金属波纹管设计.docx
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金属波纹管设计
金属波纹管设计
§一．金属波纹管设计和选型的依据
在波纹管应用中，系统（整机）或子系统（部件）给定的条件就是波纹管设计和选形的主要依据。
一般给定设计条件有以下几项：
（1）最大空间尺寸或通径
（2）工作载荷的性质和大小
（3）工作位移量
（4）工作温度范围
（5）工作介质的性质
（6）精度要求
（7）使用寿命
金属波纹管设计和选型的内容和原则
波纹管设计和选型的主要内容是：
根据系统给定的已知条件来选择波纹管的材料，结构刑式、几何尺寸参数和性能参数。
在选型过程中，应当全面满足系统对波纹管的使用要求，并力求做到结构先进合理．在有条件的情况下最好进行优化设计。
实践证明，波纹管的设计选型是非常重要的，如果设计选型不合理，波纹管制造的质量再高也满足不了使用要求。
1．材料选择
根据波纹管的用途，载荷种类和大小，精度要求、工作介质、工作温度及使用寿命等已知条件，并考虑材料的成形和焊接工艺性。
选择一种合适的材料。
材料选择还要考虑其市场来源。
2．确定结构型式
（1）选择波纹形状
根据波纹管的用途、性能、使用要求以及各种波形的性能和制造特点等因素来选择比较合理的波纹形状。
在一般情况下，多数选择U型波纹等。
（2）确定波纹管层数
根据波纹管的用途、工作压力、刚度、工作介质等因素确定波纹管的层数。
在工作压力较高的情况下，一般选用多层结构的波纹管，对于多层波纹管需要合理选择其层数和单层壁厚。
（3）初步估定是否要与其它弹性元件联用
有些情况下波纹管与螺旋弹簧并联使用，这些情况分别是:
为了提高测量精度；工作压力比较高的场合；有冲击载荷的情况。
（4）选择波纹管的两端端部的结构型式
选择波纹管的两端端部的结构型式，要考虑两端结构的成形工艺、焊接工艺和整个系统在结构方面的限制。
（5）考虑是否需要导向装置
当波纹管有效长度比较长时，为了避免在工作过程中产生柱状失稳，应考虑增加导向装置。
例如，阀用波纹管一般都设有导向装置。
（6）考虑是否需用加强环
为了适应较高工作压力的使用要求，波纹管可以用加强环加强，或者采用多层结构，也可以应用这两种结构的组合。
加强环是局部加强，多层结构是整体加强。
3．设计计算和选择波纹管的结构参数
波纹管的性能取决于波纹管的结构，波纹管的主要结构参数包括内径、外径、壁厚、波距、波厚、波纹数、层数，两端配合部分尺寸以及有效长度、总长度等。
在一般情况下，波纹管的用户应从有关标准和制造单位的产品样本中选择波纹管，而不是设计新产品。
这样能使研制中的问题减到最少，同时还能降低制造成本和缩短制造周期。
4．设计计算波纹管的性能参数
在波纹管主要结构尺寸参数经过设计计算或选型初步确定之后，再设计计算波纹管的性能参数。
如果波纹管性能参数不能满足技术要求时，应适当修正波纹管的几何尺寸参数。
波纹管的用途不同，其技术要求也不一样，设计时应当根据不同的要求，制定相应的设计方法。
测量用的波纹管通常主要要求的是刚度、强度和弹性性能。
虽然不同几何形状、尺寸参数的多种波纹管都可以满足同样的刚度要求，但是在这些波纹管中产生的应力值却不一样。
那些既能满足刚度要求，而且工作时产生的应力最小的方案是最合理的。
应力的减小不仅提高了安全系数，而且也降低了材料弹性对迟滞、后效、疲劳等的影响，从而提高了波纹管的精度和工作可靠性。
