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真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (1): 88-96.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.01.14

• 真空冶金与热工 • 上一篇    下一篇

一种电子束熔炼设备波纹管结构优化设计研究*

闫超1,2, 贾子朝1,2   

  1. 1.粒子输运与富集技术全国重点实验室,天津 300180;
    2.核工业理化工程研究院,天津 300180
  • 收稿日期:2025-02-08 出版日期:2026-01-25 发布日期:2026-02-02
  • 作者简介:闫超(1991-),男,河北定州人,硕士,高级工程师。
  • 基金资助:
    *天津市重大科技专项与工程(24ZXZSSS00540)

Optimization Design of Bellows Structure for Electron Beam Melting Equipment

YAN Chao1,2, JIA Zizhao1,2   

  1. 1. National Key Laboratory of Particle Transport and Separation Technology, Tianjin 300180, China;
    2. Research Institute of Physics and Chemistry Engineering of Nuclear Industry, Tianjin 300180, China
  • Received:2025-02-08 Online:2026-01-25 Published:2026-02-02

摘要: 蒸发器装置作为电子束熔炼的核心设备,其冷却水路关键位置依靠波纹管进行连接,在使用过程中波纹管存在弯曲失效现象。本文针对现有蒸发装置所用波纹管A开展失效分析,依据设计指标针对波纹管结构进行优化设计,完成波纹管耐压强度、疲劳寿命、刚度、稳定性的设计计算。并建立有限元数值仿真模型,对波纹管开展应力、变形量、内流阻的数值计算,最终确定了波纹管B、C两类优化结构。同时开展波纹管B、C实物的型式检验,验证波纹管密封、耐压、刚度、稳定性、疲劳性能。最终结果表明,结构优化的波纹管B、C均满足设计要求,整体性能指标良好。

关键词: 波纹管, 结构优化, 有限元仿真, 型式试验

Abstract: As the core component of the electron beam melting system, the evaporator relies on bellows for connections at critical points in its water circuit,which experience bending failure during operation. This paper conducts a failure analysis on the existing bellows A used in the evaporator. Based on design specifications, the bellows structure is optimized, completing design calculations for pressure resistance, fatigue life, stiffness, and stability. A numerical simulation model was established to perform finite element analysis on stress, deformation, and internal flow resistance. Ultimately, two optimized structures, bellows B and C, are determined. Simultaneously, the type tests were performed on bellows B and C to verify the sealing, pressure resistance, stiffness, stability, and fatigue life. The final results indicate that both redesigned bellows meet design requirements, demonstrating excellent overall performance.

Key words: bellows, structural optimization, finite element simulation, type test

中图分类号:  TQ053.6

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