【正文】 焊完。當把兩個膜片組裝焊接內環(huán)縫后，利用膜片本身的彈性變形能力，就能把兩個膜片撬開一段距離鑲入半圓環(huán)。’’，壁厚amp。該膜片外徑$%amp。 鋸齒波型膨脹器上用的膜片，如圖( 2 %第二章 焊接波紋管的設計計算和生產新工藝新技術 )amp。當膜片的尺寸較大時，有時可以不需要經過簡易拉伸改制成上、下兩種膜片，直接用一種膜片就能制成焊接波紋管。采用上、下兩種膜片的目的主要是為了保證焊接波紋管具有一定的原始波距，使兩個膜片焊完內環(huán)縫之后隔開一段距離，易于鑲入半圓環(huán)，進行外環(huán)縫焊接。當然這種方法也有它的缺點，即增加了膜片的拉伸變形工序。而在采用兩套模具制造上、下膜片時，修磨之后就改變了原來的型面曲線，使兩種膜片的疊合狀態(tài)變差。上、下膜片都是由同一個中間型膜片改制而成，波型不會發(fā)生干涉。簡易拉伸模的造價低，權衡之下還是降低了成本。沖成這樣的中間型膜片后，可用簡易的拉伸模具，將中間型膜片的外邊緣相對于內邊緣沿軸線的上、下兩個方向分別拉伸半個波距，這樣就得到了改制出來的上、下膜片。為了克服這一缺點，現在已有多種規(guī)格的波紋管都是采用一套模具制造上、下兩種膜片。特別是對于直徑大，厚度小的膜片，采用聚氨酯橡膠模沖片時，一個模具沖出的上膜片與另一模具沖出的下膜片往往內、外徑尺寸差別很大。 第六篇 各類波紋管設計計算和生產新工藝新技術三維網續(xù)表另外，在生產實踐中逐步發(fā)展了一種全新的設計膜片型面的方法，即所謂合二而一法，下面作一簡單介紹。(,+amp。(,amp。(+* amp。 amp。(’*amp?！?(% ’amp。(/ amp。 ’ ( (’’(.amp。表. 0 % 0 ’ !類波紋管上下腰片尺寸（$$）!! 1$% $amp。 ,(’+(’amp。(%’%(* (. amp。’%(% () amp。.+(amp。(,. )(%)+(’amp。(* +’(. amp。(+ +’(, amp。(% +’() amp。amp。*amp。(’’ ,(,)%(.amp。(+’()amp。amp。(+ %,(, amp。(’*’amp。amp。+’(amp。 ,(’%(’amp。(* %*(. amp。(+ %*(, amp。(% %*() amp。amp。%(’%(%amp。(* %’(. amp。(+ %’(, amp。(% %’() amp。amp。 ’ ( (’%amp。%)’/第二章 焊接波紋管的設計計算和生產新工藝新技術 %三維網續(xù)表!! $% $amp?！?/)*%)amp。)%/’)’ ’)amp。.’)% ’), amp。.’)’ ’) amp。’)+/’+)amp。)%/’)+ amp。+*)% ’.), amp。+*)’ ’.) amp。),/ /)/( ()%+’)//’)+amp。)%/’)/amp。/+)% ’/), amp。/+)’ ’/) amp。)amp。/’)’amp。 /)%’ ()amp。)%/’)*/ amp。)’(/amp。/amp。)’ ’*) amp。amp。/’)’amp。)%/’)%( amp。(/)% ’’), amp。(/)’ ’’) amp。/’)’amp。)%/’)’* amp。)’((amp。(amp。)’ ) amp。amp。/’)’amp。’ amp。)’(*+)* ,). amp。)’amp。amp。 % amp。/amp。/amp。amp。.0%/% !/2 ./amp。’0%/amp。/amp。/amp。amp。%2/0 !/! ./%’./!’ ./. amp。 !/1 ./amp。/amp。/amp。/!amp。%’/0 /2 ./%’./! ./’% amp。 !/. ./amp。/amp。/amp。/%amp。%%/0 / ./%’./’! ./% amp。 / ./amp。’amp。.amp。/.’amp。/%% amp。 ./amp。 ’/% ./amp。amp。 !類波紋管上下膜片尺寸（**）!+ , *% $. % amp。可供設計時參考。表 $ % $ amp。表 $ amp。前蘇聯在+./! 年頒布了焊接波紋管國家標準!012 +/34—第二章 焊接波紋管的設計計算和生產新工藝新技術 ./三維網!，其中列出了兩種系列的焊接波紋管，第!類是低剛度系列，第類是高疲勞強度系列。