新型车用波纹管及其制作工艺的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种新型车用波纹管及其制作工艺，属于商用车排气系统软连接技术领域。

背景技术：
：

随着汽车排放标准的逐步提高，对排气金属软管在汽车排气系统运用提出了更高的技术要求：有效降低因发动机振动给整个排气系统带来的损伤、优化系统布置、延长系统使用寿命，还需具备保温性、高柔性等功能，现阶段，国内外该类生产厂家都采用“u型”波纹管、螺旋管、“ass”、“triples”缠绕管等结构，均不能完全满足新标准的要求。

技术实现要素：
：

针对上述问题，本发明提出了一种新型车用波纹管及其制作工艺，是一种使用在商用车上，能有效补偿安装连接尺寸的公差，在高温下能有效吸受轴向、径向和交变震动，延长排气系统使用寿命的新型车用波纹管。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种新型车用波纹管，包括两端具有直边段的金属波纹管本体，所述金属波纹管本体内壁嵌有金属缠绕管，金属波纹管本体外均匀包裹有鱼纹网。

金属波纹管、金属缠绕管形成中空保温层，降低整个管体的热能传导。金属缠绕管经特殊生产工艺，有效控制其安装状态，保证新型车用波纹管有一定的伸缩余量，防止车辆运动过程中剧烈振动产生断裂。波纹管外覆盖金属鱼纹网，具备更好的柔性和位移补偿性，还可防止波纹管过度拉伸，起到限位作用，同时对管体磕碰有一定的防护作用，有效改善管体使用寿命。

通过对以往排气波纹管断裂件的统计和分析：95％左右的产品断裂出现在第一个波或第二个波纹处，我们对排气波纹管这一现象进行分析，可知接近震动源发动机的一端波纹管，其端部第一,二个波纹震动和伸缩尺寸明显比中间部分波纹大，所以第一,二个波纹就比较容易发生断裂。

如何解决这个断裂的问题呢？那么波纹管在内径、波距、波数、壁厚等波形参数相同的条件下，波高越小，其刚性强度越大；同时考虑到波高越小材料延伸越小，那就是小波纹的壁厚就比大波纹的壁厚要厚，这样小波纹就不容易断裂。由此可见波形大小会影响产品的疲劳寿命。

我们对波纹管波形采用了高低波过渡设计，同时优化管体阴波与阳波的尺寸比例，原设计阳波尺寸接近阴波的2倍，现阴波与阳波尺寸相近，达到增大波谷的设计目的。通过以上两点设计修改，可分散局部受力集中，减少波纹管在使用过程中第一,二个波受力过大断裂的情况，达到波纹管产品在使用过程中大幅提高使用寿命的目的。

为解决“u型”波纹管刚度太高导致与其相连的排气岐管出现大批量的断裂，为增加波纹管的柔软性，进一步提高波纹管的使用寿命。在波高一定的情况下，降低壁厚、增加管体波数，可以增加波纹管额柔韧性。

因此，作为优选，所述金属波纹管本体由1-3层薄壁管套合，所述金属波纹管本体两端外壁具有多个u型阶梯波形，其中间部分的内壁阴波为多个u型波形，外壁阳波为多个双u型叠加波形。金属波纹管本体薄壁管每层壁厚0.15mm-0.5mm，1-3层自由套合成型。

金属波纹管本体两端外壁分别具有2-4个u型阶梯波形，端部初波的波高比第二个波的波高低1mm-5mm，第二个波的波高比第三个波的波高低1mm-5mm，依次类推。所述金属波纹管本体内壁阴波的弯曲半径为金属波纹管本体总壁厚的2倍-6倍。

所述鱼纹网为软态钢丝，每股1-3根钢丝，单根钢丝直径≤0.3mm，孔形为鱼网状，比常规金属钢丝编织网套具备更好的柔性和补偿性。

鱼纹网、金属缠绕管两端通过外环固定于金属波纹管本体的直边段处，所述外环截面呈z型，防止金属波纹管高低波因碰撞产生失效，金属波纹管本体的直边段外圆焊接有金属法兰及接头。