§二．金属波纹管的主要技术参数
金属波纹管及其它弹性元件的技术参数可分为以下两类
功能参数
它们是金属波纹管类弹性元件的主要功能指标，是判定波纹管类组件能否应用的重要判据。
这类参数除给定一个额定值外，还要给定一个允差范围（界限值），以保证弹性元件使用的可靠性。
质量参数
在金属波纹管类组件使用时并不涉及此类参数，只有在弹性元件性能检测与质量评定时才直接测量这些参数。
根据测试结果，来判定元件的功能、质量、失效性和可靠程度。
金属波纹管及其它弹性元件的功能参数
载荷、公称载荷和超载载荷
载荷
作用在金属波纹管及其它弹性元件上的各种预期的负荷值，如集中力F、压力p和力矩M等。
在金属波纹管类弹性元件使用时，除给定施加的载荷值外，还须给定载荷的作用方向及作用位置。
对于压力载荷，还要说明弹性元件是承受内腔压力或外腔压力。
公称载荷
金属波纹管及其它弹性元件在正常工作条件下允许使用的最大载荷值或满量程值。
它通常是预期的设计值，或是对产品原型经过实际检测后再经修定的设计值。
超载载荷
具体弹性元件产品在工作中经受瞬间或试验期间允许超过额定载荷而不发生损坏、失效、失稳时的承载能力。
对于仪表弹性敏感元件，一般限定超载能力为额定载荷的125%。
在工程中使用的波纹管类组件，一般限定在额定载荷的150%。
根据工程要求，当要求大的安全系数时，使用的弹性元件规定不允许有任何超载，因此载荷必须小于或等于额定载荷值。
位移、额定位移和超载位移
位移
金属波纹管及弹性元件中某一特定点（自由端或中心）的位置变化。
按照其运动轨迹，可分为线位移和角位移。
在外界载荷作用下，金属波纹管可能产生轴向位移、角向位侈及横向位移。
额定位移
金属波纹管及弹性元件在额定载荷作用下所引起的位移值，也就是它们在正常使用条件下允许产生的工作位移。
超载位移
各类弹性元件在工作瞬间或试验期间允许超过额定位移的承受能力。
在发生超载位移时，弹性元件不应发生损坏、失效、失稳等情况。
对于仪表弹性敏感元件，超载位移一般限定在额定位移的125%，工程中使用的波纹管类组件，应根据工程条件和安全程度确定。
弹性特性
金属波纹管及其它弹性元件在某一指定煮上的位移与作用载荷之间的关系称为弹性特性，而位移和载荷都应存元件材料的弹性范围内波纹管类组件的弹性特性可以用函数方程、表格与曲线图等形式表示。
其弹性特性取决于各类弹性元件的结构及加载方式。
元件的弹性特性可以是线性的或非线性的，非线性还可分为递增特性和递减特性两种。
弹性特性是波纹管及其它弹性元件的一个主要性能指标。
仪器仪表和测量装置中使用的弹性元件，在设计时一般总是力求使元件的输出量与被测参数（载荷）之间呈线性关系。
这样可以采用较简单的传动放大机构实现仪表的等分刻度。
刚度、公称刚度和刚度允差
刚度
使金属波纹管或其它弹性元件产生单位位移所需要的载荷值称为元件的刚度，一般用“K”表示。
如果元件的弹性特性是非线性的，则刚度不再是常数，而是随着载荷的增大发生变化。
公称刚度
弹性元件设计计算时给出的刚度称为公称（或额定）刚度．它与元件的实测刚度有误差，特别是具有非线性弹性特性的弹性元件。
公称刚度代表的是曲线上哪一点的刚度，则要仔细考虑。
一般来讲，公称刚度最好不要直接采用设计计算值，而是应该用产品原型经过测试后的修正值。
刚度允差
对一批弹性元件测试时刚度允许的分散范围。
对同批弹性元件，每一个元件的刚度均不尽相同，有一个分散范围。
