本發(fā)明涉及金屬管材無模成形技術(shù)，特別是涉及一種金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置及方法。

背景技術(shù)：

金屬波紋管作為一種特殊的異型管材，因其具有特殊的功能而備受關(guān)注。金屬波紋管具有軸向、角向及橫向變形能力，并具有受力變形特性和幾何形狀周期改變等特性，以及能夠補(bǔ)償管線熱變形、減震、吸收管線沉降變形等特性，因此，金屬波紋管已廣泛應(yīng)用于石化、儀表、航天、化工、電力、水泥、冶金、機(jī)械、交通、核能等行業(yè)內(nèi)，并用于制造各種敏感元件、補(bǔ)償元件、柔性連接件及換熱元件等。

近年來，隨著金屬壓力加工等技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)產(chǎn)生了許多金屬波形管的成形方法，如激光焊接方法、液壓成形方法、機(jī)械加工成形方法、滾壓成形方法等。這些傳統(tǒng)的成形工藝/方法中，對(duì)于加工不同尺寸的金屬波紋管不僅需要更換相應(yīng)的成形模具與設(shè)備，還需要大量的輔助成形工序，這樣必將大大增加波紋管的生產(chǎn)成本，不利于投入批量生產(chǎn)。

為此，業(yè)內(nèi)改進(jìn)上述金屬波紋管的成形方法，采用局部加熱技術(shù)的金屬波紋管無模成形工藝可以得到外形優(yōu)良的波紋管，實(shí)現(xiàn)了波紋管的無模成形工藝，成形過程無需模具，可顯著降低金屬波紋管的生產(chǎn)成本。

但是，由于上述金屬波紋管無模成形工藝中金屬圓管的兩端由卡盤固定在驅(qū)動(dòng)板上，導(dǎo)致用于成形工藝中的金屬圓管受到了長(zhǎng)度的限制，從而無法實(shí)現(xiàn)軸向長(zhǎng)距離波紋管的加工成形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置及方法，該裝置能夠滿足軸向長(zhǎng)距離、具有連續(xù)或非連續(xù)性波紋的金屬波紋管的生產(chǎn)。

第一方面，本發(fā)明提供一種金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置，包括：沿金屬管進(jìn)給方向依次設(shè)置的至少一個(gè)第一金屬管進(jìn)給組件、金屬管波紋成形組件、至少一個(gè)第三金屬管進(jìn)給組件以及至少一個(gè)第二金屬管進(jìn)給組件；

所述第一金屬管進(jìn)給組件用于以第一進(jìn)給速度進(jìn)給金屬管；

所述第二金屬管進(jìn)給組件、第三金屬管進(jìn)給組件用于以第二進(jìn)給速度進(jìn)給金屬管；

所述第一進(jìn)給速度大于所述第二進(jìn)給速度；

所述金屬管波紋成形組件用于在金屬管壁上形成波紋。

可選地，所述金屬管波紋成形組件包括：對(duì)金屬管進(jìn)行環(huán)向加熱的加熱裝置、沿金屬管軸向設(shè)置在加熱裝置兩側(cè)對(duì)金屬管進(jìn)行環(huán)向冷卻的冷卻裝置。

可選地，所述金屬管波紋成形組件還包括：用于檢測(cè)實(shí)時(shí)加熱溫度的測(cè)溫儀。

可選地，所述第一金屬管進(jìn)給組件、所述第二金屬管進(jìn)給組件和第三金屬管進(jìn)給組件均包括：基座，固定在該基座上的環(huán)形定位圓盤，所述環(huán)形定位圓盤的中心供金屬管穿過；所述環(huán)形定位圓盤的軸向兩側(cè)分別設(shè)置有一組均布夾輥，所有均布夾輥繞金屬管周向側(cè)壁均布。

可選地，所述一組均布夾輥能夠在三個(gè)狀態(tài)之間切換：

夾緊狀態(tài)，所述一組均布夾輥徑向夾緊金屬管壁；

進(jìn)給狀態(tài)，所述一組均布夾輥夾緊金屬管壁并沿金屬管軸向滾動(dòng)以支承和進(jìn)給金屬管；

釋放狀態(tài)，所述一組均布夾輥徑向脫離金屬管壁至少一段距離。

可選地，第一、第二金屬管進(jìn)給組件的任意一組均布夾輥包括三個(gè)或四個(gè)均布夾輥，每個(gè)夾輥包括具有凹形外周面的橡膠套，在夾緊狀態(tài)下，所述凹形外周面與金屬管的外周面貼合；

第三金屬管進(jìn)給組件的任意一組均布夾輥包括三個(gè)或四個(gè)均布夾輥，每個(gè)夾輥包括具有凹形外周面的橡膠套，在夾緊狀態(tài)下，所述凹形外周面與金屬管的波紋外周面貼合。

可選地，所述金屬管為金屬圓管。

第二方面，本發(fā)明還一種基于上述任一所述的金屬波紋管的無模成形裝置的成形方法，包括：

步驟一、將金屬管一端依次穿過第一金屬管進(jìn)給組件、金屬管成形組件、第三金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件，并使第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件夾緊金屬管；

步驟二、金屬管波紋成形組件對(duì)所述金屬管上選定的一局部加熱位置進(jìn)行環(huán)向加熱，在金屬管上形成環(huán)形加熱區(qū)，以及對(duì)環(huán)形加熱區(qū)兩側(cè)位置同時(shí)進(jìn)行環(huán)向冷卻；

