金属波纹管等弹性元件的材料要求
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金属波纹管的详细参数金属波纹管是一种挠性、薄壁、有横向波纹的管壳零件。
它既有弹性特性又有密封特性,在外力及力矩作用下能产生轴向、角向、侧向、及其组合位移,密封性能好。
在机械、仪表、石油、化工、电力、供热、机车、船舶、核工业、航空航天等许多工业领域得到了越来越广泛的应用。
金属波纹管的种类主要有金属波纹管、波纹膨胀节和金属波纹软管三种。
随着金属压力加工等技术的进步和各种结构波纹管的应用,相应产生了许多种制造波纹管的方法。
这些方法是液压成形、机械胀形、橡胶成形、旋压成形、滚压成形、焊接成形和电沉积成形等。
每种方法都有其独特的优点。
例如:液压成形可以获得综合性能较好的波纹管.滚压成形可以制造特大直径的波纹管;焊接成形可以获得弹性极好的波纹管;电沉积可以制造小直径和高情度的波纹管。
1.金属波纹管的几何参数金属波纹管的尺寸规格已按内径标准系列化,一般将金属波纹管内径或外径作为基本尺寸,其它结构参数作为相对尺寸。
当内径或外径确定后,壁厚、波距、波厚等等,均以内径或外径为基准按适当比例确定。
设计波纹管参数时要满足波纹管的性能要求,同时还要考虑波纹管的制造工艺性和结构稳定性。
1)波深系数k (也称胀形系数)波深系数k 是波纹管外径与内径之比,它是决定波纹管几何形状的一个重要参数。
在内径d 确定的情况下,k值越大,波纹的高度就越高。
k值影响着波纹管的性能和波纹管的成形工艺,波纹管的成形难度随着k值的增加而增加。
当k值增加到2时,液压成形波纹管就相当困难。
所以当k>= 2时,宜采用焊接波纹管。
液压成形波纹管,可分为浅波和深波两种,以波深系数k= 1.5为分界,k=1.3~1.5之间的波纹管称浅波纹管,波纹管成形较容易;k=1.6~1.9之间的波纹管称深波纹管,成形相对较难,有时需要两次成形。
同样内径尺寸的波纹管,深波纹管的刚度小,灵敏度高,允许位移大;浅波纹管的刚度大,灵敏度低,允许位移较小。
用于仪表、传感器的测量波纹管,宜采用深波纹管;用于承受压力为主的波纹管,宜采用浅波纹管。
波纹片尺寸标准
波纹片的尺寸标准依据具体的产品类型和使用场合有所不同。
具体来看:
1. 螺旋波纹钢圆管和环形波纹钢圆管:这些波纹片的波形尺寸规格包括波距(l)、波高(d)、壁厚(t)、波峰波谷半径(r)以及适用内径(D)或跨径(S)。
例如,一种螺旋波纹钢圆管的波形代号为A,其波距为68毫米,波高为13毫米,壁厚在
2.0至4.0毫米之间,波峰波谷半径为17.5毫米,适用的内径范围为750至1500毫米。
2. 波纹金属软管:这类产品的技术要求包括术语、产品分类、试验方法等,并适用于补偿位移和安装偏差、吸收振动及降低噪声等场合。
相关的标准规定了波纹金属软管的各项参数。
3. 波纹管:作为弹性敏感元件,波纹管在仪器仪表中有广泛应用,主要用于压力测量,将压力转换成位移或力。
波纹管的尺寸制造参数包括通径、内径、外径、波距等,并且有不同的压力等级。
总的来说,波纹片的尺寸标准需要根据具体的应用和制造标准来确定,而且可能会受到材料、工艺和使用条件的影响。
金属波纹管的基础知识金属波纹管类组件的设计与制造技术一直是国内弹性元件行业所关注的一个重要领域。
自1848年世界上第一只弹性元件(波登管)问世至今的150年来,由于波纹管类组件在国民经济中的重要作用和潜在市场,人们对它的兴趣一直方兴未艾。
波纹管类组件主要包括金属波纹管、电沉积波纹管、焊接波纹管、波纹管换热器、膜片膜盒、金属软管等.它们均是利用材料的弹性特性和本身的几何形状,完成一定功能的元件。
其应用十分广泛,主要功能有测量、连接、补偿、隔离、传感、密封、减震等。
其应用领域涉及化工、石油、冶金、供热、环保、航天、航空、航海、仪、自动化乃至日常生活等各个部门。
本材料将全面、系统地介绍波纹管类组件的设计计算、制造工艺、检测技术、工程应用等知识.在理论计算方面,将避免冗长的理论计算和难于实际应用的弊端,是工程技术人员长期以来实际工作的总结。
在制备工艺方面不仅给出波纹管类组件制备的流程,并且给出了具体的工艺规范和参数,对有些关键性的工艺技术也作了剖析和研讨,介绍电沉积和胀型等新工艺.还将对波纹管类组件的检测技术作系统的阐述,并将介绍有关检测仪器的原理及装置。
