金屬波紋管是一種帶有連續波紋狀異形截面的管狀零件，是波紋管類組件重要的組成部分。由于特殊的結構形式，使其在連接、密封、吸震等方面具備優于直壁管件或者金屬軟管所不具備的功能。也正是由于這種特殊的管壁形狀，對其成形技術和成形裝備提出了更多的要求。本文是圍繞現在工業中應用較為廣泛的金屬波紋管內高壓成形技術及內高壓成形設備進行重點介紹。

　　金屬波紋管內高壓成形技術是現代內高壓成型在管材成形中的一種典型應用。內高壓成型金屬波紋管的成形工序少、生產效率高、產品質量好、成形設備自動化程度高、操作簡便。

　　內高壓成形波紋管主要用于加工不銹鋼、低碳鋼，銅合金等室溫下塑性良好的材料，可加工的管壁厚度范圍為0.08–4mm。一般其可加工的波深系數k不大于2(波深系數是波紋管外徑和內徑之比，是決定波紋管幾何形狀的關鍵參數之一)，可成形的管壁波紋樣式有U形、V形、方形、S形等容易從模具取出的波紋形式。

　　圖1 波紋管結構尺寸圖

　　內高壓成形時，將預制的管坯零件置于成形模具中，在要加工波紋的管坯兩端進行密封。在密封管段通入高壓乳化液，達到管坯的屈服強度時，管坯在相鄰的兩片模瓣間向外脹起初波。初波達到設計弧度，停止泵入高壓乳化液。相鄰兩片模瓣擠壓初波至規定波厚，加壓到整形壓力，管壁貼合模具凹腔定形。成形系統泄壓后，打開模具，退回沖頭，得到內高壓成形的波紋管零件。

　　按照管坯上波紋成形的順序是否連貫，金屬波紋管內高壓成形技術可以分為：連續式成型和整體式成型。其中整體成形是管坯在模具中加載一次，就可以成形管件上所有的波紋，而連續成形是指每次成形一個波紋，依次成形管坯上設計的所有波紋。

　　金屬波紋管整體內高壓成型

　　金屬波紋管整體內高壓成型設備主要是兩個系統構成，即液壓機系統和模具系統。液壓機采用常規形式即可，包括合模壓力機、水平側缸、增壓器、控制部分、乳化液及輔助部分等。模具需要根據產品設計要求的特點，對芯模進行調整和更換。模具包括一組模瓣、模具體、分瓣機構。管坯成形模具軸線與工作平面有垂直和平行兩種形式。軸線垂直工作臺布置的模具，一般采用階梯銷軸串聯模瓣的結構形式。軸線水平工作臺布置的模具，一般采用卯榫勾連模瓣滑道的結構形式。典型零件的整體成形操作流程包括：管坯下料-管口打磨，擴孔-模具復位，開模-管坯在模具中定位-合模脹形-沖頭推模成形-泄壓，沖頭復位-開模取件。

　　圖2 金屬波紋管整體內高壓成形技術原理圖

　　圖3 金屬波紋管整體內高壓成型設備

　　金屬波紋管連續內高壓成型

　　波紋管連續內高壓成形設備主要由：機架、液壓系統、模具三部分組成。機架為部件合理布置提供一個可靠支撐。液壓系統提供成形壓力條件，又供給芯軸進退油缸和合模機構等部件協調執行成形動作。單波連續成形操作流程：管坯下料-定位與加緊-合模-充壓-推模成形-卸壓-開模與退芯軸-成形下一波形。連續成形模具，如圖2所示，由芯軸、芯軸限位、導向柱、復位彈簧、密封圈、芯軸進退油缸等零部件組成。其成形模具軸線與水平面也有平行和垂直兩種布置形式，如圖4所示，是一種模具軸線水平布置的連續內高壓成型設備結構原理圖。兩種軸線布置形式在工業生產中都有廣泛的應用。

　　圖4 金屬波紋管連續內高壓成型設備

　　從成形工藝分析，連續內高壓成形由于需要對管件重復進行定位、固定、密封等工步，其成形效率，成形質量略低于整體內高壓成形。而且連續內高壓成形重復的工序多，其橡膠密封件以及橡膠芯模更容易被磨損，使用壽命更短。整體內高壓成形加工的波紋管內徑更小，因為成形過程中只需要側缸推頭將高壓乳化液注入管坯內部，省去伸入管坯內部的芯模。而整體內高壓成形中使用的模具專用化程度高，一般一種產品對應一套模具模芯，一種模具模芯也只能生產一種產品。相對于連續內高壓成型，其模具的通用化程度不高。

　　金屬波紋管的應用

　　金屬波紋管內高壓成形技術在實際工業生產中應用比較廣泛。其成形范圍涵蓋的波紋管種類眾多，且成形工序少、生產效率高、產品質量好。金屬波紋管液壓成型設備自動化程度高、運行穩定、操作簡單，因此受到波紋管生產企業的歡迎。如5所示為液壓成形技術所加工出的部分有代表性的金屬波紋管產品。

　　圖5 內高壓成型金屬波紋管代表性產品

　　從1929年第一根波紋管的誕生，至今已有近百年的歷史。早期的波紋管應用于測量儀器中，作為彈性輔助原件。金屬波紋管作為基礎元件以及其組成的部件，是現在裝備制造及工業生產系統中不可缺省的組成部分。金屬波紋管在航空航天，汽車制造，密封閥門，建筑工程以及醫療衛生等領域有著十分廣泛的應用。

　　眾多國內外汽車生產商將金屬波紋管作為降噪裝置，應用于車輛排氣系統中，如圖6所示。在汽車行業使用的是由雙層不銹鋼板由先進的生產工藝制成的金屬波紋管，布置在發動機與排氣管組件的連接處。波紋管降噪裝置可以阻止源自發動機的振動向排氣管組件的傳播，并降低排氣系統和車架的共振，以減少整車振動噪聲。

　　圖6 汽車排氣系統用金屬波紋管降噪裝置

　　閥門在現代化工工業，石化冶煉，熱力發電等生產部門都有復雜的管網系統中有舉足輕重的作用。尤其是在大口徑防泄漏的關鍵節點上需選用金屬波紋管閥門，如圖7所示。耐高壓、耐腐蝕的金屬波紋管組件與閥體內腔活動部件構成密封，阻止高壓流體從閥桿縫隙溢出。

　　圖7 金屬波紋管閥門

　　在衛生醫療行業中金屬波紋管也有廣泛的應用，例如，將微型金屬波紋管用于助聽器中。微型金屬波紋管是良好的聲波傳感器。在接收端，兩軸端密封的微型波紋管，受到外界微小壓力就會產生變形，將聲信號轉變為位移信號。在發射端，配合電磁驅動裝置將電信號轉換為聲波振動信號。如圖8所示，是該助聽器裝置的原理圖。

　　圖8 金屬波紋管助聽器原理示意圖