金屬波紋管作為儀器、儀表、閥門(mén)、電真空器件中的彈性敏感元件、補(bǔ)償元件、密封元件起到很重要的作用，儀器、儀表、閥門(mén)、電真空器件在工作時(shí)，其中的波紋管經(jīng)常處于往復(fù)拉伸和壓縮的工作狀態(tài)，為了考核波紋管能夠承受往復(fù)拉伸和壓縮不失效的次數(shù)，引入了金屬波紋管的機(jī)械疲勞壽命試驗(yàn)，本文結(jié)合具體實(shí)例，介紹了影響波紋管機(jī)械疲勞壽命的參數(shù)和在實(shí)踐中這些參數(shù)的合理選擇。
隨著電力系統(tǒng)和需要防爆的場(chǎng)所越來(lái)越多的使用真空滅弧室來(lái)接通和切斷電路，金屬波紋管作為密封和連接元件，也被廣泛應(yīng)用到真空滅弧室當(dāng)中起到隔絕外界空氣、隔離電弧和連接動(dòng)導(dǎo)桿的作用，它是一個(gè)非常重要的零件，它必須滿(mǎn)足各類(lèi)滅弧室的機(jī)械壽命和氣密可靠性的要求，所以金屬波紋管機(jī)械疲勞壽命的長(zhǎng)短就直接影響到真空滅弧室的壽命。用在真空滅弧室上的金屬波紋管目前越來(lái)越多的使用非導(dǎo)磁不銹鋼制成，這主要是由于它具有操作壽命長(zhǎng)，在制造過(guò)程中不受熱處理的影響而失去彈性，不易氧化和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。波紋管的結(jié)構(gòu)種類(lèi)很多，在真空滅弧室中一般只采用液壓成形波紋管和薄片焊接波紋管。
1、金屬波紋管的結(jié)構(gòu)、材料和基本參數(shù)
1.1、結(jié)構(gòu)
波紋管的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中D 為外徑，D1為外配合直徑，d1為內(nèi)配合直徑，Rw為外波紋圓角半徑，Rn為內(nèi)波紋圓角半徑，R 為過(guò)渡圓角半徑，L 為總長(zhǎng)度，h1、h2為配合長(zhǎng)度，a為波厚，t為波距，δ為壁厚。
圖1 波紋管結(jié)構(gòu)
1.2、材料
波紋管一般用五種材料制造，如表1所示。
表1 波紋管所用材料
1.3、基本參數(shù)
按照國(guó)家專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBY-352-85的規(guī)定，金屬波紋管有以下的基本參數(shù)：有效面積、推薦內(nèi)徑、推薦外徑、推薦波距、推薦波厚、單波剛度、單波最大允許位移、最大耐壓力(外壓)等，這些參數(shù)在不同程度上都對(duì)波紋管的機(jī)械疲勞壽命會(huì)產(chǎn)生影響。
2、波紋管的機(jī)械疲勞壽命試驗(yàn)方法和試驗(yàn)
盡管波紋管的基本參數(shù)多達(dá)八項(xiàng)，但是對(duì)于已經(jīng)制造出來(lái)的波紋管，基本參數(shù)均已確定，影響其機(jī)械疲勞壽命的主要因素就是在使用時(shí)施加的單波最大位移量。為了保證產(chǎn)品能夠達(dá)到規(guī)定的使用壽命，我們對(duì)采購(gòu)每個(gè)批次的波紋管都要抽樣進(jìn)行機(jī)械疲勞壽命試驗(yàn)，具體試驗(yàn)方法是：將波紋管焊接在如圖2所示的結(jié)構(gòu)中，波紋管和外殼形成的空間抽成真空并安裝鈦泵，真空度應(yīng)達(dá)到1×10-4Pa，把裝置固定在試驗(yàn)機(jī)上，按照規(guī)定的試驗(yàn)頻率和位移交變幅度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率由曲柄連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，波紋管的位移交變幅度由曲柄的長(zhǎng)度決定，曲柄長(zhǎng)度的2倍即為波紋管位移交變幅度，波紋管被拉伸和壓縮的次數(shù)由計(jì)數(shù)器自動(dòng)記錄。