对波纹管类组件的可靠性问题,本材料也将进行分析和研究,包括失效模式、失效机理和响应的防范措施.为了方便用户和使用部门,还将给出波纹管类组件的选型及安装使用等的注意事项。
概述金属波纹管类组件是一类常用的弹性元件,它们主要包括金属波纹管、波纹膨胀节、波纹换热管、膜片膜盒和金属软管等。
波纹管类组件是利用材料的弹性来实现所要求的功能.它们在外界载荷(集中力,压力,力矩等)作用下改变元件的形状和尺寸,当载荷卸除后又恢复到原来的状态。
根据这种特性,它们可以实现测量、连接、转换、补偿、隔离、密封、减震等功能。
金属波纹管类组件是主要基础元件之一,在仪器仪表、各类装置及管网系统中得带了广泛的应用。
生产发展简史金属波纹管、膜片膜盒、压力弹簧管等弹性元件出现得比较早,它们与生产实际结合较密切.随着产业革命的发展,蒸汽锅炉得到了大量的应用。
金属波纹管壁厚标准金属波纹管是一种常用的管道连接元件,它具有良好的柔性和耐压性能,被广泛应用于石油、化工、航空航天等领域。
在金属波纹管的生产过程中,其壁厚是一个非常重要的参数,直接影响着波纹管的使用性能和安全性。
因此,对金属波纹管壁厚的标准有着严格的要求。
金属波纹管壁厚标准是根据波纹管的使用环境、工作压力、介质等因素来确定的。
一般来说,金属波纹管的壁厚标准应符合国家标准或行业标准,以保证产品的质量和安全性。
在使用金属波纹管时,必须严格按照相关标准进行选择和安装,以免出现波纹管破裂、漏气等安全事故。
金属波纹管壁厚标准的制定,首先要考虑到波纹管的工作压力。
一般来说,工作压力越大,波纹管的壁厚就需要越大,以保证其在工作过程中不会发生变形或破裂。
其次,还需要考虑波纹管所使用的介质。
一些腐蚀性介质对波纹管的要求更高,因此其壁厚标准也会相应增加。
此外,波纹管所处的工作环境,如温度、湿度等因素也会对壁厚标准产生影响。
在实际生产中,金属波纹管的壁厚标准是通过材料选用、成型工艺等多方面因素来保证的。
首先是材料的选用,常见的波纹管材料有不锈钢、铜、铝等,不同材料的波纹管其壁厚标准也会有所不同。
其次是成型工艺,通过合理的成型工艺可以保证波纹管壁厚的一致性和稳定性,从而满足标准要求。
总的来说,金属波纹管壁厚标准是保证产品质量和安全的重要参数,其制定需要考虑到工作压力、介质、工作环境等多方面因素。
在实际生产中,通过合理的材料选用和成型工艺可以保证波纹管的壁厚符合标准要求,从而保证产品的质量和安全性。
在选择和使用金属波纹管时,必须严格按照相关标准进行操作,以确保设备的正常运行和人身安全。
通过对金属波纹管壁厚标准的了解,可以更好地选择和使用波纹管产品,保证其在工程项目中的安全性和可靠性。
同时,生产企业也应严格按照标准要求进行生产,确保产品质量和安全性。
只有这样,才能更好地推动金属波纹管行业的发展,为各行各业提供更加可靠的管道连接产品。
耐高温金属波纹管膨胀节厚度
耐高温金属波纹管膨胀节的厚度取决于多个因素。
首先,要考
虑的是波纹管所用的金属材料,不同的金属材料具有不同的耐高温
特性和机械性能。
一般来说,耐高温金属波纹管会采用耐热合金或
不锈钢等材料制成,这些材料可以在高温下保持较好的稳定性。
其次,膨胀节的厚度还需考虑波纹管的设计工作压力和温度。
高温下,波纹管需要承受较大的压力和热膨胀,因此需要足够的厚度来保证
其强度和耐久性。
此外,还需要考虑波纹管的直径和长度,以及工作环境中可能
存在的振动、冲击等外部力的影响。
这些因素都会影响到波纹管膨
胀节的设计厚度。
最后,制造工艺和标准规范也会对波纹管膨胀节
的厚度提出要求,例如ASME标准等。
因此,要确定耐高温金属波纹管膨胀节的厚度,需要综合考虑
材料特性、工作条件、设计要求和标准规范等多个方面的因素,进
行详细的工程计算和分析。
在实际工程中,通常需要由专业的工程
师进行设计和评估,以确保膨胀节在高温环境下能够安全可靠地工作。
不锈钢波纹管标准不锈钢波纹管是一种用于输送各种介质的管道,具有良好的柔韧性和耐腐蚀性能,被广泛应用于石油、化工、航空航天等领域。
为了确保不锈钢波纹管的质量和安全性能,相关部门制定了一系列的标准,以规范不锈钢波纹管的生产、检验和使用。
