺栓連接起來；[〇〇1 〇]第2步:將金屬管放置在模具內(nèi)，再裝上另一半模具，合模；
[0011]第3步:把上模座和第二密封件用螺栓連接起來；
[0012]第4步:將第一密封件的中心圓孔接上通氣管，第一密封件與空氣接觸的一側(cè)，在圓孔處涂上密封膠；
[0013]第5步:從第一密封件的通氣孔處向金屬管內(nèi)充入惰性氣體，以排走金屬管內(nèi)原本的空氣，減少金屬管的加熱氧化；
[0014]第6步:空氣排完之后，在第二密封件的中心圓孔中塞入銷釘，并涂以密封膠進(jìn)行密封；
[0015]第7步:將加熱絲套在模具外，并調(diào)整至適當(dāng)位置，接上電源，對需要變形的金屬管的材料進(jìn)行局部加熱；
[0016]第8步:金屬材料軟化之后，通過通氣孔向金屬管內(nèi)充入惰性氣體，使金屬管內(nèi)氣壓增大，并使氣壓保持在一定范圍內(nèi)，以至使金屬材料發(fā)生變形，貼合模具；
[0017]第9步:最下面一圈波紋成形之后，向上移動加熱絲到另一處需要加熱的位置，再進(jìn)行加熱，按逐層加熱的方式，使金屬波紋管成形；
[0018]第10步:波紋管成形后，停止加熱絲的加熱，并停止充入惰性氣體；
[0019]第11步:開模，取出波紋管，即可得到難成形金屬材料的波紋管。
[0020]本發(fā)明具有如下有益效果::本發(fā)明為一種金屬波紋管的制造裝置與方法，選擇不同尺寸的密封件來制造不同壁厚的金屬波紋管。使用加熱絲對需要變形的材料進(jìn)行逐層加熱，加熱所需時間短，效率高，并且實(shí)現(xiàn)了在線冷卻。本發(fā)明波紋管制造方法，提高了難加工材料的成形性能，提高了波紋管的成形質(zhì)量以及成品率，減少了材料的報廢?？山鉀Q難加工材料在常溫下塑性差，不易成形的問題。本發(fā)明方法簡單可行，在航空、航天、汽車制造等工程領(lǐng)域具有重要的工程應(yīng)用價值和明顯的經(jīng)濟(jì)效益?！靖綀D說明】:
[0021]圖1為本發(fā)明金屬波紋管的制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明金屬波紋管的制造裝置的俯視圖。[〇〇23]圖3為金屬波紋管的截面圖。[〇〇24]其中:1.上模座，2.第一密封件，3.模具，4.加熱絲，5.下模座，6.金屬管，7.第二密封件。【具體實(shí)施方式】:
[0025]請參照圖1至圖3所示，本發(fā)明金屬波紋管的制造裝置由上模座1、第一密封件2、模具3、加熱絲4、下模座5、金屬管6、第二密封件7組成，模具3設(shè)置于上模座1和下模座5之間， 且下模座5和模具3之間通過螺栓連接，金屬管6設(shè)置于模具3中且金屬管6的上下兩末端分別安裝有第二密封件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的上表面上方且與上模座1之間通過螺栓連接，第一密封件2的下末端超出模具3的下表面下方且與下模座5之間通過螺栓連接。在第一密封件2和第二密封件7的中間位置分別設(shè)置有一上下方向延伸的圓孔(未標(biāo)示)，通過在第一密封件2上的圓孔上接上通氣管通入惰性氣體(如氬氣)， 以排走金屬管6內(nèi)原本的空氣，減少金屬管6的加熱氧化。第一密封件2和第二密封件7上與空氣接觸的一側(cè)圓孔處均涂上密封膠，以達(dá)到密封的目的。加熱絲4放置在模具3外，并可在模具4外上下移動。
[0026]本發(fā)明中模具3是可分式模具，是由兩個完全對稱的半圓柱形模具組合而成。根據(jù)所成形金屬材料的不同，調(diào)整加熱絲4的溫度以及金屬管6內(nèi)的氣壓，金屬管6內(nèi)的氣壓可以使受熱軟化的金屬材料變形，而不使未受熱的金屬材料變形。
[0027]本發(fā)明中，第一密封件2和第二密封件7需要用耐高溫材料制成，模具3由陶瓷材料制成。由陶瓷材料制成的模具3具有耐高溫與電絕緣性，根據(jù)電磁加熱的原理，加熱絲4只對金屬管6進(jìn)行加熱，而模具3不受影響。第一密封件2和第二密封件7有拔模結(jié)構(gòu)，以起到固定金屬管6、進(jìn)給金屬材料和密封的目的。
[0028]本發(fā)明金屬波紋管的制造方法，在波紋管制造過程中，通過第一密封件2和第二密封件7對金屬管6進(jìn)行密封處理，從第一密封件2的圓孔向金屬管6內(nèi)充入惰性氣體，如氬氣。 利用加熱絲4對難加工金屬材料需要變形的部分進(jìn)行加熱，使該部分金屬材料軟化，塑性提高。然后再充入惰性氣體，如氬氣，使密封金屬管6內(nèi)的氣壓增大，同時進(jìn)給材料，利用氣壓使得軟化的金屬貼合模具。當(dāng)最下面的一圈波紋成形之后，向上移動加熱絲4,對下一圈需成形的金屬管部位進(jìn)行加熱，重復(fù)以上成形過程，直至金屬波紋全部成形。加熱絲4在模具3 外移動，模具3由陶瓷材料制造，加熱絲4用電磁加熱的原理使金屬原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。波紋管完全成形后，停止加熱絲4的加熱。然后開模，取出波紋管，即可得到難成形金屬材料的波紋管。這種方法，可解決難加工材料在常溫下塑性差，不易成形的問題。