作为本发明的优选方案，所述金属波纹管本体两端外壁分别具有2-4个u型阶梯波形，多个u型阶梯波可增加金属波纹管本体两端端部的刚度，能有效降低波纹管断裂率。其中间部分内壁阴波均为u型波，外壁阳波为双u型叠加波形包括一体成型的u型底部波形及u型尖端波形，根据材料弯曲半径与壁厚的关系：u型尖端波形的弯曲半径为金属波纹管本体总壁厚的0.4倍-3倍，其波形高度占双u型叠加波形总高度的0.3倍-0.5倍，u型尖端波形通过圆弧过渡连接u型底部波形，u型底部波形的厚度为u型尖端波形厚度的1.5倍-3倍，其波形高度占双u型叠加波形总高度的0.5倍-0.7倍，双u型叠加波波峰为弯曲半径较小的u型波，消除了波峰处成型成尖角扁平结构对材料塑性变形的损伤，延长了产品的使用寿命，具备良好的位移补偿性。

作为优选，所述金属波纹管本体刚度≤10n/mm。

本发明还提供一种上述新型车用波纹管的制作工艺，包括如下步骤：

(1)将金属针织的鱼纹网均匀覆盖于u型阶梯波形及双u型叠加波形外；

(2)用外环固定鱼纹网、金属缠绕管位于金属波纹管本体的两端直边段内圆内；

(3)将金属缠绕管完全压缩状态下，切割至需要装配尺寸，套入金属波纹管本体内壁；

(4)将半成品校型至需要尺寸后，焊接接头，完成制作。

本发明具有如下优点：本发明的新型车用波纹管具有高柔性、保温、耐腐蚀、密封性好、寿命长的优点；主体波纹管、缠绕管均采用321不锈钢，具有良好的耐高温、耐腐蚀性；鱼纹网、z型外环、接头均采用304不锈钢，打破传统商用车用波纹管碳钢件接头需喷漆的工艺方案，省去接头磷化、喷漆、盐雾试验等工序，降低了生产制造成本；解决了用户在使用过程中因掉漆导致接头生锈，影响外观质量。金属波纹管、鱼纹网、金属缠绕管采用特殊装配工艺，既保证产品有一定的伸缩余量，又控制了产品的安装状态，有效防止产品因过度变形产生断裂，提高产品使用寿命。

附图说明：

图1为本发明的新型车用波纹管的结构示意图；

图2为本发明的双u型叠加波形的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的一种新型车用波纹管，包括两端具有直边段的金属波纹管本体6,所述金属波纹管本体6内壁嵌有金属缠绕管3，金属波纹管本体6两端外壁具有多个u型阶梯波形7，其中间部分外壁具有多个双u型叠加波形1，u型阶梯波形7及双u型叠加波形1外均匀包裹有鱼纹网2，所述鱼纹网2、金属缠绕管3两端通过带保护功能的z型外环5固定于金属波纹管本体6的直边段处，金属波纹管本体6的直边段外圆焊接有接头4。该新型车用波纹管适于商用车用汽车发动机排气岐管和消声器之间，排气系统输送气体介质的管路。

所述金属波纹管本体6由1-3层薄壁管套合，金属波纹管本体6两端外壁具有2-4个u型阶梯波形，其中间部分的内壁阴波为多个u型波形，外壁阳波为多个双u型叠加波形。金属波纹管本体薄壁管每层壁厚0.15mm-0.5mm，1-3层自由套合成型。金属波纹管本体6两端外壁分的u型阶梯波形，端部初波的波高比第二个波的波高低1mm-5mm，第二个波的波高比第三个波的波高低1mm-5mm，依次类推。金属波纹管本体6内壁阴波的弯曲半径为金属波纹管本体6总壁厚的2倍-6倍。

本发明的具体装配工艺如下：

(1)将金属针织的鱼纹网2均匀覆盖于u型阶梯波形7及双u型叠加波形1外；

(2)用z型外环5固定鱼纹网2、金属缠绕管3位于金属波纹管本体6的两端直边段内圆内；

(3)将金属缠绕管3完全压缩状态下，剪切至需要装配尺寸，半拉伸状态套入金属波纹管本体6内壁；

(4)将半成品校型至需要尺寸后，焊接接头4，保证该装置焊接接头4后总长。

z型外环5外圆上焊接金属法兰4，z型外环5、金属波纹管6、金属鱼纹网2、金属缠绕管3、接头4，进行5位一体焊。安装时，可通过接头4直接将该装置与排气歧管与消声器进行快速连接。

如图2所示的双u型叠加波形，包括一体成型的u型底部波形11及u型尖端波形12。u型尖端波形12的弯曲半径为金属波纹管本体总壁厚的0.4倍-3倍，其波形高度占双u型叠加波形总高度的0.3倍-0.5倍，u型尖端波形12通过圆弧过渡连接u型底部波形11，u型底部波形11的厚度为u型尖端波形12厚度的1.5倍-3倍，其波形高度占双u型叠加波形总高度的0.5倍-0.7倍，

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。