本文将对不锈钢波纹管的标准进行详细介绍,以便读者更好地了解和应用不锈钢波纹管。
首先,不锈钢波纹管的标准主要包括产品标准、检验标准和使用标准。
产品标准主要规定了不锈钢波纹管的材质、尺寸、工艺要求等,以及相关的技术参数和性能指标。
检验标准则规定了对不锈钢波纹管进行检验和测试的方法和要求,包括外观检查、尺寸测量、压力试验、耐腐蚀性能测试等。
而使用标准则是针对不锈钢波纹管在实际工程中的应用,规定了安装、使用、维护和保养的要求,以确保不锈钢波纹管在使用过程中的安全可靠性。
其次,不同国家和地区对不锈钢波纹管的标准可能有所不同,但普遍遵循国际标准和行业标准。
国际标准主要由国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)制定,包括ISO 10380不锈钢波纹管标准和IEC 61386不锈钢波纹管电气安装标准等。
而各个国家和地区也会根据自身的实际情况和需求,制定相应的国家标准和行业标准,如美国的ASTM标准、欧洲的EN标准、中国的GB标准等。
此外,不锈钢波纹管的标准化对于行业发展和产品质量的提升具有重要意义。
标准化可以规范产品的生产和检验过程,提高产品的一致性和可比性,有利于产品质量的控制和管理。
同时,标准化还可以促进国际贸易和合作,降低技术壁垒,促进产品的国际化和市场化。
因此,不锈钢波纹管的标准化工作应该得到重视,加强标准研究和制定,不断完善和更新相关标准,以适应行业的发展和需求。
综上所述,不锈钢波纹管的标准是保障产品质量和安全的重要手段,对于生产企业、使用单位和监管部门都具有重要意义。
我们应该加强标准化意识,遵循相关标准要求,提高产品质量,确保不锈钢波纹管在各个领域的安全可靠应用。
⾦属波纹管的详细参数⾦属波纹管的详细参数⾦属波纹管是⼀种挠性、薄壁、有横向波纹的管壳零件。
它既有弹性特性⼜有密封特性,在外⼒及⼒矩作⽤下能产⽣轴向、⾓向、侧向、及其组合位移,密封性能好。
在机械、仪表、⽯油、化⼯、电⼒、供热、机车、船舶、核⼯业、航空航天等许多⼯业领域得到了越来越⼴泛的应⽤。
⾦属波纹管的种类主要有⾦属波纹管、波纹膨胀节和⾦属波纹软管三种。
随着⾦属压⼒加⼯等技术的进步和各种结构波纹管的应⽤,相应产⽣了许多种制造波纹管的⽅法。
这些⽅法是液压成形、机械胀形、橡胶成形、旋压成形、滚压成形、焊接成形和电沉积成形等。
每种⽅法都有其独特的优点。
例如:液压成形可以获得综合性能较好的波纹管.滚压成形可以制造特⼤直径的波纹管;焊接成形可以获得弹性极好的波纹管;电沉积可以制造⼩直径和⾼情度的波纹管。
1.⾦属波纹管的⼏何参数⾦属波纹管的尺⼨规格已按内径标准系列化,⼀般将⾦属波纹管内径或外径作为基本尺⼨,其它结构参数作为相对尺⼨。
当内径或外径确定后,壁厚、波距、波厚等等,均以内径或外径为基准按适当⽐例确定。
设计波纹管参数时要满⾜波纹管的性能要求,同时还要考虑波纹管的制造⼯艺性和结构稳定性。
1)波深系数k (也称胀形系数)波深系数k 是波纹管外径与内径之⽐,它是决定波纹管⼏何形状的⼀个重要参数。
在内径d 确定的情况下,k值越⼤,波纹的⾼度就越⾼。
k值影响着波纹管的性能和波纹管的成形⼯艺,波纹管的成形难度随着k值的增加⽽增加。
当k值增加到2时,液压成形波纹管就相当困难。
所以当k>= 2时,宜采⽤焊接波纹管。
液压成形波纹管,可分为浅波和深波两种,以波深系数k= 1.5为分界,k=1.3~1.5之间的波纹管称浅波纹管,波纹管成形较容易;k=1.6~1.9之间的波纹管称深波纹管,成形相对较难,有时需要两次成形。
同样内径尺⼨的波纹管,深波纹管的刚度⼩,灵敏度⾼,允许位移⼤;浅波纹管的刚度⼤,灵敏度低,允许位移较⼩。
金属波纹管内径外径金属波纹管是一种常见的弹性元件,常用于管道系统中的柔性连接部分。
它通过独特的波纹结构,使其具有良好的抗压、抗拉和弯曲性能,能够在各种工况下承受高压力和高温度。
在选择金属波纹管时,内径和外径是两个重要的参数,下面我将详细介绍这两个参数的定义和影响因素。
一、内径金属波纹管的内径是指波纹管内部空间的直径。
内径的大小直接影响到波纹管的流体流通能力和介质通过能力。
一般来说,内径越大,波纹管的流体流通能力越强,介质通过能力越大。