當然，對子膜片較厚的情況，這一矛盾并不突出，仍可采用圓環(huán)面內、外邊緣的膜片型面方案。因此才衍生出帶扁錐面內、外邊緣的膜片型面方案。于是在組裝焊接時，露在卡具外面的上、下膜片邊緣在焊口處常常合攏不嚴，沿整個圓周出現一段段的裝配間隙。因為按照前一種型面曲線，雖然它的內、外邊緣理論上是圓環(huán)面，但是由于材料各向異性，以及沖壓殘余應力等原因，沖出來的膜片都有不同程度的翹曲變形。扁錐的底角大約, $,左右。所以在幾何作圖時，必須考慮板材厚度對圓弧半徑的影響。（）上、下膜片的波形在疊合時下得發(fā)生干涉現象。在進行膜片型面設計時，應當注意以下幾點：（+）構成膜片型面的各段圓弧的半徑不應太小，以免造成沖片時膜片撕裂。 ’() *）下膜片! amp。層疊式焊接波紋管的上、下膜片型面一般都不相同，但波形是共軛的，受軸向力壓縮時，上、下膜片能夠互相疊合，圖! $ 給出了層疊式焊接波紋管的一組膜片型面設計實例。型、$型焊接波紋管的膜片型面基本上都是直線，%型焊接波紋管的膜片型面設計方法與波紋膜片的設計方法基本相同。和!2。當內、外環(huán)縫的相對直徑!和2較大時，內、外環(huán)縫的熔陷系數!!和!2與直線焊縫熔陷系數!相差無幾，當!和2趨近無窮大時，則!!和!2趨近于!。要比直線焊縫時的熔陷高度! 大。對于內環(huán)焊縫、直線焊縫、外環(huán)焊縫三種情況，在截面系數$相同的條件下，或者說當特征角% 相等時，內環(huán)縫熔陷系數!!最大，外環(huán)縫熔陷系數!2最小，直線焊縫熔陷系數!值在兩者之間?！?$ ( ) !2 * +,$! !* $.% $2 % amp。外環(huán)縫熔陷系數!2 )( 2 ) $% +,!$ % !$amp?！?$!% )amp。內環(huán)縫熔陷系數!! $! % amp。圖 $ $% 計算內環(huán)縫各參數的簡圖圖 $ $$ 計算外環(huán)縫各參數的簡圖第二章 焊接波紋管的設計計算和生產新工藝新技術 $’amp。由此產生的直徑計算誤差一般在$,$’// 左右，這對于工程設計來說精度已經足夠了。 ’ amp。 () 直線焊縫的與$之間的關系$* + ( $* + (,(% $* + (,.$* + amp。圖% amp。 $ 14! （* $ $ 7）$%0 ! $60 ( 14! （* $ $ 3）式中$%amp。在計算膜片初始直徑時，應當根據波紋管的最終直徑，再考慮進去兩倍的熔陷高度，由此便得到了計算膜片初始內外直徑的經驗公式：$%amp。根據實驗結果，接頭強度可靠。4）當5 ! ! 01*2) 時， ! ! 12。這時的熔陷高度 為零，即焊接前膜片的初始直徑與焊接后波紋管的最終直徑相等。其原因就在于此。這種現象的出現是由于焊接規(guī)范過小的結果。即截面圓弧半徑恰好等于板厚?，F在對上述推導結果分三種情況進行討論，見圖* $ $ 0?？梢妰烧呶呛陷^好。截面圓弧半徑 與板厚之比!稱為截面系數，它也是無因次量?！?(!)( ) !$ !由圖* $ $ * 可見! ! +,%!代入得到! ! (!)+,%$ .’$ +,%!（* $ $ *）式中!———特征角，單位是弧度。 ! !)*+ 第六篇 各類波紋管設計計算和生產新工藝新技術三維網! ! !$ !%amp。 ! ! $[ !)*+] amp。! ( $!)*+!!,! ( $!等式右邊$（ (+),(） amp?！?） $（ (,） $（ %(） amp?！?%） amp?！?%） amp。所以從理論上講，截面積$（ %amp。 即為板材的熔陷高度。’()*%）在焊接后演變?yōu)榻孛娣e$（ %(+)*%）。圖! $% 計算直線焊縫各參數的簡圖對于板厚為，長度為$ 個長度單位的直線焊縫，由于焊縫左右是對稱的，所以只考慮它的左半部。在焊接薄板端接接頭的情況下，由于表面張力的作用，端接接頭橫截面的輪廓線基本上呈半徑為! 的圓弧形，如圖! $% 所示。三維網如果產品圖樣給定了波紋管的內徑和外徑，那么在設計膜片時首先遇到的問題就是如何確定膜片沖裁的初始內徑和外徑，即在膜片的邊緣處需要預先留出多么大的焊縫熔陷余量，才能保證產品最終內徑和外徑符合圖紙的要求。最終成品的內徑略大于膜片的初始內徑。一、沖制膜片初始內外徑的確定焊接波紋管的內、外徑是它的兩個主要幾何參數，需要嚴格控制，以保證波紋管的性能，同時保證它在工作時不與機殼和心軸相碰。