在圆周方向具有波状凸起的管结构件的生产方法 技术领域
本发明涉及一种由PGM材料制造的圆周方向具有波状凸起的管结构件的生产方法，该方法通过对光滑管壁的管件进行成型而制造上述管结构件。
背景技术
由珍贵金属材料例如PGM材料制造的结构件被用于玻璃器皿工业，具体地说，被应用在熔化和热成型特殊眼镜的工厂内。
当考虑它们高熔化点时，PGM材料(铂系金属)的特性是具有高地耐热阻力和高的机械强度和高的耐腐蚀性，特别适合于制造与熔化玻璃接触的工厂或工厂装置中的结构件。合适的材料是铂和铂合金和/或别的PGM材料，其可以包含少量的非珍贵金属作为合金成分或氧化物添加剂。典型材料是精练的铂、PtRh10(具有10％的铑的铂-铑合金)或包含少量细分散的耐熔的金属氧化物的铂，例如氧化锆(所谓的细小颗粒稳定的铂)，以便改善机械强度和高温蠕变阻力。
这种熔化技术工厂元件用于融化玻璃的熔化、精练、输送、匀化和装料。
这种结构元件基本上是珍贵金属板型结构，经常被制造成薄壁管系统。温度为1000℃～1700℃的融化玻璃流过这种管系统。作为规律，这些管系统被绝缘和支承陶瓷材料所包围，其反过来又被支承金属结构例如金属盒所保持。
PGM结构件在室温下被制造并被安置在相应的装置内。然而，上述装置在1000℃～1700℃的温度范围内被操作。
薄壁板型金属构件仅有低的尺寸刚性，特别是在高温下。为了克服这个缺陷，材料厚度必须被增加，或必须通过加固成型方法例如形成弯曲、边缘、起皱或波浪形褶皱使构件稳定。
此外，当设计和建造相应装置时，必须考虑PGM构件高的热膨胀性和装置内别的所有被涉及材料(珍贵金属、陶瓷、钢等等)的热膨胀性。当温度是1500℃时，铂的平均热膨胀系数是112×10-6K-1。这意味着室温下长1米的铂构件在1500℃下增长了16.6毫米。
由于在结构中各种材料具有不同热膨胀系数和结构固定点(structural securement point)，系统的自由膨胀是不可能的。因此，弯曲或均匀弯曲可能出现在PGM板结构的弱点上，从而导致不希望出现的系统过早的失效。在由PGM材料制造的与融化玻璃接触的设备或设备元件中，构件必须能够补偿线性膨胀。
圆周方向上具有波形凸起的管形断面例如波形管或波纹管可以被用作管形设备元件内的结构元件，给予所述构件一定程度的径向强化，以便补偿线性膨胀。
根据现有技术，将光滑壁管件成形为起皱管被称作辊轧皱缩或辊轧成形。此时，光滑壁管件被一卷曲工具拉入成形模具的波形凹槽中然后从所述模具凹槽内被压出。在辊轧皱缩中，每个单独的波形被一步一步地轧出。
用此方式形成的并因此在径向上被强化的管在轴向上更具有弹性，可以被用于在长度上补偿。
然而，用于生产由PGM材料制成的并被用于玻璃工业内的融化设备的波形结构件的辊轧皱缩具有一些缺点，使用上受到一定限制。
因此，仅仅相对小形状的变化例如在正弦波轮廓区域内的变化可以被辊轧皱缩所实现。高的波峰、尖的波浪形褶皱或任意的均匀的轮廓形状在实际中不能被形成。为此原因，由于相应的波形几何形状仅能补偿适当的线性膨胀，用辊轧皱缩所生产的波形管仅仅有限地适用于补偿线性热膨胀。
此外，辊轧皱缩并不适用于小直径的管子。
由于材料在辊轧皱缩中的延伸，在波形区域内不可避免地出现变薄(壁厚的减少)。结构件因此被显著地削弱，因此，在与融化玻璃接触而产生的热应力和磨损应力下，结构件过早地失效。
本发明简述
本发明的目的是提供一种由PGM材料制成的结构件，作为与融化玻璃相接触的装置内的线性膨胀补偿件或装置元件，也提供一种生产这种结构件的生产方法，能够避免上述缺点。
已经发现利用一种生产方法可以实现这些目的，其中利用液体内压力，通过挤压而实现成形。
因此，本发明提供一种方法，通过对光滑壁管件成形，用于生产由PGM材料制成的圆周方向上具有波形凸起的管形结构件，其特征是：光滑壁管件被插入圆柱形成形模具，所述模具的内径基本上等于管件的外径，所述模具具有径向波形凹槽，在轴向上，模具的两端设置紧密地封闭管端的施压工具，由此形成的空间内充满液体，利用施压工具用这样的方式进行轴向挤压，产生内部液体压力，即在成形模具的凹槽被缩短的同时，管件凸起被形成在管件的管壁上。