内径的选择需要考虑以下因素:1. 流体流通能力要求:根据管道系统的流体流量大小和压力损失要求,选择适当的内径大小。
通常情况下,流体流通能力越强,波纹管的内径应该越大。
2. 波纹管横向位移:由于波纹管在使用过程中会发生横向位移,因此内径的选择也需要考虑到波纹管的位移量。
一般来说,内径应该略大于波纹管位移所需的空间。
3. 波纹管连接方式:内径的选择还需要考虑到波纹管的连接方式。
不同的连接方式对内径的要求也有所不同。
二、外径金属波纹管的外径是指波纹管外部的直径。
外径的大小主要受制于波纹管的材质、波纹结构和使用环境的要求。
外径的选择需要考虑以下因素:1. 强度要求:外径的大小直接影响到波纹管的强度和刚度。
一般来说,外径越大,波纹管的强度和刚度越高。
2. 波纹结构:波纹管的外径还受制于波纹的深度和间距。
波纹深度越大,波纹管的外径也应相应地变大。
波纹的间距也会影响到外径的选择。
3. 使用环境要求:外径的选择还需要考虑到波纹管在实际使用环境中的限制。
例如,在狭小空间中使用波纹管时,外径应该尽可能地小。
综上所述,金属波纹管的内径和外径是影响其流体流通能力、介质通过能力、强度和刚度等关键参数。
在选择波纹管时,需要综合考虑流体流通要求、位移量、连接方式、波纹结构和使用环境等因素。
合理选择内径和外径大小,可以保证波纹管在管道系统中的正常运行和连接效果。
金属波纹管等弹性元件的材料要求对弹性元件材料的要求1. 弹性材料的基本要求一般情况下,弹性元件的制造材料应满足下列条件:有良好的塑性,便于波纹管类弹性元件的加工成形,且能通过随后的处理工艺冷作硬化、热处理等,获得足够的弹性和强度高的弹性极限、抗拉强度和疲劳强度,保证弹性元件的正常工作有好的焊接性能,满足波纹管类组件制造过程中的焊接工艺要求材料的弹性性能稳定,受时间和温度的影响小,低的滞后、应力弛豫与蠕变较好的耐腐蚀稳定性2. 弹性材料的选用原则弹性元件的使用范围很广,工作条件和特性要求不一;因此,对材料提出了各种各样的要求;对于一些性能要求不太高的弹性元件,材料的选择就比较简便;如作为补偿用的波纹节波纹膨胀节,要求在较高的温度和压力下工作,对弹性特性的要求不高;这类弹性元件可选用不锈钢材料制造;仪器仪表中的弹性元件有的要求导磁,而大多数要求用非磁性材料制成;在很多场合,要求材料具有高的或低的导电性;有些弹性元件要求在高温、高压条件下工作,这时材料必须具备耐热性和抗蠕变性能;当弹性元件与腐蚀性介质相接触,它应当有足够的耐腐蚀稳定性;对于弹性元件的材料来说,要满足各种各样的,有时往往是相互矛盾的全部综合性能要求是相当困难的;选择弹性材料时,应着重考虑满足元件的主要性能要求,然后再兼顾其他;譬如,某些仪器仪表中使用的弹性元件,对耐热性和导电性都提出了要求;但两者兼备的要求是相互矛盾的;元件的耐热性可以采用高合金化材料解决,而这会降低它的导电性;纯金属或低合金材料具有高的导电率,但是耐热性很低;在许多情况下,高的耐热性要求更为重要,因为提高电导率还可以通过其他途径实现;所以在这种情况下应该选用高合金化的耐热材料,虽然它的电导率不够高;3. 许用应力和安全系数要能保证弹性元件长期正常地工作,在设计时,必须使弹性元件上的工作应力满足一定条件;弹性元件使用的工作条件不尽相同,因此极限应力可以有不同的取法.一般情况下,弹性元件均在弹性范围内工作,因而极限应力可认为是材料的弹性极限;在交变载荷作用下的弹性元件,极限应力应选取材料的疲劳强度;高温条件下工作的弹性元件,极限应力可选取材料的蠕变极限;在容易失稳状态下使用的弹性元件,极限应力应认为是刚产生失稳时的临界应力;安全系数的大小由如下因素决定:弹性元件的使用场合及必须具备的可靠性,元件的工作条件和耐久性;材料力学性能参数测试的准确性等;安全系数值又决定于极限应力的选取类型拉伸强度、弹性极限、屈服强度、疲劳强度或蠕变极限等;大多数弹性元件是在弹性范围内工作,极限应力取作材料的弹性极限,这时安金系数可取得接近于1;但多数材料的弹性极限不易查到,通常只能采用屈服强度来计算,这时安全系数应取得大些;如果某种材料只知道拉伸强度如按拉伸强度计算的安全系数,应该选取得更大一些;具体选多大,要按照它们之间的关系确定;有些情况下,弹性元件没有所需要的计算方法如压力计用弹性元件的疲劳寿命和耐久性、波纹管及膜片膜盒的稳定性等,另外材料的某些力学性能如弹性极限、疲劳强度、蠕变极限等均不知道;这时,弹性元件不能正常工作的极限应力,要用实验方法确定;弹性元件常用材料1. 