为了保证元件的使用性能，就必须对刚度分散范围有一个限定。
对弹性敏感元件，其刚度允差要求限定在公称值的+/-5%以内；一般工程用的波纹管类弹性元件，刚度允差可限定在+/-50%之内。
灵敏度
金属波纹管及其它弹性元件承受单位载荷时所产件的位侈量称为元件的灵敏度。
刚度和灵敏度是波纹管及其它弹性元件的主要功能参数，但它们又是同一使用特性的两种不同的表示方法。
对于不同的场合，为便于分析问题，可采用其中任何一种参数。
有效面积
对于实现压力一力或力一压力转换的弹性元件，还有一个重要的功能指标是有效面积。
有效面积是指弹性元件在单位压力作用下，当其位移为零时所能转换成集中力的大小。
使用寿命
弹性元件下作时有两种状态；一种是在一定的载荷和位移情况下工作，并保持载荷、位移始终不变或很少变化，称为静态工作；另一种使用情况是载荷和位移不断周期往复交替变化．元件处于循环工作状态。
由于工作状态的不同，元件损坏或失效的模式也不同。
仪表弹性敏感元件工作在弹性范围内，基本上处于静态工作状态，使用寿命很长，一般达到数万次到数十万次。
工程中应用的波纹管类组件，有时工作在弹塑性范围或交变应力状态，寿命只有成百上干次。
元件在循环工作时必须给定许用工作寿命，规定循环次数、时间和频率。
弹性元件的额定寿命是元件设计时定出的预期使用寿命，要求在这段期间内元件不允许出现疲劳、损坏或失效等现象。
弹性元件的密封性
密封性是指元件在一定的内、外压差作用下保证不泄漏的性能。
波纹管类组件工作时，内腔充有气体或液体介质，并有一定的压力，因此必须保证密封性。
密封性的检测方法有气压密封性试验、渗漏试验、液体加压试验、用氦质谱检漏仪检测等。
弹性元件的自振频率
在工业中使用的弹性元件，其工作环境往往都有一定程度的振动，有些元件用作隔振部件．本身就处在振动条件下。
对于在特殊条件下应用的弹性元件，必须防止元件的自振频率（特别是基频）与系统中任何一种振动源振频相近，避免发生共振而引起损坏。
波纹管类组件在各种领域中得到了广泛的应用，为避免波纹管发生共振面损坏，波纹管的固有频率应低于系统的振动频率，或至少比系统振频高出50%。
使用温度范围
金属波纹管类组件的使用温度范围很宽，一般都在弹性元件设计制造前给出。
有些特殊用途的波纹管，内腔通过液氧（-196℃）或更低温度的液氮，耐压高达25MPa。
管网系统连接用的大型波纹膨胀节（公称直径有时超过lm），要求承压4MPa，耐温400℃，且有一定的耐腐蚀稳定性。
弹性元件的温度适应能力取决于所采用弹性材料的耐温性能。
因此根据弹性元件的使用温度范围，选用合适温度性能参数的弹性材料，才能加工制造出合格的波纹管类组件。
金属波纹管及其它弹性元件的质量参数
非线性、非线性度
当弹性元件产生的位移与作用载荷的关晰系偏离了理想的直线．就称该元件特性为非线性的。
非线性度是一个系统误差，经过测试分析后是可以被确知的。
对于在工程技术中应用的波纹管类组件，其特性的非线性可以被忽略。
但对仪器仪表用弹性敏感元件，必须对元件的非线性进行测试和补偿，才能提高仪表或变送器的检测精度。
弹性迟滞与弹性后效
由于弹性材料的微观结构缺陷等原因，元件的特性会表现出滞后性，产生弹性迟滞和弹性后效。
弹性迟滞
弹性元件在加载和卸载过程中，弹性特性曲线不相重合的现象称为弹性迟滞。
弹性后效
当载荷停止变动或完全卸载后，弹性元件不是立即完成相应的位移．而是要经过一段时间后才能逐渐回复的现象称为弹性后效。