在本发明的方法中，由PGM材料制成的、圆形或多边形横截面的、具有任意半径的无缝或光滑壁管件可以被用作初始管件。最好优先选择精练铂、PtRh10或FKS铂作为PGM材料。在一成形装置内，在液体内压力下，利用推挤，在对管端实行轴向挤压时，使管件成形。为实现这个目的，要被成形的光滑壁管件被插入成形模具，所述模具的内径基本上等于管件的外径。施压工具被设置在管件的轴向两端，并紧密地封闭所述管端。由此形成的空间内充满液体，最好使用本领域中经常使用的水或普通的液压油作为所述液体。为了实际成形工序，利用施压工具在管端施加轴向压缩，所述施压工具彼此相向运动。用这样方式，通过液体，产生作用在管壁上的液体内压力，迫使管壁进入成形工具的凹槽内，对应于管件的缩短程度的凸起因此被形成在所述管件上。
附图说明
图1利用一个优选实施例示意性显示了本发明的方法；
图2显示了典型的波形轮廓；
图3示意性显示了由PGM材料制成的用于压力减少的精练腔的管结构。
优选实施方式的描述
图1利用一个优选实施例示意性显示了本发明的方法，右半侧(A)显示了初始状态，左半侧(B)显示了成形加工结束后的状态。
光滑壁初始管件(1)位于圆柱形成形模具(2)内，所述模具内径基本上等于所述管件的外径。成形模(2)具有径向波形凹槽(3，3′)，施压工具(4，5)被设置在管端并精密地封闭由此形成的内部空间。被施压工具(4，5)和管件所形成的空间充满液压流体(6)。利用施压工具(4，5)，例如液压机的爪(图中未示)，进行轴向压缩。用此方式，施压工具(4，5)和管端彼此相向运动，因此，在成形模(2)的凹槽(3)缩短的同时，在管件的管壁上产生管件凸起(7)。
在一个具体的示例中，利用拉杆(8)进行轴向压缩，所述拉杆被导向地通过施压工具(4，5)的中心孔(9，10)，迫使被可移动设置的施压工具(4)向固定的施压工具(5)移动。
在一个优选实施例中，圆柱形成形模具(2)包括可移动地安装在轴向方向的靠模(11)，在初始状态下，所述靠模彼此间隔分布，在受轴向压缩时，所述靠模被压缩在一起(11′)，如果波形凹槽(12，12′)的最大高度位于靠模(11)的轴向接触表面(13，13′)区域内，成形工具的这种设计特别优异。挤压过程因此被促进，成形平稳地进行，用此方式保护了材料。
具体地说，使用PGM材料，无论初始管件的直径和管的几何形状，利用本发明的方法，任何希望形状的波形可以在单独一个工序中被生产。
图2显示了典型的波形轮廓。例如利用径向断面上的具有基本上正弦波形状的凹槽的成形模，稍微平缓波形(14)可以被形成。利用径向断面上的具有明显波形起伏(pronounced undulating)轮廓或七弦琴形状(lype-shaped)轮廓的凹槽的成形模，具有高峰值(15，16)的波形可以被形成。
与辊轧皱缩相比，本发明的方法的优点是，一方面可以获得更高的成形程度，另一方面，波形轮廓的内、外侧的壁厚没有区别或仅有微小的区别。因此，例如利用本发明的工艺，由PGM材料制成的典型的七弦琴形状的波纹管的厚度差异最多为10％。对于适当明显的(粗糙的正弦波)波形管，壁厚变化最多为1％。合适地形成的结构件更稳定，具有更强的机械强度、耐热性和抗腐蚀性。
利用本发明方法使用PGM材料制成的圆周方向上具有波形凸起的管形结构件更适于作为与融化玻璃接触的装置内的线性膨胀补偿件或装置元件。在这种连接中，稍微平缓的波形形状(14，图2)最适合于用在需要高径向尺寸稳定性并需要适当的用于线性膨胀的热补偿的情况。更明显的波形或七弦琴轮廓轮廓(15，16，图2)在轴向上非常有弹性，因此可以被使用，以便补偿短长度的波形管件上的较大的线性膨胀。
相应的结构件可以被有利地用作控制玻璃融化的设备元件例如输送管和精练腔内的线性膨胀补偿件，或涉及传送、均匀和计量融化玻璃的设备元件，例如搅拌器、柱塞和搅拌装置。
图3示意性显示了由PGM材料制成的用于压力减少的精练腔(17)的管结构。精练部分管具有用本发明方法所成形的波形轮廓(18)部分(用放大的比例显示的断面)，用于补偿保障点(19)之间部分出现的线性热膨胀。用于玻璃流动的供给管路和派放管路(20，21)具有不同尺寸(22)的波形区域(用放大的比例显示的断面)。