步驟三、在環(huán)形加熱區(qū)的溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，使第一金屬管進(jìn)給組件以第一速度進(jìn)給金屬管，并使第二金屬管進(jìn)給組件以第二速度進(jìn)給金屬管，位于金屬管波紋成形組件區(qū)域的金屬管受到軸向壓縮，金屬管的環(huán)形加熱區(qū)逐漸凸起并形成波紋；

步驟四、在波紋形成過程中，逐漸成形的波紋沿進(jìn)給方向移動(dòng)冷卻定型。

可選地，上述方法還包括：

步驟五、用第三金屬管進(jìn)給組件徑向夾緊已經(jīng)冷卻定型的波紋，并以第二速度進(jìn)給金屬管；

或者，

步驟五、用第三金屬管進(jìn)給組件徑向夾緊已經(jīng)冷卻定型的波紋，并以第二速度進(jìn)給金屬管；

步驟六、釋放第二金屬管進(jìn)給組件，使帶有波紋的金屬管從中自由穿過。

可選地，當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)給速度與第二進(jìn)給速度的比值增大時(shí)，金屬波紋管的波峰高度增加，波峰間距減??；

當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)給速度與第二進(jìn)給速度的比值減小時(shí)，金屬波紋管的波峰高度減小，波峰間距增大。

本發(fā)明具有下述的效果：

在金屬管的波紋成形中，通過第一金屬管進(jìn)給組件施加金屬管的第一進(jìn)給速度大于第二金屬管進(jìn)給組件施加金屬管的第二進(jìn)給速度，由此，可使得金屬管在環(huán)形加熱區(qū)形成波紋。

此外，依據(jù)待加工的金屬管的長(zhǎng)度，設(shè)置第一、第二、第三金屬管進(jìn)給組件的數(shù)量及距離，從而可以實(shí)現(xiàn)軸向距離更長(zhǎng)的波紋管的加工成形，避免現(xiàn)有技術(shù)中由于波紋管長(zhǎng)度不足而選擇焊接工藝帶來的弊端。

進(jìn)一步地，可以通過調(diào)整第一進(jìn)給速度和第二進(jìn)給速度的比值以獲取需要的波紋形狀。上述無模成形裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，拓寬了波紋管無模成形技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中輥箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中輥頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4和圖5分別為本實(shí)施例的方法中經(jīng)一、四號(hào)輥箱中各均布夾輥夾緊并軸向?qū)χ械慕饘賵A管在加工前的狀態(tài)圖；

圖6為經(jīng)加熱線圈加熱后的金屬圓管在啟動(dòng)一、四號(hào)輥箱中各均布夾輥時(shí)形成第一個(gè)波紋的狀態(tài)圖；

圖7為經(jīng)過一段時(shí)間的軸向壓縮后，更多的波紋向二號(hào)輥箱進(jìn)料端移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)圖；

圖8為加工出的首個(gè)波紋沿軸向經(jīng)過二號(hào)輥箱進(jìn)料端并向出料端移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)圖；

圖9為加工出的首個(gè)波紋沿軸向經(jīng)過二號(hào)輥箱出料端并向三號(hào)輥箱進(jìn)料端移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)圖；

圖10為加工出的首個(gè)波紋沿軸向經(jīng)過三號(hào)輥箱進(jìn)料端并向四號(hào)輥箱進(jìn)料端移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)圖；

圖11為開啟四號(hào)輥箱進(jìn)、出料端均布夾輥并停止工作時(shí)金屬圓管波紋不斷向出料端行進(jìn)的狀態(tài)圖。

【附圖標(biāo)記說明】

01：一號(hào)輥箱，02：二號(hào)輥箱，03：三號(hào)輥箱，04：四號(hào)輥箱，05、輥軸，06：輥頭，07：軸承座，08：環(huán)形定位圓盤，09：軸承，11：一號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥，12：一號(hào)輥箱出料端均布夾輥，13：水幕噴頭，14：高頻加熱線圈，15：金屬圓管，16：二號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥，17：二號(hào)輥箱出料端均布夾輥，18：三號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥，19：三號(hào)輥箱出料端均布夾輥，20：四號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥，21：四號(hào)輥箱出料端均布夾輥，22：走料口/環(huán)形定位圓盤的中心孔，23：金屬圓管波紋成形組件。

具體實(shí)施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

本實(shí)施例的金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置包括：沿金屬管進(jìn)給方向依次設(shè)置的至少一個(gè)第一金屬管進(jìn)給組件(如圖1中所示的一號(hào)輥箱01結(jié)構(gòu))、金屬管波紋成形組件、至少一個(gè)第三金屬管進(jìn)給組件(如圖1中所示的二號(hào)輥箱02和三號(hào)輥箱03的結(jié)構(gòu))以及至少一個(gè)第二金屬管進(jìn)給組件(如圖1中所示的四號(hào)輥箱04的結(jié)構(gòu))；

本實(shí)施例中，第一金屬管進(jìn)給組件用于以第一進(jìn)給速度進(jìn)給金屬管；第二金屬管進(jìn)給組件、第三金屬管進(jìn)給組件用于以第二進(jìn)給速度進(jìn)給金屬管；第一進(jìn)給速度大于第二進(jìn)給速度。通過進(jìn)給速度不同的方式可以提供金屬管在波紋成形過程中的軸向壓縮力。

