一种金属波纹管的连续无模成形装置及方法与流程

本发明涉及金属管材无模成形技术，特别是涉及一种金属波纹管的连续无模成形装置及方法。

背景技术：

金属波纹管作为一种特殊的异型管材，因其具有特殊的功能而备受关注。金属波纹管具有轴向、角向及横向变形能力，并具有受力变形特性和几何形状周期改变等特性，以及能够补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等特性，因此，金属波纹管已广泛应用于石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金、机械、交通、核能等行业内，并用于制造各种敏感元件、补偿元件、柔性连接件及换热元件等。

近年来，随着金属压力加工等技术的进步，已经产生了许多金属波形管的成形方法，如激光焊接方法、液压成形方法、机械加工成形方法、滚压成形方法等。这些传统的成形工艺/方法中，对于加工不同尺寸的金属波纹管不仅需要更换相应的成形模具与设备，还需要大量的辅助成形工序，这样必将大大增加波纹管的生产成本，不利于投入批量生产。

为此，业内改进上述金属波纹管的成形方法，采用局部加热技术的金属波纹管无模成形工艺可以得到外形优良的波纹管，实现了波纹管的无模成形工艺，成形过程无需模具，可显著降低金属波纹管的生产成本。

但是，由于上述金属波纹管无模成形工艺中金属圆管的两端由卡盘固定在驱动板上，导致用于成形工艺中的金属圆管受到了长度的限制，从而无法实现轴向长距离波纹管的加工成形。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种金属波纹管的连续无模成形装置及方法，该装置能够满足轴向长距离、具有连续或非连续性波纹的金属波纹管的生产。

第一方面，本发明提供一种金属波纹管的连续无模成形装置，包括：沿金属管进给方向依次设置的至少一个第一金属管进给组件、金属管波纹成形组件、至少一个第三金属管进给组件以及至少一个第二金属管进给组件；

所述第一金属管进给组件用于以第一进给速度进给金属管；

所述第二金属管进给组件、第三金属管进给组件用于以第二进给速度进给金属管；

所述第一进给速度大于所述第二进给速度；

所述金属管波纹成形组件用于在金属管壁上形成波纹。

可选地，所述金属管波纹成形组件包括：对金属管进行环向加热的加热装置、沿金属管轴向设置在加热装置两侧对金属管进行环向冷却的冷却装置。

可选地，所述金属管波纹成形组件还包括：用于检测实时加热温度的测温仪。

可选地，所述第一金属管进给组件、所述第二金属管进给组件和第三金属管进给组件均包括：基座，固定在该基座上的环形定位圆盘，所述环形定位圆盘的中心供金属管穿过；所述环形定位圆盘的轴向两侧分别设置有一组均布夹辊，所有均布夹辊绕金属管周向侧壁均布。

可选地，所述一组均布夹辊能够在三个状态之间切换：

夹紧状态，所述一组均布夹辊径向夹紧金属管壁；

进给状态，所述一组均布夹辊夹紧金属管壁并沿金属管轴向滚动以支承和进给金属管；

释放状态，所述一组均布夹辊径向脱离金属管壁至少一段距离。

可选地，第一、第二金属管进给组件的任意一组均布夹辊包括三个或四个均布夹辊，每个夹辊包括具有凹形外周面的橡胶套，在夹紧状态下，所述凹形外周面与金属管的外周面贴合；

第三金属管进给组件的任意一组均布夹辊包括三个或四个均布夹辊，每个夹辊包括具有凹形外周面的橡胶套，在夹紧状态下，所述凹形外周面与金属管的波纹外周面贴合。

可选地，所述金属管为金属圆管。

第二方面，本发明还一种基于上述任一所述的金属波纹管的无模成形装置的成形方法，包括：

步骤一、将金属管一端依次穿过第一金属管进给组件、金属管成形组件、第三金属管进给组件和第二金属管进给组件，并使第一金属管进给组件和第二金属管进给组件夹紧金属管；

步骤二、金属管波纹成形组件对所述金属管上选定的一局部加热位置进行环向加热，在金属管上形成环形加热区，以及对环形加热区两侧位置同时进行环向冷却；

步骤三、在环形加热区的温度达到预定值时，使第一金属管进给组件以第一速度进给金属管，并使第二金属管进给组件以第二速度进给金属管，位于金属管波纹成形组件区域的金属管受到轴向压缩，金属管的环形加热区逐渐凸起并形成波纹；

