CN105032979B - 一种多层膜片结构波纹管的加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层膜片结构波纹管的加工方法及装置，属于波纹管制造技术领域，该方法和装置为了克服常规方法制造的波纹管存在的疲劳寿命和强度低、压缩率及几何精度差等缺点；该方法步骤如下：S1：加工获得环形膜片；S2：在一部分环形膜片一侧表面化铣环形凹陷，形成应力集中弱化膜片；S3：通过样板刻形处理步骤确保扩散连接区域与非扩散连接区域的精确界定；S3：按一定顺序装配波纹管上下法兰、原始规格膜片以及应力集中弱化膜片，完成扩散连接；本发明提出了采用扩散焊接和应力松弛复合工艺方法实现了多层膜片结构波纹管的加工，同时采用应力集中弱化处理方法以消除波纹管工作过程中产生的应力集中现象，大大提高波纹管疲劳寿命。

Description

一种多层膜片结构波纹管的加工方法及装置

技术领域

本发明属于波纹管制造技术领域，涉及一种多层膜片结构波纹管的加工方法及装置。

背景技术

常用的波纹管一般采用分瓣成形后焊接或者膜片成形后熔化焊接方式制造，工艺流程复杂，壁厚均匀性不易控制，补偿性能及抗疲劳能力一般。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种多层膜片结构波纹管的加工方法及装置,该方法和装置为了克服常规方法制造的波纹管存在的疲劳寿命和强度低、压缩率及几何精度差等缺点；本发明提出了采用扩散焊接和应力松弛复合工艺方法实现了多层膜片结构波纹管的加工，同时采用应力集中弱化处理方法以消除波纹管工作过程中产生的应力集中现象，大大提高波纹管疲劳寿命，还提供了一种用于波纹管膜片扩散焊接的装置。使用该方法及装置制造的波纹管可以用于复杂***的结构补偿，兼有减震降噪和密封功能，可以应用于化工、航空航天和能源工业。

本发明的技术方案是：一种多层膜片结构波纹管的加工方法，包括下述步骤：

S1：加工获得环形膜片；

S2：在一部分环形膜片一侧表面化铣环形凹陷，形成应力集中弱化膜片；不进行化铣处理的环形膜片称为原始规格膜片；

S3：通过样板刻形处理步骤确保扩散焊接区域与非扩散焊接区域的精确界定；

在上法兰、下法兰待扩散焊接区域及所有应力集中弱化膜片、原始规格膜片两侧涂敷保护涂料；

制作多种环形样板：与上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片相固定的各环形样板的内径分别为上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片待扩散焊接区域与非扩散焊接区域的分界线所在圆的直径,外径分别为与上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片的外径相同；

将各环形样板分别与上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片装配固定后，使用刻刀沿样板的内径划开保护涂料；

拆卸环形样板，去除非扩散焊接区域的保护涂料，之后在裸露区域涂覆止焊剂，最后去除其余部分保护涂料；

S4：按一定顺序装配波纹管上下法兰、原始规格膜片以及应力集中弱化膜片，使其在真空环境，高温，高压下，完成扩散连接过程和拉伸过程：

上法兰的待扩散焊接表面朝下，下法兰的待扩散焊接表面朝上，一定数量的膜片组件位于上法兰及下法兰之间，所述的膜片组件由四个应力集中弱化膜片和两个原始规格膜片按一定顺序装配组合形成，组合顺序从上之下依次：为凹陷朝上的应力集中弱化膜片、原始规格膜片、凹陷朝下的应力集中弱化膜片、凹陷朝上的应力集中弱化膜片，原始规格膜片，凹陷朝下的应力集中弱化膜片；并且将各部分之间的待扩散焊接区域与非扩散焊接区域对应一致放置；

S5：再次入真空炉，在高温下完成应力松弛成形过程；最后对波纹管半成品进行机械加工，以获得符合尺寸要求的波纹管。

优选地，环形凹陷深度为0.1-0.15mm。

所述的一种多层膜片结构波纹管的加工方法采用的扩散焊接装置，其特征在于，扩散焊接装置扩散连接装置包括：上法兰、下法兰、内环内衬、限位内环、限位外环；在扩散焊接装置上装配上法兰，下法兰，上法兰的待扩散焊接表面朝下，下法兰的待扩散焊接表面朝上，一定数量的膜片组件位于上法兰及下法兰之间，内环内衬位于限位内环和膜片组件之间,限位外环位于膜片组件之外。