本實(shí)施例中的金屬管進(jìn)給組件可以為下述圖1中的包括均布夾輥的輥箱結(jié)構(gòu)，也可以為其他的能夠?qū)崿F(xiàn)以第一進(jìn)給速度進(jìn)給金屬管的組件均可，本實(shí)施例不對(duì)其進(jìn)行限定。

另外，上述的第一金屬管進(jìn)給組件、第二金屬管進(jìn)給組件和第三金屬管進(jìn)給組件的結(jié)構(gòu)可以相同，也可以不同，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。通常，第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件相同，第三金屬管進(jìn)給組件中的與金屬波紋管外表面接觸部分與第一金屬管進(jìn)給組件中的與金屬管外表面接觸部分不同。

上述的金屬管波紋成形組件用于在金屬管壁上形成波紋。舉例來說，金屬管波紋成形組件可包括：對(duì)金屬管進(jìn)行環(huán)向加熱的加熱裝置、沿金屬管軸向設(shè)置在加熱裝置兩側(cè)對(duì)金屬管進(jìn)行環(huán)向冷卻的冷卻裝置。

本實(shí)施例的加熱裝置可為環(huán)繞金屬管設(shè)置的高頻加熱線圈，冷卻裝置可為環(huán)繞金屬管設(shè)置的水幕噴頭。

在具體實(shí)施例中，上述的金屬管波紋成形組件還可包括：用于檢測(cè)實(shí)時(shí)加熱溫度的測(cè)溫儀，例如非接觸式紅外測(cè)溫儀。

在一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，本實(shí)施例的連續(xù)無模成形裝置可包括一個(gè)第一金屬管進(jìn)給組件，一個(gè)第三金屬管進(jìn)給組件，一個(gè)第二金屬管進(jìn)給組件。由于本發(fā)明實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)距離的金屬管進(jìn)行波紋成形，為此，本實(shí)施例可以優(yōu)選設(shè)置多個(gè)第三金屬管進(jìn)給組件。另外，還可通過調(diào)整第一金屬管進(jìn)給組件、第三金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件的排布距離實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離金屬波紋管的加工。

在另外一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，上述的第一金屬管進(jìn)給組件、第二金屬管進(jìn)給組件和第三金屬管進(jìn)給組件均包括：基座，固定在該基座上的環(huán)形定位圓盤(如圖2所示)，所述環(huán)形定位圓盤的中心供金屬管穿過；所述環(huán)形定位圓盤的軸向兩側(cè)分別設(shè)置有一組均布夾輥，所有均布夾輥繞金屬管周向側(cè)壁均布。

特別地，在本實(shí)施例中，任意金屬管進(jìn)給組件的每一組均布夾輥能夠在三個(gè)狀態(tài)(如夾緊狀態(tài)、進(jìn)給狀態(tài)和釋放狀態(tài))之間切換。

本實(shí)施例的夾緊狀態(tài)可理解為一組均布夾輥徑向夾緊金屬管壁；進(jìn)給狀態(tài)可為一組均布夾輥夾緊金屬管壁并沿金屬管軸向滾動(dòng)以支承和進(jìn)給金屬管；釋放狀態(tài)可理解為一組均布夾輥徑向脫離金屬管壁至少一段距離(該一段距離至少大于成型的波紋管的波峰高度)。

在第三種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式中，上述的第一、第二金屬管進(jìn)給組件中任意一組均布夾輥包括三個(gè)或四個(gè)均布夾輥，每個(gè)夾輥包括具有凹形外周面的橡膠套，在夾緊狀態(tài)下，所述凹形外周面與金屬管的外周面貼合，由此在金屬管波紋成形過程中可保證夾緊金屬管，在進(jìn)給狀態(tài)下，可以在夾輥夾緊金屬管壁同時(shí)提供進(jìn)給速度即沿金屬管軸向滾動(dòng)以支承和進(jìn)給金屬管。

第三進(jìn)給組件中任意一組均布夾輥包括三個(gè)或四個(gè)均布夾輥，每個(gè)夾輥包括具有凹形外周面的橡膠套，在夾緊狀態(tài)下，所述凹形外周面與金屬管的波紋外周面貼合，進(jìn)而在金屬管波紋成形過程中保證夾緊金屬波紋管，在進(jìn)給狀態(tài)下，可以在夾輥夾緊金屬波紋管壁同時(shí)提供進(jìn)給速度即沿金屬波紋管軸向滾動(dòng)以支承和進(jìn)給金屬波紋管。

需要說明的是，本實(shí)施例的金屬管可為金屬圓管，當(dāng)然金屬管的橫截面也可以是多邊形或其他對(duì)稱或不對(duì)稱圖形，所不同的是，環(huán)形定位圓盤的中心孔以及均布夾輥的凹形外周面須與金屬管的橫截面形狀或其局部形狀匹配。金屬管可以是鋼管、鋁管、鎂合金管等。本實(shí)施例上述的環(huán)形定位圓盤的中心孔可依據(jù)金屬管的外徑適應(yīng)調(diào)整，進(jìn)而不對(duì)金屬管的外徑進(jìn)行限定。特別地，本發(fā)明實(shí)施例中不對(duì)金屬管的長(zhǎng)度進(jìn)行限定，可根據(jù)待加工的金屬管的長(zhǎng)度，適應(yīng)性的調(diào)整上述第一、第二、第三金屬管進(jìn)給組件的數(shù)量，以及相鄰金屬管進(jìn)給組件之間的距離。