步骤四、在波纹形成过程中，逐渐成形的波纹沿进给方向移动冷却定型。

可选地，上述方法还包括：

步骤五、用第三金属管进给组件径向夹紧已经冷却定型的波纹，并以第二速度进给金属管；

或者，

步骤五、用第三金属管进给组件径向夹紧已经冷却定型的波纹，并以第二速度进给金属管；

步骤六、释放第二金属管进给组件，使带有波纹的金属管从中自由穿过。

可选地，当第一进给速度与第二进给速度的比值增大时，金属波纹管的波峰高度增加，波峰间距减小；

当第一进给速度与第二进给速度的比值减小时，金属波纹管的波峰高度减小，波峰间距增大。

本发明具有下述的效果：

在金属管的波纹成形中，通过第一金属管进给组件施加金属管的第一进给速度大于第二金属管进给组件施加金属管的第二进给速度，由此，可使得金属管在环形加热区形成波纹。

此外，依据待加工的金属管的长度，设置第一、第二、第三金属管进给组件的数量及距离，从而可以实现轴向距离更长的波纹管的加工成形，避免现有技术中由于波纹管长度不足而选择焊接工艺带来的弊端。

进一步地，可以通过调整第一进给速度和第二进给速度的比值以获取需要的波纹形状。上述无模成形装置结构简单，成本低，拓宽了波纹管无模成形技术的应用领域。

附图说明

图1为本发明提供的一种金属波纹管的连续无模成形装置的结构示意图；

图2为图1中辊箱的结构示意图；

图3为图2中辊头的结构示意图；

图4和图5分别为本实施例的方法中经一、四号辊箱中各均布夹辊夹紧并轴向对中的金属圆管在加工前的状态图；

图6为经加热线圈加热后的金属圆管在启动一、四号辊箱中各均布夹辊时形成第一个波纹的状态图；

图7为经过一段时间的轴向压缩后，更多的波纹向二号辊箱进料端移动时的状态图；

图8为加工出的首个波纹沿轴向经过二号辊箱进料端并向出料端移动时的状态图；

图9为加工出的首个波纹沿轴向经过二号辊箱出料端并向三号辊箱进料端移动时的状态图；

图10为加工出的首个波纹沿轴向经过三号辊箱进料端并向四号辊箱进料端移动时的状态图；

图11为开启四号辊箱进、出料端均布夹辊并停止工作时金属圆管波纹不断向出料端行进的状态图。

【附图标记说明】

01：一号辊箱，02：二号辊箱，03：三号辊箱，04：四号辊箱，05、辊轴，06：辊头，07：轴承座，08：环形定位圆盘，09：轴承，11：一号辊箱进料端均布夹辊，12：一号辊箱出料端均布夹辊，13：水幕喷头，14：高频加热线圈，15：金属圆管，16：二号辊箱进料端均布夹辊，17：二号辊箱出料端均布夹辊，18：三号辊箱进料端均布夹辊，19：三号辊箱出料端均布夹辊，20：四号辊箱进料端均布夹辊，21：四号辊箱出料端均布夹辊，22：走料口/环形定位圆盘的中心孔，23：金属圆管波纹成形组件。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例一

本实施例的金属波纹管的连续无模成形装置包括：沿金属管进给方向依次设置的至少一个第一金属管进给组件(如图1中所示的一号辊箱01结构)、金属管波纹成形组件、至少一个第三金属管进给组件(如图1中所示的二号辊箱02和三号辊箱03的结构)以及至少一个第二金属管进给组件(如图1中所示的四号辊箱04的结构)；

本实施例中，第一金属管进给组件用于以第一进给速度进给金属管；第二金属管进给组件、第三金属管进给组件用于以第二进给速度进给金属管；第一进给速度大于第二进给速度。通过进给速度不同的方式可以提供金属管在波纹成形过程中的轴向压缩力。

