剖析金属波纹管产品疲劳寿命的影响因素

剖析产品疲劳寿命的影响因素。金属波纹管产品在管道系统中能够减少管道的安装应力、补偿管道的位置移动、吸收管路系统的振动及噪声，因此金属波纹管产品在轨道交通行业的应用十分广泛。

金属波纹管产品的疲劳寿命除受金属波纹管产品的结构、几何参数、材料、环境温度、位移形式、位移量、工作压力等的影响，也在很大程度上受成形质量的影响。

金属波纹管产品成形质量主要包括波形几何尺寸和表面状态。 其中，表面状态主要指表面层组织结构、应力状态和表面粗糙度。

1、波形尺寸对金属波纹管产品疲劳寿命的影响

金属波纹管产品在加工过程中，几何尺寸必须符合设计图样要求， 其中波距、 波高的最大允许偏差为 ±IT18 /2，文献分析了波高、波距、壁厚等几何参数对金属波纹管产品的刚度、稳定性及寿命的影响。 由于金属波纹管产品成形后的回弹量大，其几何尺寸通常很难得到保证。如果金属波纹管产品的几何尺寸不符合设计图样的要求，不但会造成波形结构方面的问题，而且也会造成表面层组织结构方面的问题。 波形圆角愈小，应力集中的程度就愈严重，而且会存在弯裂的风险;波形圆角变大，材料回弹也大，金属波纹管产品的刚度、承压及稳定性就会受到影响。

2、表面层状态对金属波纹管产品疲劳寿命的影响

表面层状态主要包括表面层金相组织的变化、表面层加工硬化、表面层残余应力及表面粗糙度。在金属波纹管产品成形过程中，通过挤压使表面冷塑性变形，表面的晶粒滑移，晶格发生扭曲，晶粒被拉长、破碎和纤维化，亚组织细化和位错密度得到增加，是产生加工硬化的主要原因。

材料的表面层经过这样的加工硬化，其强度和硬度增加，而塑性和韧性降低，金属波纹管产品的强度和弹性性能得到提高，不仅有利于提高金属波纹管产品表层的疲劳极限(，还可获得有益的表层残余压应力，以抵消或降低产生疲劳裂纹的拉应力。 两根虚线分别表示外加载荷引起的拉应力和表面强化产生的残余应力，水平箭头表示这两类应力的合成应力，图中右边的竖实线为材料及其表面强化层的疲劳极限。

综上所述，符合设计图样要求的金属波纹管产品几何尺寸、较小的壁厚变化和表面粗糙度、经强化处理的表面，都能改善金属波纹管产品的成形质量，进而提高其疲劳寿命。

金属波纹管产品的成形主要靠材料的塑性变形及拉伸，成形工艺与金属波纹管产品外径与内径之比k值有很大的关系。以k=1.5为界，把k>1.5的称为大波高金属波纹管产品。金属波纹管产品的成形方法是研究的热点问题，其成形质量是研究中所关注的重点。如有任何相关的问题，欢迎来电咨询。