在金屬管的波紋成形中，通過第一金屬管進(jìn)給組件施加金屬管的第一進(jìn)給速度大于第二金屬管進(jìn)給組件施加金屬管的第二進(jìn)給速度，由此，可使得金屬管在環(huán)形加熱區(qū)形成波紋。特別地，可以依據(jù)待加工的金屬管的長(zhǎng)度，設(shè)置第一金屬管進(jìn)給組件、第二金屬管進(jìn)給組件以及第三金屬管進(jìn)給組件的數(shù)量，由此，實(shí)現(xiàn)軸向距離更長(zhǎng)的金屬管波紋的成形，避免現(xiàn)有技術(shù)中由于金屬波紋管長(zhǎng)度不足而選擇焊接工藝的缺陷。

上述結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可以有效拓寬金屬波紋管無模成形工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。

實(shí)施例二

以下結(jié)合圖1至圖3對(duì)金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置包括：一個(gè)第一金屬管進(jìn)給組件(即一號(hào)輥箱01)、金屬圓管波紋成形組件23、兩個(gè)第三金屬管進(jìn)給組件(如圖1中的二號(hào)輥箱02、三號(hào)輥箱03)、一個(gè)第二金屬管進(jìn)給組件。

一號(hào)輥箱01至四號(hào)輥箱04分別設(shè)置有各自的進(jìn)料端、出料端；其中，每一輥箱的進(jìn)料端對(duì)應(yīng)一組均布夾輥，每一輥箱的出料端對(duì)應(yīng)一組均布夾輥。沿著金屬管進(jìn)給方向依次排列有一號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥11、一號(hào)輥箱出料端均布夾輥12、金屬管波紋成形組件23、二號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥16、二號(hào)輥箱出料端均布夾輥17、三號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥18、三號(hào)輥箱出料端均布夾輥19、四號(hào)輥箱進(jìn)料端均布夾輥20、四號(hào)輥箱出料端均布夾輥21；本實(shí)施例中通過調(diào)整每組均布夾輥的角速度以實(shí)現(xiàn)獲取金屬管的進(jìn)給速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)待加工金屬管的軸向移動(dòng)。

每一輥箱包括，基座，固定在該基座上的環(huán)形定位圓盤08，所述環(huán)形定位圓盤08的中心供待加工的金屬管穿過；所述環(huán)形定位圓盤的軸向兩側(cè)分別設(shè)置有一組均布夾輥。

上述任意輥箱中的一組均布夾輥均能夠在夾緊狀態(tài)、進(jìn)給狀態(tài)和釋放狀態(tài)之間切換。

結(jié)合圖2和圖3所示，本實(shí)施例中每一組均布夾輥包括四個(gè)均布夾輥；每個(gè)夾輥的端面均垂直于金屬管軸向，并與金屬管外表面接觸，用以提供夾緊力和徑向力。二號(hào)輥箱和三號(hào)輥箱的夾輥的端面是與金屬波紋管的外表面接觸，用以提供夾緊力和徑向力。相鄰?qiáng)A輥之間的夾角為90度。

如圖3所示，每一夾輥包括：輥軸05、輥頭06、軸承09、軸承座07；其中，輥頭06穿設(shè)在輥軸05上，通過軸承09、軸承座07安裝以繞輥軸05回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

輥頭05由橡膠套和金屬套筒組成；金屬套筒是凹型結(jié)構(gòu)的套筒；橡膠套具有凹型外周面，橡膠套包裹在金屬套筒，金屬套筒套設(shè)在輥軸05上。在本實(shí)施例中，上述的橡膠套采用聚氨酯橡膠材料制備。

一號(hào)輥箱01和四號(hào)輥箱04中每一輥頭橡膠套的凹形外周面與金屬管的外周面貼合；二號(hào)輥箱02和三號(hào)輥箱03中每一輥頭的橡膠套的凹形外周面與金屬管的波紋外周面貼合。本實(shí)施例中每一輥箱的輥頭可以依據(jù)金屬管的形狀及外徑更換。本實(shí)施例中，橡膠套與金屬套筒組成可更換式輥頭，加工前可對(duì)各輥箱的均布夾輥配置不同型號(hào)的輥頭以精確適應(yīng)波紋加工過程中不同軸段的徑向尺寸。

本實(shí)施例中，金屬管15的軸向壓縮成形力由各個(gè)輥箱內(nèi)的均布夾輥以摩擦力的形式提供，故在金屬管的波紋成形過程中，足夠大的成形壓縮力、盡量小的徑向擠壓力及夾輥與各軸段金屬管間不發(fā)生打滑是波紋得以精確成形的必要條件。

為此，上述四個(gè)輥箱中均配置有凹型外周面的橡膠套的夾輥，上述橡膠套與金屬套筒組成可更換式輥頭，橡膠套采用聚氨酯橡膠材料，該材料可在一定的硬度范圍內(nèi)保持較高的彈性、耐磨性及良好的機(jī)械性能，且與金屬材料間具有較高的摩擦系數(shù)，可以滿足在盡可能減小金屬管與夾輥間徑向壓力的同時(shí)保證靜摩擦力足夠大的需求。