本实施例中的金属管进给组件可以为下述图1中的包括均布夹辊的辊箱结构，也可以为其他的能够实现以第一进给速度进给金属管的组件均可，本实施例不对其进行限定。

另外，上述的第一金属管进给组件、第二金属管进给组件和第三金属管进给组件的结构可以相同，也可以不同，可根据实际需要调整。通常，第一金属管进给组件和第二金属管进给组件相同，第三金属管进给组件中的与金属波纹管外表面接触部分与第一金属管进给组件中的与金属管外表面接触部分不同。

上述的金属管波纹成形组件用于在金属管壁上形成波纹。举例来说，金属管波纹成形组件可包括：对金属管进行环向加热的加热装置、沿金属管轴向设置在加热装置两侧对金属管进行环向冷却的冷却装置。

本实施例的加热装置可为环绕金属管设置的高频加热线圈，冷却装置可为环绕金属管设置的水幕喷头。

在具体实施例中，上述的金属管波纹成形组件还可包括：用于检测实时加热温度的测温仪，例如非接触式红外测温仪。

在一种可选的实现方式中，本实施例的连续无模成形装置可包括一个第一金属管进给组件，一个第三金属管进给组件，一个第二金属管进给组件。由于本发明实施例中可实现对长距离的金属管进行波纹成形，为此，本实施例可以优选设置多个第三金属管进给组件。另外，还可通过调整第一金属管进给组件、第三金属管进给组件和第二金属管进给组件的排布距离实现长距离金属波纹管的加工。

在另外一种可选的实现方式中，上述的第一金属管进给组件、第二金属管进给组件和第三金属管进给组件均包括：基座，固定在该基座上的环形定位圆盘(如图2所示)，所述环形定位圆盘的中心供金属管穿过；所述环形定位圆盘的轴向两侧分别设置有一组均布夹辊，所有均布夹辊绕金属管周向侧壁均布。

特别地，在本实施例中，任意金属管进给组件的每一组均布夹辊能够在三个状态(如夹紧状态、进给状态和释放状态)之间切换。

本实施例的夹紧状态可理解为一组均布夹辊径向夹紧金属管壁；进给状态可为一组均布夹辊夹紧金属管壁并沿金属管轴向滚动以支承和进给金属管；释放状态可理解为一组均布夹辊径向脱离金属管壁至少一段距离(该一段距离至少大于成型的波纹管的波峰高度)。

在第三种优选的实现方式中，上述的第一、第二金属管进给组件中任意一组均布夹辊包括三个或四个均布夹辊，每个夹辊包括具有凹形外周面的橡胶套，在夹紧状态下，所述凹形外周面与金属管的外周面贴合，由此在金属管波纹成形过程中可保证夹紧金属管，在进给状态下，可以在夹辊夹紧金属管壁同时提供进给速度即沿金属管轴向滚动以支承和进给金属管。

第三进给组件中任意一组均布夹辊包括三个或四个均布夹辊，每个夹辊包括具有凹形外周面的橡胶套，在夹紧状态下，所述凹形外周面与金属管的波纹外周面贴合，进而在金属管波纹成形过程中保证夹紧金属波纹管，在进给状态下，可以在夹辊夹紧金属波纹管壁同时提供进给速度即沿金属波纹管轴向滚动以支承和进给金属波纹管。

需要说明的是，本实施例的金属管可为金属圆管，当然金属管的横截面也可以是多边形或其他对称或不对称图形，所不同的是，环形定位圆盘的中心孔以及均布夹辊的凹形外周面须与金属管的横截面形状或其局部形状匹配。金属管可以是钢管、铝管、镁合金管等。本实施例上述的环形定位圆盘的中心孔可依据金属管的外径适应调整，进而不对金属管的外径进行限定。特别地，本发明实施例中不对金属管的长度进行限定，可根据待加工的金属管的长度，适应性的调整上述第一、第二、第三金属管进给组件的数量，以及相邻金属管进给组件之间的距离。

