金屬波紋管的詳細參數

1、金屬波紋管的詳細參數金屬波紋管是一種撓性、薄壁、有橫向波紋的管殼零件。它既有彈性特性又有密封特性，在外力及力矩作用下能產生軸向、角向、側向、及其組合位移，密封性能好。在機械、儀表、石油、化工、電力、供熱、機車、船舶、核工業(yè)、航空航天等許多工業(yè)領域得到了越來越廣泛的應用。金屬波紋管的種類主要有金屬波紋管、波紋膨脹節(jié)和金屬波紋軟管三種。隨著金屬壓力加工等技術的進步和各種結構波紋管的應用，相應產生了許多種制造波紋管的方法。這些方法是液壓成形、機械脹形、橡膠成形、旋壓成形、滾壓成形、焊接成形和電沉積成形等。每種方法都有其獨特的優(yōu)點。例如：液壓成形可以獲得綜合性能較好的波紋管滾壓成形可以制造特大直徑的波

2、紋管；焊接成形可以獲得彈性極好的波紋管；電沉積可以制造小直徑和高情度的波紋管。1金屬波紋管的幾何參數金屬波紋管的尺寸規(guī)格已按內徑標準系列化，一般將金屬波紋管內徑或外徑作為基本尺寸，其它結構參數作為相對尺寸。當內徑或外徑確定后，壁厚、波距、波厚等等，均以內徑或外徑為基準按適當比例確定。設計波紋管參數時要滿足波紋管的性能要求，同時還要考慮波紋管的制造工藝性和結構穩(wěn)定性。1）波深系數k （也稱脹形系數）波深系數k 是波紋管外徑與內徑之比，它是決定波紋管幾何形狀的一個重要參數。在內徑d 確定的情況下，k 值越大，波紋的高度就越高。k 值影響著波紋管的性能和波紋管的成形工藝，波紋管的成形難度隨著k 值的

3、增加而增加。當k 值增加到2時，液壓成形波紋管就相當困難。所以當k>= 2時，宜采用焊接波紋管。液壓成形波紋管，可分為淺波和深波兩種，以波深系數k= 1.5為分界，k=1.31.5之間的波紋管稱淺波紋管，波紋管成形較容易；k=1.61.9之間的波紋管稱深波紋管，成形相對較難，有時需要兩次成形。同樣內徑尺寸的波紋管，深波紋管的剛度小，靈敏度高，允許位移大；淺波紋管的剛度大，靈敏度低，允許位移較小。用于儀表、傳感器的測量波紋管，宜采用深波紋管；用于承受壓力為主的波紋管，宜采用淺波紋管。2）波紋管壁厚波紋管壁厚是一個重要的幾何參數，波紋管的主要特性（剛度和工作應力）取決于波紋管的幾何尺寸，特別

4、是取決于它的壁厚。波紋管的壁厚與內徑有一定的比例關系，對于內徑101000mm的波紋管，壁厚與內徑的比值一般控制在0.00060.05；如果太厚，其柔軟性必定很差；如果太薄，其承壓能力受到限制。因此，各種波紋管必須根據具體的使用條件和性能要求，按照內徑與壁厚的相應關系，選擇合理的壁厚。在設計高壓波紋管的時候，為了降低波紋管的剛度和應力，需要設計多層結構的波紋管，但是多層波紋管的總壁厚與內徑之比一般也不得大于0.05。3）波型波型是指沿著軸向剖開后的波紋型式和形狀，波紋管的波紋形狀影響著波紋管的剛度、位移和承壓能力。按幾何形狀波型可分為U 型、C 型、S 型、V 型型等。4）波距和波厚波距是波紋

5、管及其波型結構的重要參數，影響波紋管的有效長度和性能。波距的變化趨勢是隨內徑的增加而增加，波距占內徑的百分比則隨內徑的增加而減小。因為內徑小的波紋管成型困難，波距占內徑的百分比應大些。波紋管波厚是指外波紋部分軸向面上的最大寬度，在波距決定以后，波厚就直接影響波形角、波峰和波谷的圓角半徑。當波距和波厚確定后，不僅波形角已確定，波峰、波谷處的圖角半徑也就確定了。5）波紋數和有效長度波紋管波紋部分的軸向總長度稱波紋管的有效長度，或稱波紋管的工作長度。波紋數和有效長度是緊密相關的兩個參數。為了保證波紋管工作時有可靠的穩(wěn)定性，有效長度與外徑之間的關系應小于等于1.3。如果需要長的有效長度，可以用兩個或兩

6、個以上的波紋管焊接起來，接成長的波紋管，也可以采用單波連續(xù)成形等方法直接成形長的波紋管。對除金屬軟管之外的長波紋管，為了保證其結構穩(wěn)定性，必須在波紋管的內部或外部設置導向零件。2. 金屬波紋管的性能參數1）最大壓縮長度在外力作用下，金屬波紋管被壓縮到波紋之間彼此互相緊密接觸時的長度。2）最大壓縮位移金屬波紋管壓縮到波紋之間相互緊密接觸時所能產生的最大位移。當波紋管達到最大壓縮位移時，往往已產生了塑性變形，所以工作時不允許達到這一數值。3）允許位移和工作位移金屬波紋管不產生塑性變形情況下所能達到的最大位移稱允許位移，而工作過程的最大位移你工作位移。為了保證波紋管在整個工作過程中性能穩(wěn)定可靠和較高