進(jìn)一步地，為了保證波紋在壓縮成形的過程中金屬管加熱區(qū)兩側(cè)的軸向進(jìn)給速度精確不變，除橡膠選型外，各夾輥布局尤為重要。本實(shí)施例中每個(gè)輥箱內(nèi)的各個(gè)夾輥均以端面垂直于環(huán)形圓盤/金屬管軸向的形式分布于環(huán)形圓盤的兩側(cè)。每側(cè)沿圓周方向均布四個(gè)徑向可調(diào)夾輥，此為一組均布夾輥。即每個(gè)輥箱在進(jìn)、出料端各布置有一組均布夾輥。每一組均布夾輥的四個(gè)夾輥圍繞金屬管側(cè)面周向均布，四個(gè)夾輥的輥面緊湊地與金屬管側(cè)面貼合，此布局可在盡量增大均布夾輥與金屬管各軸段接觸包角的同時(shí)使均布夾輥沿金屬管軸向布局更加緊湊。四個(gè)夾輥對(duì)金屬管形成適當(dāng)?shù)膴A持力，當(dāng)四個(gè)夾輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，與金屬圓管接觸的部位朝著同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，并使金屬圓管在摩擦力的作用下朝著該同一個(gè)方向進(jìn)給。

另外，根據(jù)波紋管成形過程中對(duì)于金屬管加熱區(qū)兩側(cè)精確進(jìn)給速度的實(shí)際需求，考慮到金屬管的光軸段與波紋段徑向尺寸不一，故本實(shí)施例在波紋加工前必須對(duì)各輥箱的均布夾輥配置不同型號(hào)的輥頭以精確適應(yīng)波紋加工過程中不同軸段的徑向尺寸。

每一輥箱中所有輥頭的型號(hào)通過待加工的金屬管的光軸段或波紋段的徑向尺寸確定，

任意兩個(gè)型號(hào)的輥頭中，凹型橡膠套的底部與該輥頭圍繞的回轉(zhuǎn)中心的距離均相同。也就是說，所有型號(hào)的輥頭中凹型橡膠套的底部與該輥頭所在夾輥的回轉(zhuǎn)中心的距離相同。

本實(shí)施例的金屬波紋管的連續(xù)無模成形裝置在對(duì)金屬管成形過程中，一號(hào)輥箱01中所有夾輥的回轉(zhuǎn)角速度為ω1，四號(hào)輥箱04中所有夾輥的回轉(zhuǎn)角速度ω2、二號(hào)輥箱02中所有夾輥的回轉(zhuǎn)角速度ω2與三號(hào)輥箱03中所有夾輥的回轉(zhuǎn)角速度ω2均相同，ω1>ω2。

另外，本實(shí)施例中一號(hào)輥箱01中所有夾輥的輥頭的凹槽半徑為r，四號(hào)輥箱04中所有夾輥的輥頭的凹槽半徑為r；

所述二號(hào)輥箱02中所有夾輥的輥頭的凹槽半徑為r+h，四號(hào)輥箱04中所有夾輥的輥頭的凹槽半徑為r+h；

r為待加工的金屬管外表面半徑，h為待加工的金屬管上波紋的波峰高度。

該處的凹槽半徑可為上述輥頭的凹型橡膠套的凹槽。r、h均為大于0的自然數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，每一夾輥均連接有用于啟動(dòng)和關(guān)閉所述均布夾輥的輥頭回轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)控制夾輥的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)輥頭的回轉(zhuǎn)。

可理解的是，上述金屬管波紋成形組件23包括：對(duì)待加工的金屬管進(jìn)行環(huán)向加熱的高頻加熱線圈14、檢測(cè)環(huán)形加熱區(qū)的實(shí)時(shí)溫度的非接觸式紅外測(cè)溫儀(圖中未示出)、對(duì)環(huán)向加熱區(qū)兩側(cè)進(jìn)行環(huán)形冷卻的冷卻裝置(如圖6中的水幕噴頭13)；

本實(shí)施例中，金屬管的加熱方式是采用高頻加熱線圈對(duì)金屬管局部區(qū)域進(jìn)行環(huán)向加熱，實(shí)時(shí)溫度采用非接觸式紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施例中一方面采用通過改變線圈寬度的方式控制加熱距離，進(jìn)而控制波峰的高度。另一方面還可以采用下述的輥箱中均布夾輥的角速度ω1和ω2的比值進(jìn)行控制。

通常，金屬管的冷卻方式采用水幕噴頭環(huán)向冷卻，冷卻強(qiáng)度可由水流速度和水流壓力來調(diào)整，波紋管成形期間加熱線圈與水幕噴頭均靜止不動(dòng)。

上述的連續(xù)無模成形裝置中通過每一輥箱的均夾布輥形成的特殊夾具驅(qū)動(dòng)待加工的金屬管軸向移動(dòng)。例如，依靠均布夾輥上的輥頭以摩擦力的形式為金屬管提供軸向壓縮力，從而可以實(shí)現(xiàn)軸向距離更長(zhǎng)的波紋管的加工成形，進(jìn)而可以避免由于波紋管長(zhǎng)度不足而選擇焊接工藝帶來的弊端。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供一種實(shí)施例一所述的連續(xù)無模成形裝置的成形方法，方法包括：

步驟a01、將金屬管一端依次穿過第一金屬管進(jìn)給組件、金屬管成形組件、第三金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件，并使第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件夾緊金屬管。