在金属管的波纹成形中，通过第一金属管进给组件施加金属管的第一进给速度大于第二金属管进给组件施加金属管的第二进给速度，由此，可使得金属管在环形加热区形成波纹。特别地，可以依据待加工的金属管的长度，设置第一金属管进给组件、第二金属管进给组件以及第三金属管进给组件的数量，由此，实现轴向距离更长的金属管波纹的成形，避免现有技术中由于金属波纹管长度不足而选择焊接工艺的缺陷。

上述结构简单，成本低，可以有效拓宽金属波纹管无模成形工艺的应用领域。

实施例二

以下结合图1至图3对金属波纹管的连续无模成形装置进行详细说明。

本实施例的金属波纹管的连续无模成形装置包括：一个第一金属管进给组件(即一号辊箱01)、金属圆管波纹成形组件23、两个第三金属管进给组件(如图1中的二号辊箱02、三号辊箱03)、一个第二金属管进给组件。

一号辊箱01至四号辊箱04分别设置有各自的进料端、出料端；其中，每一辊箱的进料端对应一组均布夹辊，每一辊箱的出料端对应一组均布夹辊。沿着金属管进给方向依次排列有一号辊箱进料端均布夹辊11、一号辊箱出料端均布夹辊12、金属管波纹成形组件23、二号辊箱进料端均布夹辊16、二号辊箱出料端均布夹辊17、三号辊箱进料端均布夹辊18、三号辊箱出料端均布夹辊19、四号辊箱进料端均布夹辊20、四号辊箱出料端均布夹辊21；本实施例中通过调整每组均布夹辊的角速度以实现获取金属管的进给速度，进而实现待加工金属管的轴向移动。

每一辊箱包括，基座，固定在该基座上的环形定位圆盘08，所述环形定位圆盘08的中心供待加工的金属管穿过；所述环形定位圆盘的轴向两侧分别设置有一组均布夹辊。

上述任意辊箱中的一组均布夹辊均能够在夹紧状态、进给状态和释放状态之间切换。

结合图2和图3所示，本实施例中每一组均布夹辊包括四个均布夹辊；每个夹辊的端面均垂直于金属管轴向，并与金属管外表面接触，用以提供夹紧力和径向力。二号辊箱和三号辊箱的夹辊的端面是与金属波纹管的外表面接触，用以提供夹紧力和径向力。相邻夹辊之间的夹角为90度。

如图3所示，每一夹辊包括：辊轴05、辊头06、轴承09、轴承座07；其中，辊头06穿设在辊轴05上，通过轴承09、轴承座07安装以绕辊轴05回转运动。

辊头05由橡胶套和金属套筒组成；金属套筒是凹型结构的套筒；橡胶套具有凹型外周面，橡胶套包裹在金属套筒，金属套筒套设在辊轴05上。在本实施例中，上述的橡胶套采用聚氨酯橡胶材料制备。

一号辊箱01和四号辊箱04中每一辊头橡胶套的凹形外周面与金属管的外周面贴合；二号辊箱02和三号辊箱03中每一辊头的橡胶套的凹形外周面与金属管的波纹外周面贴合。本实施例中每一辊箱的辊头可以依据金属管的形状及外径更换。本实施例中，橡胶套与金属套筒组成可更换式辊头，加工前可对各辊箱的均布夹辊配置不同型号的辊头以精确适应波纹加工过程中不同轴段的径向尺寸。

本实施例中，金属管15的轴向压缩成形力由各个辊箱内的均布夹辊以摩擦力的形式提供，故在金属管的波纹成形过程中，足够大的成形压缩力、尽量小的径向挤压力及夹辊与各轴段金属管间不发生打滑是波纹得以精确成形的必要条件。

为此，上述四个辊箱中均配置有凹型外周面的橡胶套的夹辊，上述橡胶套与金属套筒组成可更换式辊头，橡胶套采用聚氨酯橡胶材料，该材料可在一定的硬度范围内保持较高的弹性、耐磨性及良好的机械性能，且与金属材料间具有较高的摩擦系数，可以满足在尽可能减小金属管与夹辊间径向压力的同时保证静摩擦力足够大的需求。