实际上，弹性迟滞和弹性后效是同时发生的，它们无法区分，因此得到的是两者迭加后的实际滞后回线。
一般情况下不作单独考虑，统称为元件的弹性滞后及滞后百分率。
残余变形
金属波纹管及其它弹性元件的残余变形是指加载后元件产生位移，而卸载后再经过相当长的一段时间弹性元件仍不能回复到原始位置．产生一个永久变形的残留值。
元件的残余变形里与使用状态有关。
当拉伸（或压缩）的位移里逐渐增大到一定的位移值后，残余变形将显著增加。
残余变形是判定弹性元件变形能力的参数对于弹性敏感元件，如果在达到额定位移值后产生了较大的残余位移，这将影响仪表的测量精度。
因此．一般对残余变形量给出一定的界限值。
在工程中应用的波纹管类组件（如波纹膨胀节），有时为得到较大的位移，使元件工作在弹塑性区，会出现较大的残余变形。
如能满足一定的使用寿命而不失效．这时残余变形量不再考虑。
热弹性效应
当工作温度发生变化时，弹性元件的几何尺寸和材料的弹性模量也会随之变化，从而引起温度误差。
失稳
弹性元件（如跳跃膜片、螺旋弹簧、波纹管等）在载荷F或p作用下会发生失稳现象。
波纹管的失稳有平面失稳和柱失稳两种情况。
平面失稳是指波纹环板平面翘曲、变形、波距不均匀等：
柱失稳是波纹瞥轴线总体弯曲，偏离原来的直线位置．不论是哪一种失稳，都是发生了波纹管的几何形状失去原有平衡状态，产生形状突然畸变的现象，失稳发生的瞬间元件所承受的应力常常并未达到材料的屈服强度，甚至有时小于弹性极限。
除了跳跃膜片是利用元件的失稳现象制成的一种两位式开关器件外，其它弹性元件使用时，都应避免失稳产生。
防止元件失稳的措施有：
元件设计时应避免元件过长过薄；长波纹管在使用时应采用心轴或拉杆保护；弹性元件承载时，载荷应加在元件的书合位置，防止载荷偏斜。
（二）金属波纹管的详细参数
金属波纹管是一种挠性、薄壁、有横向波纹的管壳零件。
它既有弹性特性又有密封特性，在外力及力矩作用下能产生轴向、角向、侧向、及其组合位移，密封性能好。
在机械、仪表、石油、化工、电力、供热、机车、船舶、核工业、航空航天等许多工业领域得到了越来越广泛的应用。
金属波纹管的种类主要有金属波纹管、波纹膨胀节和金属波纹软管三种。
随着金属压力加工等技术的进步和各种结构波纹管的应用，相应产生了许多种制造波纹管的方法。
这些方法是液压成形、机械胀形、橡胶成形、旋压成形、滚压成形、焊接成形和电沉积成形等。
每种方法都有其独特的优点。
例如：
液压成形可以获得综合性能较好的波纹管．滚压成形可以制造特大直径的波纹管；焊接成形可以获得弹性极好的波纹管；电沉积可以制造小直径和高情度的波纹管。
1．金属波纹管的几何参数
金属波纹管的尺寸规格已按内径标准系列化，一般将金属波纹管内径或外径作为基本尺寸，其它结构参数作为相对尺寸。
当内径或外径确定后，壁厚、波距、波厚等等，均以内径或外径为基准按适当比例确定。
设计波纹管参数时要满足波纹管的性能要求，同时还要考虑波纹管的制造工艺性和结构稳定性。
1）波深系数k（也称胀形系数）
波深系数k是波纹管外径与内径之比，它是决定波纹管几何形状的一个重要参数。
在内径d确定的情况下，k值越大，波纹的高度就越高。
k值影响着波纹管的性能和波纹管的成形工艺，波纹管的成形难度随着k值的增加而增加。
当k值增加到2时，液压成形波纹管就相当困难。
所以当k>=2时，宜采用焊接波纹管。