金属弹性材料弹性元件的制造材料要求具有良好的塑性,并通过随后的处理得到高的弹性和强度;按照获得弹性途径的不同,弹性材料可分为如下三类:1冷作硬化型材料这类材料在退火状态具有高的塑性,在制作弹性元件时经过塑性变形,导致材料的加工硬化,从而显着提高了自身的弹性;黄铜、锡青铜、不锈钢如1Cr18Ni9Ti等都属于这类材料;用这些材料制造弹性元件的工艺比较简单,在成形后一般不需要进行专门的热处理;但这类材料的弹性不高,而且元件制造过程中存在较大的残余应力,造成其弹性特性随时间和温度而变化的不稳定性;2淬火硬化型材料这类材料在退火状态时塑性较高,通过淬火与随后回火的方法得到所需要的弹性;各种弹簧钢均属于此类材料;它们具有很高的弹性和强度,但经热处理强化后材料的塑性很低;一般情况下,不用来制作复杂形状的弹性元件,而常用于制造各种螺旋弹簧和片簧等;3弥散硬化型材料这类材料在淬火状态下塑性很好,时效热处理回火可以显着提高它们的弹性;属于弥散硬化型的材料有被青铜和各种精密弹性合金;淬火状态的弥散硬化型材料具有高的塑性,可以制作复杂形状的波纹管及其它弹性元件;在元件加工成形过程中没有明显的弹性回跳,可以得到符合要求的元件形状与尺寸;经时效热处理后,弹性元件能获得高的强度和弹性,它们的强度性能优于淬火硬化型材料;此外,在弹性元件时效强化过程中残余应力基本上得到完全消除,元件的弹性滞后非常小;因此,弥散硬化型材料具有良好的工艺性和使用性能;金属弹性材料的种类很多,下面主要介绍弹簧钢、铜合金、不锈耐酸钢和精密弹性合金四类常用的弹性材料;弹簧钢这类材料主要用于制造各种螺旋弹簧、板弹簧和片簧等,它们在冷加工后要经过淬火和回火处理,才能得到较高的弹性;其主要品种有碳素钢65 和75、锰钢65Mn、硅锰钢60Si2Mn和60Si2MnA、铬钒钢50CrVA等;碳素钢65和75在退火状态有良好的韧性和塑性,经热处理后可得到较高的弹性和强度,用来制造螺旋弹簧与片簧;一般常采用铅浴淬火和随后强烈冷拔的高碳弹簧钢丝制做小尺寸的螺旋弹簧;但其缺点是屈强比比较低,经不起较大的过负载,而且淬透性较差;碳素弹簧钢只适用于制造尺寸较小的、不太重要的小型弹簧;锰钢的强度与碳素钢差不多,但淬透性较高,抗疲劳性能较好,适宜于制造较大尺寸的弹簧;硅锰钢的应用较为广泛,它们具有高的淬透性和强度,脱碳倾向小,适宜于制造工作条件比较恶劣的各种弹簧,还可以用干工作温度低于250℃的耐热弹簧;铬钒钢强度较好,高的屈强比,淬透性较高,塑性和韧性良好,并具有一定的耐热性,主要用于制造高压压力表中的弹簧管,以及承受较高应力或交变载荷条件下工作的各种弹簧;使用温度可以达到400 ℃;铜合金这类材料在弹性元件制造材料中占有很大比重;其中黄铜、锡青铜是用于制造普通波纹管、片簧和膜片膜盒的常用材料,它们的塑性很好,在制造元件过程中可经受深度拉伸,并且焊接性能较好,但成形的元件具有较大的残余应力;被青铜是性能理想的弹性材料,它具有高的强度、弹性、疲劳极限和蠕变抗力;镍铜合金具有良好的耐腐蚀性能.适用干制造耐蚀耐热的弹性元件;1黄铜属于冷作硬化型材料,退火状态具有高的塑性,易于加工制造波纹管、波纹膜片等形状复杂的弹性元件;材料经冷加工后可获得一定的弹性;但这种材料强度和弹性较低,并且弹性迟滞严重;2锡青铜锡青铜的强度较高,有一定的耐蚀性,经冷加工后可获得较高的弹性;锡青铜是制造波纹管和膜片膜盒的一种常用材料;锡青铜和的性能相近,后者比前者的强度略高;3铍青铜属弥散硬化型合金,具有良好的工艺和使用性能;导电性能、耐腐蚀性能均较好,又有一定的耐热性,综合性能很好;但因铍青铜价格昂贵,一般用作制造精密弹性元件;4镍铜合金镍铜合金蒙乃尔合金具有优良的抗蚀性和耐热性,可在各种腐蚀介质及温度达切400℃的条件下工作,适干制造耐蚀耐热的弹性元件;不锈钢不锈钢包括不锈耐酸钢和耐热钢等类,其中有些不锈钢品种兼有耐酸和耐热性能,可以在腐蚀性介质及高温条件下工作,多用于制造耐蚀、耐热的波纹管类组件;在不锈钢材料中,1Cr18Ni9Ti应用最广,常用来制造波纹管、膜片膜盒和波纹换热管等;Cr18Ni12