[发明专利]一种大变形波纹管内高压一次成形方法

说明书

本发明公开了一种大变形波纹管内高压一次成形方法，包括以下步骤：（1）判断所需成形的波纹管属于大变形还是小变形；（2）波纹管毛坯尺寸计算；（3）根据波纹管的结构尺寸和管材毛坯尺寸，设计大变形波纹管内高压一次成形模具，包括左半凹模、右半凹模、左推块、右推块和内高压介质；（4）多模联动内高压一次成形；（5）卸压、开模、取件；所述的多模联动内高压一次成形过程分成三个阶段连续执行：1）第一阶段初波成形；2）第二阶段波纹成形；3）第三阶段整形。本发明提出的大变形波纹管内高压一次成形方法，能够一次成形大变形、大构件、薄壁波纹管；简化了成形工艺，提高了生产效率，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种内高压成形方法，尤其涉及一种大变形、大构件、薄壁波纹管多模联动内高压一次成形方法。

背景技术

波纹管是一种带有横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体，在转换、补偿、连接和储能等方面的特殊功能而被广泛应用于石油、化工、冶金及仪表等领域。波纹管是压力容器中重要的管道部件。压力容器的内部或外部承受一定压力，并对安全性有较高的要求。由于要使得管道系统承载过程中不能出现因漏气或者漏液而产生容器的压力变化，故保持设备密闭性非常重要。核压力容器中高温气冷堆的波纹管，用来补偿热胀冷缩引起的金属堆内构件和反应堆压力容器之间尺寸的变化，其抗变形能力强，可阻止支承板以上、反应堆压力容器顶盖以下空间内的氦气参与对流换热，并具有耐高温、耐高压、孔径大、使用寿命长等优点。

内高压成形方法由于具有成形模具结构简单、工艺过程简捷、产品成形极限高、成形质量好等优点，同时又具有近净成形与绿色制造等特点，在轻量化领域得到了广泛的应用。小变形、小构件波纹管内高压成形时，易成形，且成形质量易控制。而大变形、大构件、薄壁波纹管内高压成形时，由于管材本身尺寸较大，需成形的波纹管的变形系数大于材料本身的许用延伸率，变形很大，且塑性成形时，管材内部应力很大，成形难度非常大。同时又是壁管薄，材料塑性流动不容易控制，容易出现起皱或开裂等问题，成形质量也不容易控制。

发明内容

本发明的目的是为解决大变形、大构件、薄壁波纹管内高压成形时，由于管材尺寸大、变形大，塑性成形时管材内部应力大，成形难度非常大；且薄壁管成形质量不易控制，易出现起皱或开裂等问题，提出一种能够成形大变形、大构件、薄壁波纹管的、多模联动的内高压一次成形方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种大变形波纹管内高压一次成形方法，包括以下步骤：

(1)根据所需成形的波纹管的结构尺寸判断所需成形的波纹管属于大变形还是小变形，结构尺寸包括波纹管最大外径D_max和管材原始外径d₀，计算出波纹管的变形系数k和实际延伸率δ_A。然后将实际延伸率δ_A与管材的许用延伸率δ_T进行比较，当实际延伸率δ_A大于材料的许用延伸率δ_T，则属于大变形；反之则属于小变形；所述的小变形采用常规内高压成形方法即可一次成形；

(2)根据波纹管成形前、后体积不变的原则，或波纹管成形前、后中性层面积不变的原则，借助三维造型软件，计算出波纹管的管材毛坯尺寸；

(3)根据步骤1)波纹管的结构尺寸和步骤2)管材毛坯尺寸，设计出尺寸合适的大变形波纹管内高压一次成形模具，所述的模具包括左半凹模(2)、右半凹模(3)、左推块(4)、右推块(5)和内高压介质(6)；

(4)多模联动内高压一次成形；所述的多模联动内高压一次成形过程分成三个阶段连续执行；

(5)卸压、开模、取件；所述的内高压成形大变形波纹管后，卸载内高压介质(6)的内压力，撤出所述的左推块(4)、右推块(5)，所述的左半凹模(2)、右半凹模(3)开模，取出大变形波纹管；

其中所述的三个阶段具体为：