进一步地，为了保证波纹在压缩成形的过程中金属管加热区两侧的轴向进给速度精确不变，除橡胶选型外，各夹辊布局尤为重要。本实施例中每个辊箱内的各个夹辊均以端面垂直于环形圆盘/金属管轴向的形式分布于环形圆盘的两侧。每侧沿圆周方向均布四个径向可调夹辊，此为一组均布夹辊。即每个辊箱在进、出料端各布置有一组均布夹辊。每一组均布夹辊的四个夹辊围绕金属管侧面周向均布，四个夹辊的辊面紧凑地与金属管侧面贴合，此布局可在尽量增大均布夹辊与金属管各轴段接触包角的同时使均布夹辊沿金属管轴向布局更加紧凑。四个夹辊对金属管形成适当的夹持力，当四个夹辊旋转时，与金属圆管接触的部位朝着同一个方向运动，并使金属圆管在摩擦力的作用下朝着该同一个方向进给。

另外，根据波纹管成形过程中对于金属管加热区两侧精确进给速度的实际需求，考虑到金属管的光轴段与波纹段径向尺寸不一，故本实施例在波纹加工前必须对各辊箱的均布夹辊配置不同型号的辊头以精确适应波纹加工过程中不同轴段的径向尺寸。

每一辊箱中所有辊头的型号通过待加工的金属管的光轴段或波纹段的径向尺寸确定，

任意两个型号的辊头中，凹型橡胶套的底部与该辊头围绕的回转中心的距离均相同。也就是说，所有型号的辊头中凹型橡胶套的底部与该辊头所在夹辊的回转中心的距离相同。

本实施例的金属波纹管的连续无模成形装置在对金属管成形过程中，一号辊箱01中所有夹辊的回转角速度为ω1，四号辊箱04中所有夹辊的回转角速度ω2、二号辊箱02中所有夹辊的回转角速度ω2与三号辊箱03中所有夹辊的回转角速度ω2均相同，ω1>ω2。

另外，本实施例中一号辊箱01中所有夹辊的辊头的凹槽半径为r，四号辊箱04中所有夹辊的辊头的凹槽半径为r；

所述二号辊箱02中所有夹辊的辊头的凹槽半径为r+h，四号辊箱04中所有夹辊的辊头的凹槽半径为r+h；

r为待加工的金属管外表面半径，h为待加工的金属管上波纹的波峰高度。

该处的凹槽半径可为上述辊头的凹型橡胶套的凹槽。r、h均为大于0的自然数。

在实际应用中，每一夹辊均连接有用于启动和关闭所述均布夹辊的辊头回转的伺服电机，该伺服电机控制夹辊的开启和关闭状态，以实现辊头的回转。

可理解的是，上述金属管波纹成形组件23包括：对待加工的金属管进行环向加热的高频加热线圈14、检测环形加热区的实时温度的非接触式红外测温仪(图中未示出)、对环向加热区两侧进行环形冷却的冷却装置(如图6中的水幕喷头13)；

本实施例中，金属管的加热方式是采用高频加热线圈对金属管局部区域进行环向加热，实时温度采用非接触式红外测温仪进行测量。本实施例中一方面采用通过改变线圈宽度的方式控制加热距离，进而控制波峰的高度。另一方面还可以采用下述的辊箱中均布夹辊的角速度ω1和ω2的比值进行控制。

通常，金属管的冷却方式采用水幕喷头环向冷却，冷却强度可由水流速度和水流压力来调整，波纹管成形期间加热线圈与水幕喷头均静止不动。

上述的连续无模成形装置中通过每一辊箱的均夹布辊形成的特殊夹具驱动待加工的金属管轴向移动。例如，依靠均布夹辊上的辊头以摩擦力的形式为金属管提供轴向压缩力，从而可以实现轴向距离更长的波纹管的加工成形，进而可以避免由于波纹管长度不足而选择焊接工艺带来的弊端。

