对运载火箭增压输送系统的薄壁多层不锈钢波纹管的成形工艺进行分析,通过精密卷板焊接、整体液压成形等方式,实现了薄壁多层波纹管的高精度制造。通过工艺试验,确定了0.4 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢的纵缝焊接参数:当焊接电流为40 A、焊接速度约为50 mm·s-1时,可使焊缝较好地成形,外观及内部质量达到QJ 1165A—2001中的Ⅰ级要求;同时,确定了纵缝焊接时管坯起弧点对接边间隙的尺寸范围,当起弧点对接边间隙小于0.04 mm时,方可顺利起弧。另外,根据试验确定了目标多层波纹管产品的整体液压成形工艺路径及参数取值,当胀形压力为15~16 MPa、成形压力为13~15 MPa时,成形出的目标3层波纹管层间紧密贴合、无间隙。

对运载火箭增压输送系统管路用外径为Φ60 mm、壁厚为0.35 mm的双层波纹管的整体液压成形过程进行有限元数值仿真,通过在有限元分析软件中设置不同的边界条件,模拟多层波纹管的成形压力和壁厚减薄量等关键工艺参数及成形结果。通过对目标多层波纹管整体液压成形进行工艺试验,对有限元分析结果进行验证。结果表明:波纹管液压成形压力应使管坯材料应力大于屈服强度,方可顺利成形出波纹管产品,即成形压力应大于10 MPa;具体成形压力的选择应根据波形饱满程度、最大等效应力值及壁厚减薄量综合考虑,故选择15 MPa作为成形压力;波纹管壁厚在波峰处的减薄量最大,并由波峰至波谷递减,最小壁厚为0.57 mm。