此時(shí)的第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件處于夾緊狀態(tài)。

步驟a02、金屬管波紋成形組件對(duì)所述金屬管上選定的一局部加熱位置進(jìn)行環(huán)向加熱，在金屬管上形成環(huán)形加熱區(qū)，以及對(duì)金屬管上環(huán)形加熱區(qū)兩側(cè)位置同時(shí)進(jìn)行環(huán)向冷卻。

在該步驟中，第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件處于夾緊狀態(tài)。

步驟a03、在環(huán)形加熱區(qū)的溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，使第一金屬管進(jìn)給組件以第一速度進(jìn)給金屬管，并使第二金屬管進(jìn)給組件以第二速度進(jìn)給金屬管，位于金屬管波紋成形組件區(qū)域的金屬管受到軸向壓縮，金屬管的環(huán)形加熱區(qū)逐漸凸起并形成波紋。

在該步驟中，第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件處于進(jìn)給狀態(tài)。

步驟a04、在波紋形成過程中，逐漸成形的波紋沿進(jìn)給方向移動(dòng)冷卻定型。

進(jìn)一步地，上述方法還包括下述的步驟五：

步驟a05、用第三金屬管進(jìn)給組件徑向夾緊已經(jīng)冷卻定型的波紋，并以第二速度進(jìn)給金屬管。

在該步驟中，第三金屬管進(jìn)給組件處于進(jìn)給狀態(tài)，并且第一金屬管進(jìn)給組件和第二金屬管進(jìn)給組件也處于進(jìn)給狀態(tài)。

在另一具體的實(shí)施例中，上述方法還可包括下述的步驟五和步驟六。

步驟a05、用第三金屬管進(jìn)給組件徑向夾緊已經(jīng)冷卻定型的波紋，并以第二速度進(jìn)給金屬管；

步驟a06、釋放第二金屬管進(jìn)給組件，使帶有波紋的金屬管從中自由穿過。

此時(shí)，第三金屬管進(jìn)給組件、第一金屬管進(jìn)給組件處于進(jìn)給狀態(tài)，第二金屬管進(jìn)給組件處于釋放狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)給速度與第二進(jìn)給速度的比值增大時(shí)，金屬波紋管的波峰高度增加，波峰間距減??；

當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)給速度與第二進(jìn)給速度的比值減小時(shí)，金屬波紋管的波峰高度減小，波峰間距增大。

本實(shí)施例的方法可以實(shí)現(xiàn)軸向距離更長(zhǎng)的波紋管的加工成形，進(jìn)而可以避免由于波紋管長(zhǎng)度不足而選擇焊接工藝帶來的弊端。

特別地，通過調(diào)節(jié)第一金屬管進(jìn)給組件、第二金屬管進(jìn)給組件及第三金屬管進(jìn)給組件的進(jìn)給速度來控制金屬管的壓縮速度，進(jìn)而調(diào)整波紋管的波峰高低及波峰間距。上述制備工藝方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低，從而進(jìn)一步拓寬了波紋管無模成形技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

實(shí)施例四

本發(fā)明還提供一種基于上述實(shí)施例二的連續(xù)無模成形裝置的成形方法。

根據(jù)本實(shí)施例在波紋管成形過程中對(duì)于金屬管加熱區(qū)兩側(cè)精確進(jìn)給速度的實(shí)際需求，考慮到光軸段與波紋段徑向尺寸不一，故本實(shí)施例在波紋加工前必須對(duì)各輥箱的均布夾輥配置不同型號(hào)的輥頭以精確適應(yīng)波紋加工過程中不同軸段的徑向尺寸。

結(jié)合圖4至圖11所示，以下以一號(hào)至四號(hào)輥箱為例進(jìn)行說明。

首先，根據(jù)本實(shí)施例在波紋管成形過程中各輥箱內(nèi)均布夾輥的實(shí)際工作情況，ω1和ω2分別為不同輥箱內(nèi)的夾輥在工作過程中的回轉(zhuǎn)角速度，且ω1＞ω2，r為金屬圓管外表面半徑，h為波紋管的波峰高度，所有型號(hào)輥頭的凹槽底部距回轉(zhuǎn)中心的距離為定值s，進(jìn)而可通過改變輥頭凹槽半徑以使其精確適應(yīng)加工過程中金屬圓管不同軸段的徑向尺寸。

金屬波紋管成形工藝開始前對(duì)各輥箱內(nèi)均布夾輥的配置情況及工藝開始后各個(gè)階段的詳細(xì)工作情況如下所示：

步驟b01、選取待加工的金屬圓管，將該金屬圓管放置在一號(hào)輥箱01、二號(hào)輥箱02、三號(hào)輥箱03、四號(hào)輥箱輥箱04的環(huán)形定位圓盤08的走料口22內(nèi)(即中心孔內(nèi))，調(diào)節(jié)一號(hào)輥箱01、四號(hào)輥箱04中各組均布夾輥，以使該一號(hào)輥箱01、四號(hào)輥箱04中各組均布夾輥向環(huán)形定位圓盤的中心移動(dòng)，直至徑向夾緊金屬圓管15，并使得每一組的均布夾輥中各個(gè)均布夾輥的軸向?qū)χ?，如圖4和圖5所示。

在該步驟中，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21均處于夾緊狀態(tài)。

步驟b02、采用金屬圓管波紋成形組件的高頻加熱線圈14對(duì)金屬圓管15上選定的局部加熱位置進(jìn)行環(huán)形加熱，以及該金屬圓管波紋成形組件23的冷卻裝置如水幕噴頭13對(duì)環(huán)形加熱區(qū)域兩側(cè)進(jìn)行環(huán)向冷卻。