7、的使用壽命，工作位移般取允許位移的40%50%。4）耐壓力和工作壓力波紋管在保持穩(wěn)定狀態(tài)或不產生塑性變形（如波距均勻性不破壞，波紋不歪斜等）條件下，能承受的最大靜壓力稱波紋管的耐壓力。而工作壓力指在整個工作過程中，承受的最大玉力為了保證波紋管工作時性能穩(wěn)定可靠和具有較高的使用壽命，工作壓力一般取耐壓力的40%50%。5）破裂壓力引起波紋管管壁破裂損壞時的臨界壓力稱破裂壓力，它表征了波紋管的最大耐壓強度。在工作過程中，波紋管的工作壓力遠小于此壓力。6）剛度與靈敏度剛度就是金屬波紋管產生單位位移所需要的力或壓力，而靈敏度則是剛度的倒數，即作用于波紋管上單位力或壓力所產生的位移。由于波紋管能承受集中

8、力、壓力和彎矩，所以它的剛度根據承受載荷的類別可分為集中力剛度、壓力剛度和彎曲剛度。其中以集中力剛度最為常用，把它簡稱為波紋管的剛度。7）有效面積它表征金屬波紋管將壓力轉換為集中力的能力，有效面積是一個等效的面積，壓力作用在這個面積上將產生相等的軸向力。8）穩(wěn)定性金屬波紋管在外力作用下，抵抗引起局部失穩(wěn)或總體失穩(wěn)的能力。9）密封性指金屬波紋管在一定的內、外壓差作用下保證不泄漏的性能，波紋管必須具有密封性。10）壽命金屬波紋管的壽命，用波紋管直至不密封泄漏時為止的負荷變化次數表示。壽命是一個多元函數它和波紋管的工作位移、工作壓力、工作介質、溫度范圍、剛度、頻率、工藝因素、安裝情況和材料特性等有關

9、。11）零位偏移以自由長度為零位，在集中載荷作用下，將波紋管壓縮到某一位移值，保持一分鐘后，卸除載荷，這時以波紋管長度與自由長度作比較，其差值稱零位偏移。它與材料的性質以及位移量的大小有關。12）彈性特性金屬波紋管某一點的變形與其負荷之間的關系稱彈性特性。彈性特性可以是線性的，也可以是非線性的。波紋管彈性特性的非線性取決于它的幾何形狀和位移量。線性偏差用非線性度值來表示，非線性度值是指實際的彈性特性曲線對直線的最大偏差與波紋管的最大變形之比。13）滯后金屬波紋管的滯后，是在加載及卸載的倩況下繪制彈性特性曲線時出現(xiàn)的，彈性滯后值是由相同負荷作用下所測得的加載與卸載的最大位移差與最大位移之比來確定

10、。14）彈性后效金屬波紋管的彈性后效表現(xiàn)為波紋管的位移比所加的負荷來得遲。例如，由于彈性后效的現(xiàn)象，儀表的指針在卸除負荷后不能立即回到零點。3金屬波紋管的材料金屬波紋管的性能主要取決于制造波紋管的材料的質量和波紋管成形后的幾何參數波紋管的性能能否滿足設計要求，很大程度上取決于這些材料的制造質量。材料的畸變，焊接不均勻，成形后波形不規(guī)則和殘余損傷等都能引起局部部位的高應力，從而導致波紋管過早的破壞。波紋管材料的選擇主要應考慮如下幾點：1）相容性金屬波紋管材料必須與相接觸的工作介質和相連接的各種零件相容，因為壁厚很薄，很容易因點腐蝕和應力腐蝕而損壞波紋管的整體性。清洗用的介質和清洗工序必須認真研究

11、，因為在波紋管內波紋處，清洗和檢查都比較困難。2）溫度金屬波紋管的工作溫度范圍為（-253 600）。在高溫下工作的波紋管所使用的材料要有足夠的熱穩(wěn)定性。工作溫度升高，材料的彈性模量下降，從而導致波紋管的剛度、耐壓力和疲勞壽命的降低。在低溫下使用的波紋管材料，必須有良好的低溫性能。在低溫下，材料的脆性對表而缺陷十分敏感，因此，對材料的表面質量應嚴格控制。3）使用壽命和應力金屬波紋管的承壓能力受材料屈服強度的限制，而疲勞循環(huán)次數則受材料的疲勞壽命和結構穩(wěn)定性的制約。要求高壽命的波紋管應設計在彈性范圍內工作，例如作儀表元件和軸密封用的波紋管。4）制造技術各種用于成形波紋管的材料要求其塑性和焊接性能

12、良好。直徑較小的波紋管通常用無縫管制造，而直徑超過25mm 的波紋管，可用板材或帶材成形圓簡后縱向縫焊，再成形波紋管。對材料的附加考慮用于制造波紋管的材料，不論是管材、帶材還是板材，根據波紋管使用性能要求，確定所需材料的厚度公差。當剛度不是主要性能要求時，其壁厚公差可為厚度的+/-10%，當剛度要求較高時，其壁厚公差為厚度的+/-5 %。波紋管材料成形前的晶粒度應小于35 拼um ，晶粒的不均勻度不大于2級。用于制造波紋管的材料，主要有不銹鋼、錫青銅和鈹青銅等。奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼（1Cr18Ni9Ti 、OCr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2等）的力學性能、耐腐蝕性能好，用它制造的波紋管較多地用作隔離介質或密封元件。錫青銅錫青銅（QSn6.5-0.1、QSn6.5-0.4）有一定的彈性，工藝性能好，遲滯較小，疲勞強度高，有較好的耐腐蝕性，在儀表中應用較多。鈹青銅鈹青銅（QBe2）工藝性好，有較高的彈性和塑性，遲滯小