液压成形波纹管，可分为浅波和深波两种，以波深系数k=1.5为分界，k=1.3~1.5之间的波纹管称浅波纹管，波纹管成形较容易；k=1.6~1.9之间的波纹管称深波纹管，成形相对较难，有时需要两次成形。
同样内径尺寸的波纹管，深波纹管的刚度小，灵敏度高，允许位移大；浅波纹管的刚度大，灵敏度低，允许位移较小。
用于仪表、传感器的测量波纹管，宜采用深波纹管；用于承受压力为主的波纹管，宜采用浅波纹管。
2）波纹管壁厚
波纹管壁厚是一个重要的几何参数，波纹管的主要特性（刚度和工作应力）取决于波纹管的几何尺寸，特别是取决于它的壁厚。
波纹管的壁厚与内径有一定的比例关系，对于内径φ10~1000mm的波纹管，壁厚与内径的比值一般控制在0.0006~0.05；如果太厚，其柔软性必定很差；如果太薄，其承压能力受到限制。
因此，各种波纹管必须根据具体的使用条件和性能要求，按照内径与壁厚的相应关系，选择合理的壁厚。
在设计高压波纹管的时候，为了降低波纹管的刚度和应力，需要设计多层结构的波纹管，但是多层波纹管的总壁厚与内径之比一般也不得大于0.05。
3）波型
波型是指沿着轴向剖开后的波纹型式和形状，波纹管的波纹形状影响着波纹管的刚度、位移和承压能力。
按几何形状波型可分为U型、C型、S型、V型Ω型等。
4）波距和波厚
波距是波纹管及其波型结构的重要参数，影响波纹管的有效长度和性能。
波距的变化趋势是随内径的增加而增加，波距占内径的百分比则随内径的增加而减小。
因为内径小的波纹管成型困难，波距占内径的百分比应大些。
波纹管波厚是指外波纹部分轴向面上的最大宽度，在波距决定以后，波厚就直接影响波形角、波峰和波谷的圆角半径。
当波距和波厚确定后，不仅波形角已确定，波峰、波谷处的图角半径也就确定了。
5）波纹数和有效长度
波纹管波纹部分的轴向总长度称波纹管的有效长度，或称波纹管的工作长度。
波纹数和有效长度是紧密相关的两个参数。
为了保证波纹管工作时有可靠的稳定性，有效长度与外径之间的关系应小于等于1.3。
如果需要长的有效长度，可以用两个或两个以上的波纹管焊接起来，接成长的波纹管，也可以采用单波连续成形等方法直接成形长的波纹管。
对除金属软管之外的长波纹管，为了保证其结构稳定性，必须在波纹管的内部或外部设置导向零件。
2.金属波纹管的性能参数
1）最大压缩长度
在外力作用下，金属波纹管被压缩到波纹之间彼此互相紧密接触时的长度。
2）最大压缩位移
金属波纹管压缩到波纹之间相互紧密接触时所能产生的最大位移。
当波纹管达到最大压缩位移时，往往已产生了塑性变形，所以工作时不允许达到这一数值。
3）允许位移和工作位移
金属波纹管不产生塑性变形情况下所能达到的最大位移称允许位移，而工作过程的最大位移你工作位移。
为了保证波纹管在整个工作过程中性能稳定可靠和较高的使用寿命，工作位移般取允许位移的40%~50%。
4）耐压力和工作压力
波纹管在保持稳定状态或不产生塑性变形（如波距均匀性不破坏，波纹不歪斜等）条件下，能承受的最大静压力称波纹管的耐压力。
而工作压力指在整个工作过程中，承受的最大玉力为了保证波纹管工作时性能稳定可靠和具有较高的使用寿命，工作压力一般取耐压力的40%~50%。
5）破裂压力
引起波纹管管壁破裂损坏时的临界压力称破裂压力，它表征了波纹管的最大耐压强度。
在工作过程中，波纹管的工作压力远小于此压力。
6）刚度与灵敏度
刚度就是金属波纹管产生单位位移所需要的力或压力，而灵敏度则是刚度的倒数，即作用于波纹管上单位力或压力所产生的位移。