本发明的技术效果是：

本发明采用的扩散焊接和应力松弛复合工艺方法制造的多层膜片结构波纹管，工艺简单、模具成本低、成形精度高，而且采用扩散焊接工艺连接面积可调，焊缝强度高，也克服一般方法成形的波纹管强度和疲劳寿命低、密封性不好、不适合大变形等缺点。

本发明提出的一种采用应力集中弱化后的膜片进行扩散焊接、应力松弛成形制造多层膜片结构波纹管的方法及装置，在加工周期、生产成本及性能精度方面均存在较大优势。

1)采用应力集中弱化处理方法，大大提高波纹管疲劳寿命。

2)压缩率大幅提升，有利于控制波纹管整体尺寸。

3)使用扩散焊接装置的焊接质量好，扩散焊接区域可精确控制，从而保证波纹管性能稳定。

4)波纹管最终外形尺寸由机械加工保证，精度高。

附图说明

图1a为多层膜片结构波纹管示意图；

图1b为多层膜片结构波纹管的膜片组件放大示意图；

图2为环形膜片应力集中弱化处理示意图；

图3为法兰、膜片装配示意图；

图4为波纹管扩散焊接前组装示意图；

图1a和图1b中1为上法兰，2为膜片组件，3为下法兰，4为应力集中弱化膜片，5为原始规格膜片，图3中6为扩散焊接区域(指所有待扩散焊接表面未被止焊剂覆盖的区域)，7为非扩散焊接区域(指所有待扩散焊接表面止焊剂覆盖区域，图中黑色线条显示的区域)，图4中8为内环内衬，9为限位外环，10为限位内环，11为所需扩散焊接接压力。

具体实施方式

下面对本发明进一步详细地描述。

本发明提出的多层膜片结构波纹管由上法兰1，下法兰3及多个膜片组件2组成，多个膜片组件2之间相邻，并位于上法兰1及下法兰3之间。膜片组件2由四个应力集中弱化膜片4和两个原始规格膜片5按一定顺序装配组合形成，装配顺序为应力集中弱化膜片4(凹陷朝上)，原始规格膜片5，应力集中弱化膜片4(凹陷朝下)，应力集中弱化膜片4(凹陷朝上)，原始规格膜片5，应力集中弱化膜片4(凹陷朝下)。

本发明提出的一种多层膜片结构波纹管的加工方法，包括下述步骤：

1)批量下料环形膜片毛坯之后，精车加工获得符合尺寸要求的环形膜片。

2)在环形膜片一侧表面化铣深度约0.1-0.15mm的环形凹陷，作为环形膜片的应力集中弱化处理，以获得应力集中弱化效果，形成应力集中弱化膜片4；原始规格膜片5为不进行化铣处理的环形膜片。

3)清理膜片表面，去除油污。在上法兰1、下法兰3待扩散焊接区域及所有应力集中弱化膜片4、原始规格膜片5两侧涂敷保护涂料，并进行样板刻形处理(实现待扩散焊接区域6与非扩散焊接区域7的精确界定)，拆卸环形样板，去除非扩散焊接区域7的保护涂料，之后在裸露区域涂覆止焊剂，最后去除其余部分保护涂料。

样板刻形处理的步骤为:制作多种环形样板,各环形样板的内径分别为上法兰1、下法兰3及应力集中弱化膜片4、原始规格膜片5待扩散焊接区域6与非扩散焊接区域7分界线所在圆的直径,样板的外径与上法兰1、下法兰3及应力集中弱化膜片4、原始规格膜片5的外径相同。将各环形样板分别与上法兰1、下法兰3及应力集中弱化膜片4、原始规格膜片5装配固定后，使用刻刀沿样板的内径划开保护涂料(使得非扩散焊接区域7的保护涂料与其余保护涂料分离)。上法兰1、下法兰3的待扩散焊接区域6、非扩散焊接区域7的分界与相接的应力集中弱化膜片4表面的待扩散焊接区域6，非扩散焊接区域7的分界一致。

应力集中弱化膜片具有两种不同的待扩散焊接区域6与非扩散焊接区域7的分界。第一种应力集中弱化膜片：环形凹陷的表面，环形凹陷外圆之外为待扩散焊接区域6，其余部位为非扩散焊接区域7；无环形凹陷的表面，环形凹陷内外圆直径之间为非扩散焊接区域7，其余为待扩散焊接区域6。第二种应力集中弱化膜片：环形凹陷的表面，环形凹陷内圆以内为待扩散焊接区域6，其余部位为非扩散焊接区域7；无环形凹陷的表面，环形凹陷内外圆直径之间为非扩散焊接区域7，其余为待扩散焊接区域6。