Mo2Ti是新型不锈钢弹性材料,它的耐蚀和耐热性能要强于不锈钢1Cr18Ni9Ti;它们都属于冷作硬化型材料;精密弹性合金精密弹性合金是一种新型弹性材料,它们具有高强度、高弹性,耐腐蚀、耐高温、耐疲劳等特点,因此在精密测量的仪器仪表中得到广泛的应用;精密弹性合金包括高弹性合金和恒弹性合金两类;高弹性合金主要有钴基合金和铁基合金,恒弹性合金是镍基合金;它们都属弥散硬化型材料;1钴基弹性合金它们具有高弹性、低滞后、耐腐蚀、无磁等特点,适用于制造高负荷下上作的弹性元件,使用温度可达400℃;钴基合金主要有3J21~3J24;这些合金在淬火后必须经受大的冷加工变形变形量>70% ,随后进行时效处理,才会使材料出现弥散硬化,获得高弹性和高强度;如果合金的冷加工变形量不够,时效产生的弥散硬化作用就不显着;2铁基弹性合金它们具有扰磁、耐腐蚀、高弹性、高强度等特点,可用来制造高线性特性和较小滞后的弹性元件;铁基合金主要有3J1、Ni36CrTiAlMo5和Ni36CrTiAlMo8等;合金在淬火状态下有较高的塑性,加工性能良好,能够制造各种复杂形状的弹性元件,如波纹管、膜片膜盒、压力弹簧管等,通过随后的时效处理即可得到高弹性;3恒弹性合金这类合金具有高的强度和弹性,并且弹性模量温度系数非常小.恒弹性合金主要有3J53 、3J58 等;恒弹性合金的弹性特性十分稳定,广泛用于制造精密级的弹性元件,如谐振弹性元件、精密波纹管、标准压力表用弹簧管、航空仪表中的膜片膜盒等;2. 非金属弹性材料当弹性元件需要非常小的刚度时,可采用弹性模量很小的非金属材料,如、塑料、涤纶等;石英材料即熔石英具有特别高的弹性模量,非常小的弹性模量温度系数和滞后,是制造精密弹性元件的一种很有前途的材料;1橡胶根据弹性元件的特性要求,橡胶材料应有较高的弹性和抗弯强度,能耐一定的使用温度,抗老化性能好;同时,还应具备工艺性能稳定、流动性好、硫化速度适当等特点;为了保证橡胶材料的强度和气密性,橡胶内可增设夹层;夹层材料的种类很多,薄而致密的织品一般都可使用,常用夹层为9 号卡普龙;夹层材料应具有良好的挠性,薄而强度高,滞后小,耐腐蚀,与橡胶结合好等特点;2塑料作为弹性元件应用的主要是氟塑料,它们具有一定的强度和弹性,很高的耐腐蚀稳定性和温度稳定性;目前,氟塑料己被用来制造波纹管和膜片等;3石英熔石英石英的熔点为1713 ℃,熔化的石英冷却后成为非晶质的熔石英;石英的线胀系数很小,弹性模量非常高,且不随温度而变;用石英材料制成的弹性元件其弹性特性具有很高的线性度,石英弹性元件已在超高精度的仪器仪表及测量装置中得到应用;。
金属波纹管等弹性元件的材料要求对弹性元件材料的要求1. 弹性材料的基本要求一般情况下,弹性元件的制造材料应满足下列条件:有良好的塑性,便于波纹管类弹性元件的加工成形,且能通过随后的处理工艺(冷作硬化、热处理等),获得足够的弹性和强度高的弹性极限、抗拉强度和疲劳强度,保证弹性元件的正常工作有好的焊接性能,满足波纹管类组件制造过程中的焊接工艺要求材料的弹性性能稳定,受时间和温度的影响小,低的滞后、应力弛豫与蠕变较好的耐腐蚀稳定性2. 弹性材料的选用原则弹性元件的使用范围很广,工作条件和特性要求不一。
因此,对材料提出了各种各样的要求。
对于一些性能要求不太高的弹性元件,材料的选择就比较简便。
如作为补偿用的波纹节(波纹膨胀节),要求在较高的温度和压力下工作,对弹性特性的要求不高。
这类弹性元件可选用不锈钢材料制造。
仪器仪表中的弹性元件有的要求导磁,而大多数要求用非磁性材料制成。
在很多场合,要求材料具有高的(或低的)导电性。
有些弹性元件要求在高温、高压条件下工作,这时材料必须具备耐热性和抗蠕变性能;当弹性元件与腐蚀性介质相接触,它应当有足够的耐腐蚀稳定性。
对于弹性元件的材料来说,要满足各种各样的,有时往往是相互矛盾的全部综合性能要求是相当困难的。
选择弹性材料时,应着重考虑满足元件的主要性能要求,然后再兼顾其他。
譬如,某些仪器仪表中使用的弹性元件,对耐热性和导电性都提出了要求。
但两者兼备的要求是相互矛盾的。
元件的耐热性可以采用高合金化材料解决,而这会降低它的导电性;纯金属或低合金材料具有高的导电率,但是耐热性很低。
在许多情况下,高的耐热性要求更为重要,因为提高电导率还可以通过其他途径实现。