此時(shí)，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21還處于夾緊狀態(tài)。

步驟b03、通過查看非接觸式紅外測(cè)溫儀測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度達(dá)到預(yù)定值，則啟動(dòng)一號(hào)輥箱01、四號(hào)輥箱04中的所有均布夾輥，以使一號(hào)輥箱01中的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12以角速度ω1進(jìn)行回轉(zhuǎn)，四號(hào)輥箱04中的進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21以角速度ω2進(jìn)行回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬圓管進(jìn)行軸向壓縮，進(jìn)而環(huán)形加熱區(qū)會(huì)逐漸形成波紋。

在該步驟中，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21均處于進(jìn)給狀態(tài)。

步驟b04、環(huán)形加熱區(qū)成形的第一個(gè)波紋逐漸移動(dòng)至環(huán)形冷卻區(qū)進(jìn)行冷卻定型，以及下一個(gè)波紋也在加熱區(qū)逐漸壓縮形成，如此反復(fù)之后，越來越多的波紋向二號(hào)輥箱進(jìn)料端移動(dòng)，如圖6和圖7所示。

在本實(shí)施例中，金屬圓管的環(huán)形冷卻區(qū)的冷卻方式采用水幕噴頭方式進(jìn)行環(huán)形冷卻，冷卻強(qiáng)度通過水流速度和水流壓力調(diào)整。

具體地，從開始啟動(dòng)一號(hào)輥箱01、四號(hào)輥箱04均布夾輥至首個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至二號(hào)輥箱02進(jìn)料端處。此階段金屬圓管在加熱區(qū)進(jìn)料端一側(cè)的軸向行進(jìn)速度為ω1s，金屬圓管在加熱區(qū)出料端一側(cè)的軸向行進(jìn)速度為ω2s，各輥箱內(nèi)均布夾輥的工作情況如下所示：

步驟b05、待到首個(gè)波紋(即第一個(gè)成形的波紋)沿軸向經(jīng)過二號(hào)輥箱02進(jìn)料端并向出料端移動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)二號(hào)輥箱02進(jìn)料端的各均布夾輥16，二號(hào)輥箱02進(jìn)料端的各均布夾輥16的回轉(zhuǎn)角速度為ω2，調(diào)節(jié)該均布夾輥同時(shí)向環(huán)形定位圓盤中心移動(dòng)并徑向夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，如圖8所示。

在該步驟中，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21、二號(hào)輥箱02進(jìn)料端均布夾輥16均處于進(jìn)給狀態(tài)。

即，從首個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至二號(hào)輥箱02進(jìn)料端處至其移動(dòng)至二號(hào)輥箱02出料端處。此階段開始便啟動(dòng)二號(hào)輥箱02進(jìn)料端均布夾輥，回轉(zhuǎn)角速度為ω2，并同時(shí)沿圓盤徑向移動(dòng)直至夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，金屬圓管在加熱區(qū)兩側(cè)的軸向行進(jìn)速度保持不變，在環(huán)形加熱區(qū)進(jìn)、出料端分別為ω1s和ω2s，此階段各輥箱內(nèi)均布夾輥的工作情況如下所示：

步驟b06、待到首個(gè)波紋沿軸向經(jīng)過二號(hào)輥箱02出料端并向三號(hào)輥箱03進(jìn)料端移動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)二號(hào)輥箱02出料端均布夾輥17，此時(shí)回轉(zhuǎn)角速度為ω2，調(diào)節(jié)該均布夾輥同時(shí)向環(huán)形定位圓盤中心移動(dòng)并徑向夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，如圖9所示。

在該步驟中，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21、二號(hào)輥箱02進(jìn)料端均布夾輥16、二號(hào)輥箱02出料端均布夾輥17均處于進(jìn)給狀態(tài)。

即，從首個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至二號(hào)輥箱02出料端處至其移動(dòng)至三號(hào)輥箱03進(jìn)料端處。此階段開始便啟動(dòng)二號(hào)輥箱02出料端均布夾輥，回轉(zhuǎn)角速度為ω2，并同時(shí)沿圓盤徑向移動(dòng)直至夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，金屬圓管在加熱區(qū)兩側(cè)的軸向行進(jìn)速度保持不變，此階段各輥箱內(nèi)均布夾輥的工作情況如下所示：

步驟b07、待到首個(gè)波紋(即第一個(gè)成形的波紋)沿軸向經(jīng)過三號(hào)輥箱03進(jìn)料端并向出料端移動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)三號(hào)輥箱03進(jìn)料端的各均布夾輥18，三號(hào)輥箱03進(jìn)料端的各均布夾輥18的回轉(zhuǎn)角速度為ω2，調(diào)節(jié)該三號(hào)輥箱03進(jìn)料端的均布夾輥18同時(shí)向環(huán)形定位圓盤中心移動(dòng)并徑向夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋。

在該步驟中，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21均處于進(jìn)給狀態(tài)；以及、二號(hào)輥箱02進(jìn)料端均布夾輥16、二號(hào)輥箱02出料端均布夾輥17、三號(hào)輥箱03進(jìn)料端的各均布夾輥18也都處于進(jìn)給狀態(tài)。