原始规格膜片5：环形凹陷内外圆直径之间为非扩散焊接区域7，其余为待扩散焊接区域6。

4)利用扩散焊接装置装配膜片，按一定顺序装配波纹管上下法兰、膜片以及应力集中弱化处理过的膜片。

在扩散焊接工装上装配上法兰1，下法兰3，上法兰1的待扩散焊接表面朝下，下法兰3的待扩散焊接表面朝上，一定数量的膜片组件2位于上法兰1及下法兰3之间，扩散焊接装置的内环内衬8位于限位内环10和膜片组件2之间,限位外环9位于膜片组件2之外。

膜片组件2由四个应力集中弱化膜片4和两个原始规格膜片5按一定顺序装配组合形成，组合顺序从上之下依次：为第一种应力集中弱化膜片(凹陷朝上)，原始规格膜片5，第二种应力集中弱化膜片(凹陷朝下)，第二种应力集中弱化膜片(凹陷朝上)，原始规格膜片5，第一种应力集中弱化膜片(凹陷朝下)。

5)入真空炉，抽真空，升温，加压，保压，最终上法兰1，下法兰3与多个膜片组件2完成扩散焊接，形成多层膜片结构波纹管毛坯。

6)拉伸多层膜片结构波纹管毛坯至要求长度，在波纹之间放入等厚度垫片作为支撑。

7)入真空炉，升温，完成应力松弛成形过程。

8)取件，进行机械加工，最终获得所要求的外形尺寸，如内径、外径、孔特征等。

9)对多层膜片结构波纹管进行刚度值、液压强度及气密性测试。

10)测试结果合格后，进行清理。

Claims (3)

1.一种多层膜片结构波纹管的加工方法，其特征在于，该方法步骤如下：

S1：加工获得环形膜片；

S2：在一部分环形膜片一侧表面化铣环形凹陷，形成应力集中弱化膜片；不进行化铣处理的环形膜片称为原始规格膜片；

S3：通过样板刻形处理步骤确保扩散焊接区域与非扩散焊接区域的精确界定：

在上法兰、下法兰待扩散焊接区域及所有应力集中弱化膜片、原始规格膜片两侧涂敷保护涂料；

制作多种环形样板：与上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片相固定的各环形样板的内径分别为上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片待扩散焊接区域与非扩散焊接区域的分界线所在圆的直径,外径分别为与上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片的外径相同；

将各环形样板分别与上法兰、下法兰及应力集中弱化膜片、原始规格膜片装配固定后，使用刻刀沿样板的内径划开保护涂料；

拆卸环形样板，去除非扩散焊接区域的保护涂料，之后在裸露区域涂覆止焊剂，最后去除其余部分保护涂料；

S4：按一定顺序装配波纹管上下法兰、原始规格膜片以及应力集中弱化膜片，使其在真空环境，高温，高压下，完成扩散连接过程和拉伸过程：

上法兰的待扩散焊接区域表面朝下，下法兰的待扩散焊接区域表面朝上，一定数量的膜片组件位于上法兰及下法兰之间，所述的膜片组件由四个应力集中弱化膜片和两个原始规格膜片按一定顺序装配组合形成，组合顺序从上至下依次为凹陷朝上的应力集中弱化膜片、原始规格膜片、凹陷朝下的应力集中弱化膜片、凹陷朝上的应力集中弱化膜片，原始规格膜片，凹陷朝下的应力集中弱化膜片；并且将各部分之间的待扩散焊接区域与非扩散焊接区域对应一致放置；

S5：再次入真空炉，在高温下完成应力松弛成形过程；最后对波纹管半成品进行机械加工，以获得符合尺寸要求的波纹管。

2.根据权利要求1所述的一种多层膜片结构波纹管的加工方法，其特征在于，环形凹陷深度为0.1-0.15mm。

3.根据权利要求1所述的一种多层膜片结构波纹管的加工方法采用的扩散焊接装置，其特征在于，扩散焊接装置包括：上法兰(1)、下法兰(3)、内环内衬(8)、限位内环(10)、限位外环(9)；在扩散焊接装置上装配上法兰(1)，下法兰(3)，上法兰(1)的待扩散焊接表面朝下，下法兰(3)的待扩散焊接表面朝上，一定数量的膜片组件(2)位于上法兰(1)及下法兰(3)之间，内环内衬(8)位于限位内环(10)和膜片组件(2)之间,限位外环(9)位于膜片组件(2)之外。