[0029]本發(fā)明金屬波紋管的制造方法，具體包括如下步驟:
[0030]第1步:將下模座5和第一密封件2以及一個半圓柱形的模具3用螺栓連接起來；
[0031]第2步:將金屬管6放置在模具3內(nèi)，再裝上另一半模具，合模；
[0032]第3步:把上模座1和第二密封件7用螺栓連接起來；
[0033]第4步:將第一密封件2的中心圓孔接上通氣管，第一密封件2與空氣接觸的一側(cè)， 在圓孔處涂上密封膠；
[0034]第5步:從第一密封件2的通氣孔處向金屬管6內(nèi)充入惰性氣體(如氬氣)，以排走金屬管6內(nèi)原本的空氣，減少金屬管6的加熱氧化；
[0035]第6步:空氣排完之后，在第二密封件7的中心圓孔中塞入銷釘，并涂以密封膠進(jìn)行密封；
[0036]第7步:將加熱絲4套在模具3外，并調(diào)整至適當(dāng)位置，接上電源，對需要變形的金屬管6的材料進(jìn)行局部加熱；
[0037]第8步:金屬材料軟化之后，通過通氣孔向金屬管6內(nèi)充入惰性氣體，使金屬管6內(nèi)氣壓增大，并使氣壓保持在一定范圍內(nèi)，以至使金屬材料發(fā)生變形，貼合模具；
[0038]第9步:最下面一圈波紋成形之后，向上移動加熱絲4到另一處需要加熱的位置，再進(jìn)行加熱，按逐層加熱的方式，使金屬波紋管成形；
[0039]第10步:波紋管成形后，停止加熱絲4的加熱，并停止充入惰性氣體；
[0040]第11步:開模，取出波紋管，即可得到難成形金屬材料的波紋管。[〇〇41]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬波紋管的制造裝置，其特征在于:由上模座(1)、第一密封件(2)、模具(3)、 加熱絲(4)、下模座(5)、金屬管(6)、第二密封件(7)組成，所述模具(3)設(shè)置于上模座(1)和 下模座(5)之間，且下模座(5)和模具(3)之間通過螺栓連接，所述金屬管(6)設(shè)置于模具(3) 中且金屬管(6)的上下兩末端分別安裝有第二密封件(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)的上表面上方且與上模座(1)之間通過螺栓連接，所述第 一密封件(2)的下末端超出模具(3)的下表面下方且與下模座(5)之間通過螺栓連接，在所 述第一密封件(2)和第二密封件(7)的中間位置分別設(shè)置有一上下方向延伸的圓孔，通過在 第一密封件(2)上的圓孔上接上通氣管通入惰性氣體，所述第一密封件(2)和第二密封件 (7)上與空氣接觸的一側(cè)圓孔處均涂上密封膠，所述加熱絲(4)放置在模具(3)外，并可在模 具(4)外上下移動。2.如權(quán)利要求1所述的金屬波紋管的制造裝置，其特征在于:所述模具(3)由兩個完全 對稱的半圓柱形模具組合而成。3.如權(quán)利要求2所述的金屬波紋管的制造裝置，其特征在于:所述第一密封件(2)和第 二密封件(7)采用耐高溫材料制成，模具(3)采用陶瓷材料制成。4.一種金屬波紋管的制造方法，其特征在于:包括如下步驟第1步:將下模座(5)和第一密封件(2)以及一個半圓柱形的模具(3)用螺栓連接起來；第2步:將金屬管(6)放置在模具(3)內(nèi)，再裝上另一半模具，合模；第3步:把上模座(1)和第二密封件(7)用螺栓連接起來；第4步:將第一密封件(2)的中心圓孔接上通氣管，第一密封件(2)與空氣接觸的一側(cè)， 在圓孔處涂上密封膠；第5步:從第一密封件(2)的通氣孔處向金屬管(6)內(nèi)充入惰性氣體，以排走金屬管(6) 內(nèi)原本的空氣，減少金屬管(6)的加熱氧化；第6步:空氣排完之后，在第二密封件(7)的中心圓孔中塞入銷釘，并涂以密封膠進(jìn)行密 封；第7步:將加熱絲(4)套在模具(3)外，并調(diào)整至適當(dāng)位置，接上電源，對需要變形的金屬 管(6)的材料進(jìn)行局部加熱；第8步:金屬材料軟化之后，通過通氣孔向金屬管(6)內(nèi)充入惰性氣體，使金屬管(6)內(nèi) 氣壓增大，并使氣壓保持在一定范圍內(nèi)，以至使金屬材料發(fā)生變形，貼合模具；第9步:最下面一圈波紋成形之后，向上移動加熱絲(4)到另一處需要加熱的位置，再進(jìn) 行加熱，按逐層加熱的方式，使金屬波紋管成形；第10步:波紋管成形后，停止加熱絲(4)的加熱，并停止充入惰性氣體；第11步:開模，取出波紋管，即可得到難成形金屬材料的波紋管。
【文檔編號】B21D15/10GK105964749SQ201610480205
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王輝, 李娟 , 郭訓(xùn)忠, 嚴(yán)大偉
【申請人】南京航空航天大學(xué)