第二章焊接波纹管的设计计算和生产新工艺新技术第一节概述一、焊接波纹管的结构与类型焊接波纹管是金属波纹管的主要品种之一。它是采用精密焊接技术，把多个由薄板冲制的环状膜片，沿其内外边缘交替焊接而成的带横向波纹的管状壳体，见图!"#"$。具体的焊接过程分两步进行。首先把上、下膜片各一片组成一对，沿内边缘焊接环缝形成一个组元；然后再把若干个组元串在一起，沿外边缘焊接环缝制成焊接波纹管。通常在它的两端还焊有端盖，以便和其它的构件连接。图!"$"$焊接波纹管的各种形式#!%第六篇各类波纹管设计计算和生产新工艺新技术www.bzfxw.com三维网制造焊接波纹管所用的膜片有多种不同的形状。但从焊接波纹管的整体波形来看，基本上可以划分为两种形式：对称式波形（图!"#"$%&’）和层叠式波形（图!"#"$(&$）。从图中可以看出，所谓的波形是指上一个组元的下膜片截面与下一个组元的上膜片截面所构成的图形。对称式波形的两个截面相对于外环缝构成的平面互为对称。层叠式波形的两个截面在波纹管受轴向压缩时可以相互叠合在一起。因此层叠式焊接波纹管能产生较大的位移，体积补偿能力大，并且在外压作用下能承受较大的过载。对称式焊接波纹管在工作时一般产生的位移较小，其位移与承受的力（或压力）之间呈良好的线性关系。制造焊接波纹管通常采用的板材厚度为)*)+&$,,。焊接波纹管的外径一般为$)&--),,，内径+&.!),,。焊接波纹管的长度一般不大于外径的$*+倍，以免受压时失稳，但在拉伸状态下工作时，其长度不受限制。焊接波纹管的波距可以做得很小，在压缩状态下，层叠式焊接波纹管的波距可以仅为板材厚度的/倍左右。二、焊接波纹管的特点（一）适于制作高精度波纹管由于焊接波纹管在制造过程中，壁厚和其它几何尺寸易于控制，所以它的工作特性较好。例如美国生产的用作测量元件的焊接波纹管，非线性可低于)*01，滞后小于)*#+1，刚度分散度可控制在2$)1以内。另外，焊接波纹管的外径与内径的比值!可以选得较大，!3$*#&/，这意味着波纹管的灵敏度可以提高。而对于液压成形波纹管来说，外径内径比要受材料塑性的限制，不能选得太大，一般!3$*#&$*-左右。所以说焊接波纹管是一种理想的敏感元件。（二）位移量大、容积补偿能力大一般的液压成形波纹管最大的压缩位移是其自由长度的+)1，而最佳工作位移约为$)1&#)1，而焊接波纹管却能达到-)1的压缩短。因此，它适于结构空间小而要求工作行程大的场合。由于位移量大，所以容积补偿能力也大。例如，电流互感器上采用的45"0-)型锯齿波型膨胀器，外径0-),,，内径#-),,，壁厚)*/,,。单个波节在额定行程$.,,时的容积为$6!.7,/，而叠合在一起时，容积仅为+)7,/，容积效率约达6-1*这是体积补偿器的一个重要指标。其它形式的波纹管无法达到这么高的指标。（三）使用寿命长焊接波纹管的使用寿命对于不同的使用对象有不同的要求。一般作为压力检测元件的焊接波纹管，使用寿命能达一百万次左右。而在工作条件比较苛刻的情况，例如有腐蚀介质存在，或者在高压、高温的场合下，寿命为十万次左右。在一些特殊场合，例如第二章焊接波纹管的设计计算和生产新工艺新技术#!+www.bzfxw.com三维网火箭发动机转子轴封口上用的焊接波纹管，在转速为!""""#$%&’时，寿命是按时间计算的。普通的焊接波纹管都不耐高压。为了提高它的耐压能力，目前已出现了双层结构的焊接波纹管，详见美国专利()：!"*"+"!，其耐压能力为,+-."/01。这种形式的焊接波纹管，承受内压和外压的能力都很强。对于在内压工作的情况下，需要在双层膜片的外层膜片上均布钻2-+个排气孔，孔径一般在3%%以下。这样在承压时双层膜片便能紧密贴合，从而提高了耐压能力。（四）能采用多种材料制造由于制造焊接波纹管时，材料不象液压成形时那样，要经过较大的变形拉伸，所以这种工艺对于塑性较差而弹性性能好的材料特别适宜。这就为发展耐高温、耐腐蚀，高强度等特殊材料的波纹管开辟了道路。常用的材料有奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢，镍基合金和钛合金等。第二节焊接波纹管的计算过去涉及焊接波纹管的文章基本上都是叙述性的。只有少数几篇论文讲述了波纹管的计算。利用电子计算机，实际上可以...