所以在这种情况下应该选用高合金化的耐热材料,虽然它的电导率不够高。
3. 许用应力和安全系数要能保证弹性元件长期正常地工作,在设计时,必须使弹性元件上的工作应力满足一定条件。
弹性元件使用的工作条件不尽相同,因此极限应力可以有不同的取法.一般情况下,弹性元件均在弹性范围内工作,因而极限应力可认为是材料的弹性极限;在交变载荷作用下的弹性元件,极限应力应选取材料的疲劳强度;高温条件下工作的弹性元件,极限应力可选取材料的蠕变极限;在容易失稳状态下使用的弹性元件,极限应力应认为是刚产生失稳时的临界应力。
安全系数的大小由如下因素决定:弹性元件的使用场合及必须具备的可靠性,元件的工作条件和耐久性;材料力学性能参数测试的准确性等。
安全系数值又决定于极限应力的选取类型(拉伸强度、弹性极限、屈服强度、疲劳强度或蠕变极限等)。
大多数弹性元件是在弹性范围内工作,极限应力取作材料的弹性极限,这时安金系数可取得接近于1;但多数材料的弹性极限不易查到,通常只能采用屈服强度来计算,这时安全系数应取得大些。
如果某种材料只知道拉伸强度如按拉伸强度计算的安全系数,应该选取得更大一些。
具体选多大,要按照它们之间的关系确定。
有些情况下,弹性元件没有所需要的计算方法(如压力计用弹性元件的疲劳寿命和耐久性、波纹管及膜片膜盒的稳定性等),另外材料的某些力学性能(如弹性极限、疲劳强度、蠕变极限等)均不知道。
这时,弹性元件不能正常工作的极限应力,要用实验方法确定。
弹性元件常用材料1. 金属弹性材料弹性元件的制造材料要求具有良好的塑性,并通过随后的处理得到高的弹性和强度。
按照获得弹性途径的不同,弹性材料可分为如下三类:(1)冷作硬化型材料这类材料在退火状态具有高的塑性,在制作弹性元件时经过塑性变形,导致材料的加工硬化,从而显著提高了自身的弹性。
黄铜、锡青铜、不锈钢如(1Cr18Ni9Ti)等都属于这类材料。
用这些材料制造弹性元件的工艺比较简单,在成形后一般不需要进行专门的热处理。
但这类材料的弹性不高,而且元件制造过程中存在较大的残余应力,造成其弹性特性随时间和温度而变化的不稳定性。
(2)淬火硬化型材料这类材料在退火状态时塑性较高,通过淬火与随后回火的方法得到所需要的弹性。
各种弹簧钢均属于此类材料。
它们具有很高的弹性和强度,但经热处理强化后材料的塑性很低。
一般情况下,不用来制作复杂形状的弹性元件,而常用于制造各种螺旋弹簧和片簧等。
(3)弥散硬化型材料这类材料在淬火状态下塑性很好,时效热处理(回火)可以显著提高它们的弹性。
属于弥散硬化型的材料有被青铜和各种精密弹性合金。
淬火状态的弥散硬化型材料具有高的塑性,可以制作复杂形状的波纹管及其它弹性元件。
在元件加工成形过程中没有明显的弹性回跳,可以得到符合要求的元件形状与尺寸。
经时效热处理后,弹性元件能获得高的强度和弹性,它们的强度性能优于淬火硬化型材料。
此外,在弹性元件时效强化过程中残余应力基本上得到完全消除,元件的弹性滞后非常小。
因此,弥散硬化型材料具有良好的工艺性和使用性能。
金属弹性材料的种类很多,下面主要介绍弹簧钢、铜合金、不锈耐酸钢和精密弹性合金四类常用的弹性材料。
弹簧钢这类材料主要用于制造各种螺旋弹簧、板弹簧和片簧等,它们在冷加工后要经过淬火和回火处理,才能得到较高的弹性。
其主要品种有碳素钢65 和75、锰钢(65Mn)、硅锰钢(60Si2Mn 和60Si2MnA)、铬钒钢(50CrVA)等。
碳素钢65和75在退火状态有良好的韧性和塑性,经热处理后可得到较高的弹性和强度,用来制造螺旋弹簧与片簧。
一般常采用铅浴淬火和随后强烈冷拔的高碳弹簧钢丝制做小尺寸的螺旋弹簧。
但其缺点是屈强比比较低,经不起较大的过负载,而且淬透性较差。
碳素弹簧钢只适用于制造尺寸较小的、不太重要的小型弹簧。
锰钢的强度与碳素钢差不多,但淬透性较高,抗疲劳性能较好,适宜于制造较大尺寸的弹簧。
硅锰钢的应用较为广泛,它们具有高的淬透性和强度,脱碳倾向小,适宜于制造工作条件比较恶劣的各种弹簧,还可以用干工作温度低于250℃的耐热弹簧。
铬钒钢强度较好,高的屈强比,淬透性较高,塑性和韧性良好,并具有一定的耐热性,主要用于制造高压压力表中的弹簧管,以及承受较高应力或交变载荷条件下工作的各种弹簧。
使用温度可以达到400 ℃。