由于波纹管能承受集中力、压力和弯矩，所以它的刚度根据承受载荷的类别可分为集中力刚度、压力刚度和弯曲刚度。
其中以集中力刚度最为常用，把它简称为波纹管的刚度。
7）有效面积
它表征金属波纹管将压力转换为集中力的能力，有效面积是一个等效的面积，压力作用在这个面积上将产生相等的轴向力。
8）稳定性
金属波纹管在外力作用下，抵抗引起局部失稳或总体失稳的能力。
9）密封性
指金属波纹管在一定的内、外压差作用下保证不泄漏的性能，波纹管必须具有密封性。
10）寿命
金属波纹管的寿命，用波纹管直至不密封泄漏时为止的负荷变化次数表示。
寿命是一个多元函数．它和波纹管的工作位移、工作压力、工作介质、温度范围、刚度、频率、工艺因素、安装情况和材料特性等有关。
11）零位偏移
以自由长度为零位，在集中载荷作用下，将波纹管压缩到某一位移值，保持一分钟后，卸除载荷，这时以波纹管长度与自由长度作比较，其差值称零位偏移。
它与材料的性质以及位移量的大小有关。
12）弹性特性
金属波纹管某一点的变形与其负荷之间的关系称弹性特性。
弹性特性可以是线性的，也可以是非线性的。
波纹管弹性特性的非线性取决于它的几何形状和位移量。
线性偏差用非线性度值来表示，非线性度值是指实际的弹性特性曲线对直线的最大偏差与波纹管的最大变形之比。
13）滞后
金属波纹管的滞后，是在加载及卸载的倩况下绘制弹性特性曲线时出现的，弹性滞后值是由相同负荷作用下所测得的加载与卸载的最大位移差与最大位移之比来确定。
14）弹性后效
金属波纹管的弹性后效表现为波纹管的位移比所加的负荷来得迟。
例如，由于弹性后效的现象，仪表的指针在卸除负荷后不能立即回到零点。
3．金属波纹管的材料
金属波纹管的性能主要取决于制造波纹管的材料的质量和波纹管成形后的几何参数．波纹管的性能能否满足设计要求，很大程度上取决于这些材料的制造质量。
材料的畸变，焊接不均匀，成形后波形不规则和残余损伤等都能引起局部部位的高应力，从而导致波纹管过早的破坏。
波纹管材料的选择主要应考虑如下几点：
1）相容性
金属波纹管材料必须与相接触的工作介质和相连接的各种零件相容，因为壁厚很薄，很容易因点腐蚀和应力腐蚀而损坏波纹管的整体性。
清洗用的介质和清洗工序必须认真研究，因为在波纹管内波纹处，清洗和检查都比较困难。
2）温度
金属波纹管的工作温度范围为（-253~600）℃。
在高温下工作的波纹管所使用的材料要有足够的热稳定性。
工作温度升高，材料的弹性模量下降，从而导致波纹管的刚度、耐压力和疲劳寿命的降低。
在低温下使用的波纹管材料，必须有良好的低温性能。
在低温下，材料的脆性对表而缺陷十分敏感，因此，对材料的表面质量应严格控制。
3）使用寿命和应力
金属波纹管的承压能力受材料屈服强度的限制，而疲劳循环次数则受材料的疲劳寿命和结构稳定性的制约。
要求高寿命的波纹管应设计在弹性范围内工作，例如作仪表元件和轴密封用的波纹管。
4）制造技术
各种用于成形波纹管的材料．要求其塑性和焊接性能良好。
直径较小的波纹管通常用无缝管制造，而直径超过25mm的波纹管，可用板材或带材成形圆简后纵向缝焊，再成形波纹管。
对材料的附加考虑用于制造波纹管的材料，不论是管材、带材还是板材，根据波纹管使用性能要求，确定所需材料的厚度公差。
当刚度不是主要性能要求时，其壁厚公差可为厚度的+/-10%，当刚度要求较高时，其壁厚公差为厚度的+/-5%。