实施例三

本实施例提供一种实施例一所述的连续无模成形装置的成形方法，方法包括：

步骤a01、将金属管一端依次穿过第一金属管进给组件、金属管成形组件、第三金属管进给组件和第二金属管进给组件，并使第一金属管进给组件和第二金属管进给组件夹紧金属管。

此时的第一金属管进给组件和第二金属管进给组件处于夹紧状态。

步骤a02、金属管波纹成形组件对所述金属管上选定的一局部加热位置进行环向加热，在金属管上形成环形加热区，以及对金属管上环形加热区两侧位置同时进行环向冷却。

在该步骤中，第一金属管进给组件和第二金属管进给组件处于夹紧状态。

步骤a03、在环形加热区的温度达到预定值时，使第一金属管进给组件以第一速度进给金属管，并使第二金属管进给组件以第二速度进给金属管，位于金属管波纹成形组件区域的金属管受到轴向压缩，金属管的环形加热区逐渐凸起并形成波纹。

在该步骤中，第一金属管进给组件和第二金属管进给组件处于进给状态。

步骤a04、在波纹形成过程中，逐渐成形的波纹沿进给方向移动冷却定型。

进一步地，上述方法还包括下述的步骤五：

步骤a05、用第三金属管进给组件径向夹紧已经冷却定型的波纹，并以第二速度进给金属管。

在该步骤中，第三金属管进给组件处于进给状态，并且第一金属管进给组件和第二金属管进给组件也处于进给状态。

在另一具体的实施例中，上述方法还可包括下述的步骤五和步骤六。

步骤a05、用第三金属管进给组件径向夹紧已经冷却定型的波纹，并以第二速度进给金属管；

步骤a06、释放第二金属管进给组件，使带有波纹的金属管从中自由穿过。

此时，第三金属管进给组件、第一金属管进给组件处于进给状态，第二金属管进给组件处于释放状态。

在本实施例中，当第一进给速度与第二进给速度的比值增大时，金属波纹管的波峰高度增加，波峰间距减小；

当第一进给速度与第二进给速度的比值减小时，金属波纹管的波峰高度减小，波峰间距增大。

本实施例的方法可以实现轴向距离更长的波纹管的加工成形，进而可以避免由于波纹管长度不足而选择焊接工艺带来的弊端。

特别地，通过调节第一金属管进给组件、第二金属管进给组件及第三金属管进给组件的进给速度来控制金属管的压缩速度，进而调整波纹管的波峰高低及波峰间距。上述制备工艺方法简单，生产效率高，成本低，从而进一步拓宽了波纹管无模成形技术的应用领域。

实施例四

本发明还提供一种基于上述实施例二的连续无模成形装置的成形方法。

根据本实施例在波纹管成形过程中对于金属管加热区两侧精确进给速度的实际需求，考虑到光轴段与波纹段径向尺寸不一，故本实施例在波纹加工前必须对各辊箱的均布夹辊配置不同型号的辊头以精确适应波纹加工过程中不同轴段的径向尺寸。

结合图4至图11所示，以下以一号至四号辊箱为例进行说明。

首先，根据本实施例在波纹管成形过程中各辊箱内均布夹辊的实际工作情况，ω1和ω2分别为不同辊箱内的夹辊在工作过程中的回转角速度，且ω1＞ω2，r为金属圆管外表面半径，h为波纹管的波峰高度，所有型号辊头的凹槽底部距回转中心的距离为定值s，进而可通过改变辊头凹槽半径以使其精确适应加工过程中金属圆管不同轴段的径向尺寸。

金属波纹管成形工艺开始前对各辊箱内均布夹辊的配置情况及工艺开始后各个阶段的详细工作情况如下所示：

步骤b01、选取待加工的金属圆管，将该金属圆管放置在一号辊箱01、二号辊箱02、三号辊箱03、四号辊箱辊箱04的环形定位圆盘08的走料口22内(即中心孔内)，调节一号辊箱01、四号辊箱04中各组均布夹辊，以使该一号辊箱01、四号辊箱04中各组均布夹辊向环形定位圆盘的中心移动，直至径向夹紧金属圆管15，并使得每一组的均布夹辊中各个均布夹辊的轴向对中，如图4和图5所示。