铜合金这类材料在弹性元件制造材料中占有很大比重。
其中黄铜、锡青铜是用于制造普通波纹管、片簧和膜片膜盒的常用材料,它们的塑性很好,在制造元件过程中可经受深度拉伸,并且焊接性能较好,但成形的元件具有较大的残余应力。
被青铜是性能理想的弹性材料,它具有高的强度、弹性、疲劳极限和蠕变抗力。
镍铜合金具有良好的耐腐蚀性能.适用干制造耐蚀耐热的弹性元件。
1)黄铜属于冷作硬化型材料,退火状态具有高的塑性,易于加工制造波纹管、波纹膜片等形状复杂的弹性元件。
材料经冷加工后可获得一定的弹性。
但这种材料强度和弹性较低,并且弹性迟滞严重。
2)锡青铜锡青铜的强度较高,有一定的耐蚀性,经冷加工后可获得较高的弹性。
锡青铜是制造波纹管和膜片膜盒的一种常用材料。
锡青铜QSn6.5-0.1和QSn6.5-0.4的性能相近,后者比前者的强度略高。
3)铍青铜属弥散硬化型合金,具有良好的工艺和使用性能。
导电性能、耐腐蚀性能均较好,又有一定的耐热性,综合性能很好。
但因铍青铜价格昂贵,一般用作制造精密弹性元件。
4)镍铜合金镍铜合金NCu28-2.5-1.5(蒙乃尔合金)具有优良的抗蚀性和耐热性,可在各种腐蚀介质及温度达切400℃的条件下工作,适干制造耐蚀耐热的弹性元件。
不锈钢不锈钢包括不锈耐酸钢和耐热钢等类,其中有些不锈钢品种兼有耐酸和耐热性能,可以在腐蚀性介质及高温条件下工作,多用于制造耐蚀、耐热的波纹管类组件。
在不锈钢材料中,1Cr18Ni9Ti应用最广,常用来制造波纹管、膜片膜盒和波纹换热管等。
Cr18Ni12Mo2Ti是新型不锈钢弹性材料,它的耐蚀和耐热性能要强于不锈钢1Cr18Ni9Ti。
它们都属于冷作硬化型材料。
精密弹性合金精密弹性合金是一种新型弹性材料,它们具有高强度、高弹性,耐腐蚀、耐高温、耐疲劳等特点,因此在精密测量的仪器仪表中得到广泛的应用。
精密弹性合金包括高弹性合金和恒弹性合金两类。
高弹性合金主要有钴基合金和铁基合金,恒弹性合金是镍基合金。
它们都属弥散硬化型材料。
1)钴基弹性合金它们具有高弹性、低滞后、耐腐蚀、无磁等特点,适用于制造高负荷下上作的弹性元件,使用温度可达400℃。
钴基合金主要有3J21~3J24。
这些合金在淬火后必须经受大的冷加工变形(变形量>70% ),随后进行时效处理,才会使材料出现弥散硬化,获得高弹性和高强度。
如果合金的冷加工变形量不够,时效产生的弥散硬化作用就不显著。
2)铁基弹性合金它们具有扰磁、耐腐蚀、高弹性、高强度等特点,可用来制造高线性特性和较小滞后的弹性元件。
铁基合金主要有3J1、Ni36CrTiAlMo5和Ni36CrTiAlMo8等。
合金在淬火状态下有较高的塑性,加工性能良好,能够制造各种复杂形状的弹性元件,如波纹管、膜片膜盒、压力弹簧管等,通过随后的时效处理即可得到高弹性。
3)恒弹性合金这类合金具有高的强度和弹性,并且弹性模量温度系数非常小.恒弹性合金主要有3J53 、3J58 等。
恒弹性合金的弹性特性十分稳定,广泛用于制造精密级的弹性元件,如谐振弹性元件、精密波纹管、标准压力表用弹簧管、航空仪表中的膜片膜盒等。
2. 非金属弹性材料当弹性元件需要非常小的刚度时,可采用弹性模量很小的非金属材料,如橡胶、塑料、涤纶等。
石英材料(即熔石英)具有特别高的弹性模量,非常小的弹性模量温度系数和滞后,是制造精密弹性元件的一种很有前途的材料。
(1)橡胶根据弹性元件的特性要求,橡胶材料应有较高的弹性和抗弯强度,能耐一定的使用温度,抗老化性能好。
同时,还应具备工艺性能稳定、流动性好、硫化速度适当等特点。
为了保证橡胶材料的强度和气密性,橡胶内可增设夹层。
夹层材料的种类很多,薄而致密的织品一般都可使用,常用夹层为9 号卡普龙。
夹层材料应具有良好的挠性,薄而强度高,滞后小,耐腐蚀,与橡胶结合好等特点。
(2)塑料作为弹性元件应用的主要是氟塑料,它们具有一定的强度和弹性,很高的耐腐蚀稳定性和温度稳定性。
目前,氟塑料己被用来制造波纹管和膜片等。
(3)石英(熔石英)石英的熔点为1713 ℃,熔化的石英冷却后成为非晶质的熔石英。
石英的线胀系数很小,弹性模量非常高,且不随温度而变。
用石英材料制成的弹性元件其弹性特性具有很高的线性度,石英弹性元件已在超高精度的仪器仪表及测量装置中得到应用。