除了在工藝路線方面有上述改變之外，在具體的工藝措施方面，例如夾具設計，氣體保護附件設計等方面都有更嚴格的要求。這就是它和夾具環(huán)的主要區(qū)別。工藝環(huán)一般都用紫銅絲制成。焊完后，工藝環(huán)就自然處于合適的位置上，為焊接外圓環(huán)縫作好了準備。因此在制造小直徑焊接波紋管時，原先的半圓夾具環(huán)演變成了開口的整環(huán)，稱之為工藝環(huán)。這樣的半圓環(huán)不但難以加工，而且使用壽命也很低，在鑲裝和拆除的過程中常常造成變形。 制造大直徑波紋管的工藝路線圖 $ % $ amp。截面尺寸大的半圓環(huán)比較容易加工，在使用過程中頻繁地鑲裝和拆除也不會把它損壞，可以反復使用，所以又稱它為半圓卡具環(huán)，因為它已構成了外圓夾具設計中不可分割的一部分。半圓環(huán)的截面形狀常有矩形，! 形和 形。對于大直徑波紋管來說，它的波距也比較大，在兩個膜片構成的波距空間里允許將半圓環(huán)設計成具有粗壯的截面。）。)）在制造大直徑波紋管時，采取焊內圓環(huán)縫之后裝半圓卡具環(huán)的工藝路線（見圖amp。 ’ ( ’ )+ 厚度%，長度amp。 6 (,11，那么這就決定了最終選擇膜片深度$ $ ,*7711 的波紋管，波紋管的波距由膜片深度確定。 $ 35)11。這時工作部分的長度相應為amp。如果取 $ (，則許用應力［!］ $!%$!%( $ +,./0下面幾種波紋管符合這一許用應力值：當$ 2 % $ ( 時，焊接波紋管應由(* 個厚度%$ ,)3(11 的膜片組成；而當$ 2 % $ ), 時，應由(( 個厚度% $ ,)amp。 與膜片數 的關系曲線。在圖amp。根據! 點的應力值，按屈服強度確定其安全系數 $!%!!，見表amp。(9! ’$$’ ’ // %1/ %0! $$1$ $$0% ’,%$’ ’$/’ ’! !. /%! //% ,%0 ,/. $$,’ ’$!% ’// $!%, $1 $$ ./% .! $,0/’ ’$,0 ’/0 0,$ $!% $., %’, %’ %.%’ ’’! ’%$ %$’% $/! $/$ //! // 1,$’! ’$$’ $$ $/,! .’$ %$! $’ $$$1 ’,$’ ’$/’ $/ 0/ /.$ 1 ,!, 010 $$.’ ’$!% $!% !,, / $,. .%0 .’ $,/’ ’$,0 $,0 $$0,$ $!0 $/, %$, /,/ /1%’ ’’! ’! $0/’% $/, $$! /%. /$! 1’第二章 焊接波紋管的設計計算和生產新工藝新技術 ,1三維網通過對等效應力!!值進行分析，表明! 點是危險點。把，!， ’ 和23的計算結果列在表! $/ 中。再按圖! $% 規(guī)定的內環(huán)縫的，$ 點和外環(huán)縫的%，amp。再按式（! $/）求合成彎曲應力$(，計算( amp。!’ !amp。 坐標對應于（amp。 坐標對應于（amp。圖 . . amp。/）0，（amp。 查出波紋管內環(huán)縫處（!!!%）和外環(huán)縫處（!! amp。%，從圖 . . amp。 ! amp。()’ ! *(*++。 ! amp。當膜片相對深度+ 4 , * ! 時， * * $826；’1 * $.。 *55。波紋管工作時受內壓% * )8:。波紋管材料為7) 合金，彈性模量) * 8$ 9 $)6:。并按等效應力進行比較，才能找出危險點的位置。!’等效應力!/0按能量強度理論由式（! $)）確定：!/0 * !$amp。 （!$’）,（! $）周向薄膜應力!% * （!%）+amp。% * ) amp。 !$’!’amp。!% amp。 amp。 * )!$% amp。 amp。 amp。）和薄膜應力（’、(）的曲線圖注：上面的! 坐標對應于!)；下面的! 坐標對應于!*第二章 焊接波紋管的設計計算和生產新工藝新技術 ,+三維網圖! $ 確定!型波紋管中彎曲應力（%、amp。 下的應力；!3———力平衡條件下壓力’ 產生的應力。!amp。首先求波紋管僅僅在力作用下產生自由位移時的應力!!，然后求力平衡條件下的應力!3。為了予以區(qū)別，在圖( 1 , 12/、4 上用負號表示。但是對于由波紋膜片構成的型波紋管來說，其周向薄膜應力!,0是個僅有的例外。 $