在该步骤中，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21均处于夹紧状态。

步骤b02、采用金属圆管波纹成形组件的高频加热线圈14对金属圆管15上选定的局部加热位置进行环形加热，以及该金属圆管波纹成形组件23的冷却装置如水幕喷头13对环形加热区域两侧进行环向冷却。

此时，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21还处于夹紧状态。

步骤b03、通过查看非接触式红外测温仪测定的实时温度达到预定值，则启动一号辊箱01、四号辊箱04中的所有均布夹辊，以使一号辊箱01中的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12以角速度ω1进行回转，四号辊箱04中的进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21以角速度ω2进行回转，实现对金属圆管进行轴向压缩，进而环形加热区会逐渐形成波纹。

在该步骤中，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21均处于进给状态。

步骤b04、环形加热区成形的第一个波纹逐渐移动至环形冷却区进行冷却定型，以及下一个波纹也在加热区逐渐压缩形成，如此反复之后，越来越多的波纹向二号辊箱进料端移动，如图6和图7所示。

在本实施例中，金属圆管的环形冷却区的冷却方式采用水幕喷头方式进行环形冷却，冷却强度通过水流速度和水流压力调整。

具体地，从开始启动一号辊箱01、四号辊箱04均布夹辊至首个波纹沿轴向移动至二号辊箱02进料端处。此阶段金属圆管在加热区进料端一侧的轴向行进速度为ω1s，金属圆管在加热区出料端一侧的轴向行进速度为ω2s，各辊箱内均布夹辊的工作情况如下所示：

步骤b05、待到首个波纹(即第一个成形的波纹)沿轴向经过二号辊箱02进料端并向出料端移动时，启动二号辊箱02进料端的各均布夹辊16，二号辊箱02进料端的各均布夹辊16的回转角速度为ω2，调节该均布夹辊同时向环形定位圆盘中心移动并径向夹紧经冷却定形的金属波纹，如图8所示。

在该步骤中，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21、二号辊箱02进料端均布夹辊16均处于进给状态。

即，从首个波纹沿轴向移动至二号辊箱02进料端处至其移动至二号辊箱02出料端处。此阶段开始便启动二号辊箱02进料端均布夹辊，回转角速度为ω2，并同时沿圆盘径向移动直至夹紧经冷却定形的金属波纹，金属圆管在加热区两侧的轴向行进速度保持不变，在环形加热区进、出料端分别为ω1s和ω2s，此阶段各辊箱内均布夹辊的工作情况如下所示：

步骤b06、待到首个波纹沿轴向经过二号辊箱02出料端并向三号辊箱03进料端移动时，启动二号辊箱02出料端均布夹辊17，此时回转角速度为ω2，调节该均布夹辊同时向环形定位圆盘中心移动并径向夹紧经冷却定形的金属波纹，如图9所示。

在该步骤中，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21、二号辊箱02进料端均布夹辊16、二号辊箱02出料端均布夹辊17均处于进给状态。

即，从首个波纹沿轴向移动至二号辊箱02出料端处至其移动至三号辊箱03进料端处。此阶段开始便启动二号辊箱02出料端均布夹辊，回转角速度为ω2，并同时沿圆盘径向移动直至夹紧经冷却定形的金属波纹，金属圆管在加热区两侧的轴向行进速度保持不变，此阶段各辊箱内均布夹辊的工作情况如下所示：

步骤b07、待到首个波纹(即第一个成形的波纹)沿轴向经过三号辊箱03进料端并向出料端移动时，启动三号辊箱03进料端的各均布夹辊18，三号辊箱03进料端的各均布夹辊18的回转角速度为ω2，调节该三号辊箱03进料端的均布夹辊18同时向环形定位圆盘中心移动并径向夹紧经冷却定形的金属波纹。

在该步骤中，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21均处于进给状态；以及、二号辊箱02进料端均布夹辊16、二号辊箱02出料端均布夹辊17、三号辊箱03进料端的各均布夹辊18也都处于进给状态。