即，從首個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至三號(hào)輥箱03進(jìn)料端處至其移動(dòng)至三號(hào)輥箱03出料端處。此階段開始便啟動(dòng)三號(hào)輥箱03進(jìn)料端均布夾輥，回轉(zhuǎn)角速度為ω2，并同時(shí)沿圓盤徑向移動(dòng)直至夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，金屬圓管在加熱區(qū)兩側(cè)的軸向行進(jìn)速度保持不變，此階段各輥箱內(nèi)均布夾輥的工作情況如下所示：

以及，待到首個(gè)波紋沿軸向經(jīng)過三號(hào)輥箱03出料端并向四號(hào)輥箱04進(jìn)料端移動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)三號(hào)輥箱03出料端均布夾輥19，此時(shí)，回轉(zhuǎn)角速度為ω2，調(diào)節(jié)該三號(hào)輥箱03出料端的均布夾輥同時(shí)向環(huán)形定位圓盤中心移動(dòng)并徑向夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，如圖10所示。

此時(shí)，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12和四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21均處于進(jìn)給狀態(tài)；以及、二號(hào)輥箱02進(jìn)料端均布夾輥16、二號(hào)輥箱02出料端均布夾輥17、三號(hào)輥箱03進(jìn)料端的各均布夾輥18、三號(hào)輥箱03出料端均布夾輥19也都處于進(jìn)給狀態(tài)。

即，從首個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至三號(hào)輥箱03出料端處至其移動(dòng)至四號(hào)輥箱04進(jìn)料端處。此階段開始便啟動(dòng)三號(hào)輥箱03出料端均布夾輥，回轉(zhuǎn)角速度為ω2，并同時(shí)沿圓盤徑向移動(dòng)直至夾緊經(jīng)冷卻定形的金屬波紋，此階段各輥箱內(nèi)均布夾輥的工作情況如下所示：

步驟b08、從第一個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至四號(hào)輥箱04進(jìn)料端，按照先后順序使四號(hào)輥箱04的進(jìn)料端、出料端的均布夾輥停止工作，使得的冷卻定型的波紋通過四號(hào)輥箱的出料端，之后，不再變動(dòng)任一輥箱內(nèi)均布夾輥的徑向位置及工作狀態(tài)，進(jìn)而完成剩余波紋的加工，并最終完成金屬波紋管的加工，如圖11所示。

此時(shí)，一號(hào)輥箱01的進(jìn)料端均布夾輥11、出料端均布夾輥12處于進(jìn)給狀態(tài)；以及、二號(hào)輥箱02進(jìn)料端均布夾輥16、二號(hào)輥箱02出料端均布夾輥17、三號(hào)輥箱03進(jìn)料端的各均布夾輥18、三號(hào)輥箱03出料端均布夾輥19也都處于進(jìn)給狀態(tài)；

四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21處于釋放狀態(tài)，且四號(hào)輥箱04進(jìn)料端均布夾輥20、出料端均布夾輥21對(duì)應(yīng)的凹形外周面脫離金屬管壁，至少保證金屬波紋管能夠自由穿過。

即，從首個(gè)波紋沿軸向移動(dòng)至四號(hào)輥箱04進(jìn)料端直至剩余波紋加工完畢。此階段開始后便按照先后順序依次開啟四號(hào)輥箱04進(jìn)、出料端均布夾輥并停止工作，使經(jīng)冷卻定形的波紋順利通過四號(hào)輥箱中的走料口，之后便不再變動(dòng)任一輥箱內(nèi)均布夾輥的徑向位置及工作狀態(tài)，并開始剩余波紋的加工，此階段各輥箱內(nèi)均布夾輥的工作情況如下所示：

本實(shí)施例中，可以通過控制金屬圓管兩端的軸向進(jìn)給速度比值來改變波紋管的波紋形狀，即通過調(diào)節(jié)各輥箱內(nèi)均布夾輥的回轉(zhuǎn)角速度來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)ω1與ω2的比值增大時(shí)，波紋管的波峰高度增加，但波峰間距減小；當(dāng)ω1與ω2的比值減小時(shí)，波紋管的波峰高度減小，但波峰間距增大。

進(jìn)一步地，所有輥箱中每一輥頭的凹槽底部距離回轉(zhuǎn)中心的距離為s(s為大于0的自然數(shù))時(shí)，金屬圓管在進(jìn)入環(huán)形加熱區(qū)的進(jìn)料端的軸向行進(jìn)速度為ω1*s，金屬圓管在環(huán)形加熱區(qū)的出料端的行進(jìn)速度為ω2*s。

本實(shí)施例中通過每一輥箱中均布夾輥形式的特殊夾具驅(qū)動(dòng)金屬圓管軸向移動(dòng)，依靠均布夾輥上的輥頭以摩擦力的形式為金屬圓管提供軸向壓縮力，從而可以實(shí)現(xiàn)軸向距離更長(zhǎng)的波紋管的加工成形，避免由于波紋管長(zhǎng)度不足而選擇焊接工藝帶來的弊端。

此外，通過調(diào)節(jié)各輥箱內(nèi)均布夾輥的回轉(zhuǎn)角速度來控制金屬圓管的壓縮速度，以調(diào)整波紋管的波峰高低及波峰間距。

上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和方法還適用于具有連續(xù)或非連續(xù)性波紋特征的長(zhǎng)軸金屬波紋管的加工成形，從而進(jìn)一步拓寬了波紋管無模成形技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。