波纹管材料成形前的晶粒度应小于35拼um，晶粒的不均匀度不大于2级。
用于制造波纹管的材料，主要有不锈钢、锡青铜和铍青铜等。
奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti、OCr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2等）的力学性能、耐腐蚀性能好，用它制造的波纹管较多地用作隔离介质或密封元件。
锡青铜
锡青铜（QSn6.5-0.1、QSn6.5-0.4）有一定的弹性，工艺性能好，迟滞较小，疲劳强度高，有较好的耐腐蚀性，在仪表中应用较多。
铍青铜
铍青铜（QBe2）工艺性好，有较高的弹性和塑性，迟滞小，耐腐蚀性好，疲劳强度高，弹性温度系数小，用它制造的波纹管，一般用于要求较高的场合。
黄铜
黄铜（H80）塑性和工艺性能好，但弹性差，迟滞较大，用它制造的波纹管常与弹簧配合使用，一般用在要求不高的场合。
除了上述常用材料外，还有恒弹性合金Ni36CrTiAl（3J1）、高温合金因科镍718等。
材料的检验与验收要按有关标准进行。
进厂的材料要有质量证明书，材料的使用要准确无误，且具有可追溯性。
§三．金属波纹管的六大应用领域
金属波纹管的特点是在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下均能产生相应的位移，并具有耐压性、真空密封性、耐腐蚀性、温度稳定性和长期使用寿命。
因此，它在许多工业领域中得到广泛的应用。
其主要应用在以下几方面。
用于仪表中的弹性敏感元件
对于作为弹性敏感元件的波纹管的弹性特性有很高的要求。
用作弹性敏感元件的波纹管基本上是把压力变为位移输出或把压力变为集中力输出。
把压力变为集中力输出的波纹管变形很小或几乎没有位移，所以在波纹上产生的应力比输出位移的波纹管波纹上的应力要小，向弹性后效、滞后的影响可以说没有，因此，用力平衡式波纹管作弹性敏感元件的仪表的可靠性和精度可以很高。
这就是在测量仪表中，多用力平衡式波纹管作弹性敏感元件的原因，把压力变为位移输出的波纹管在波纹上会产生较大的压力，设计时应该注意，同时弹性后效、滞后对波纹管的弹性有一定的影响。
在仪表中作为弹性敏感元件用的波纹管，设计时波纹管的刚度尽量取小值。
利用波纹管在位移过程中内腔（或外部）容积的变化，可以用于温度控制和温度测量。
用于真空开关的真空密封
真空开关是在真空中进行电流通断的开关设备．它的主触头位于真空灭弧室中，波纹管是真空灭弧室中的关键元件，只有采用金属波纹管后才有可能从真空灭弧室外部用机械力使动触头运动，又能保持真空灭弧室外壳完全密封。
真空开关每一次通、断，都使波纹管进行一次大幅度的位移，大幅度且频繁的轴向位移容易使波纹管因疲劳而损坏。
波纹管是真空灭弧室外壳的一个重要组成部分，如果它损坏，则真空灭弧室的寿命便因漏气而终止了。
真空灭弧室的其它零件在正常运行中是不容易损坏的，所以波纹管的疲劳寿命也就决定了真空灭弧室的机械寿命。
此外，真空开关的触头开距与波纹管的实际轴向位移是相等的．所以波纹管的轴向允许位移量也就决定了所能获得的最大触头开距。
波纹管的疲劳寿命与它的结构和所用材料有关，也与使用条件有很大关系。
应用在真空开关的波纹管
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