即，从首个波纹沿轴向移动至三号辊箱03进料端处至其移动至三号辊箱03出料端处。此阶段开始便启动三号辊箱03进料端均布夹辊，回转角速度为ω2，并同时沿圆盘径向移动直至夹紧经冷却定形的金属波纹，金属圆管在加热区两侧的轴向行进速度保持不变，此阶段各辊箱内均布夹辊的工作情况如下所示：

以及，待到首个波纹沿轴向经过三号辊箱03出料端并向四号辊箱04进料端移动时，启动三号辊箱03出料端均布夹辊19，此时，回转角速度为ω2，调节该三号辊箱03出料端的均布夹辊同时向环形定位圆盘中心移动并径向夹紧经冷却定形的金属波纹，如图10所示。

此时，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12和四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21均处于进给状态；以及、二号辊箱02进料端均布夹辊16、二号辊箱02出料端均布夹辊17、三号辊箱03进料端的各均布夹辊18、三号辊箱03出料端均布夹辊19也都处于进给状态。

即，从首个波纹沿轴向移动至三号辊箱03出料端处至其移动至四号辊箱04进料端处。此阶段开始便启动三号辊箱03出料端均布夹辊，回转角速度为ω2，并同时沿圆盘径向移动直至夹紧经冷却定形的金属波纹，此阶段各辊箱内均布夹辊的工作情况如下所示：

步骤b08、从第一个波纹沿轴向移动至四号辊箱04进料端，按照先后顺序使四号辊箱04的进料端、出料端的均布夹辊停止工作，使得的冷却定型的波纹通过四号辊箱的出料端，之后，不再变动任一辊箱内均布夹辊的径向位置及工作状态，进而完成剩余波纹的加工，并最终完成金属波纹管的加工，如图11所示。

此时，一号辊箱01的进料端均布夹辊11、出料端均布夹辊12处于进给状态；以及、二号辊箱02进料端均布夹辊16、二号辊箱02出料端均布夹辊17、三号辊箱03进料端的各均布夹辊18、三号辊箱03出料端均布夹辊19也都处于进给状态；

四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21处于释放状态，且四号辊箱04进料端均布夹辊20、出料端均布夹辊21对应的凹形外周面脱离金属管壁，至少保证金属波纹管能够自由穿过。

即，从首个波纹沿轴向移动至四号辊箱04进料端直至剩余波纹加工完毕。此阶段开始后便按照先后顺序依次开启四号辊箱04进、出料端均布夹辊并停止工作，使经冷却定形的波纹顺利通过四号辊箱中的走料口，之后便不再变动任一辊箱内均布夹辊的径向位置及工作状态，并开始剩余波纹的加工，此阶段各辊箱内均布夹辊的工作情况如下所示：

本实施例中，可以通过控制金属圆管两端的轴向进给速度比值来改变波纹管的波纹形状，即通过调节各辊箱内均布夹辊的回转角速度来实现。当ω1与ω2的比值增大时，波纹管的波峰高度增加，但波峰间距减小；当ω1与ω2的比值减小时，波纹管的波峰高度减小，但波峰间距增大。

进一步地，所有辊箱中每一辊头的凹槽底部距离回转中心的距离为s(s为大于0的自然数)时，金属圆管在进入环形加热区的进料端的轴向行进速度为ω1*s，金属圆管在环形加热区的出料端的行进速度为ω2*s。

本实施例中通过每一辊箱中均布夹辊形式的特殊夹具驱动金属圆管轴向移动，依靠均布夹辊上的辊头以摩擦力的形式为金属圆管提供轴向压缩力，从而可以实现轴向距离更长的波纹管的加工成形，避免由于波纹管长度不足而选择焊接工艺带来的弊端。

此外，通过调节各辊箱内均布夹辊的回转角速度来控制金属圆管的压缩速度，以调整波纹管的波峰高低及波峰间距。

上述实施例的结构和方法还适用于具有连续或非连续性波纹特征的长轴金属波纹管的加工成形，从而进一步拓宽了波纹管无模成形技术的应用领域。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。