[發明專利]異種金屬桿與金屬板結構件連接的磁脈沖成形設備及方法

有效

• 申請號: 201410076753.0
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103831578A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 于海平;李春峰;孫立超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23P11/00
• 分類號: B23P11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

1.一種異種金屬桿與金屬板結構件連接的磁脈沖成形設備，其特征在于：所述磁脈沖成形設備包括磁脈沖控制電路（1）、壓板一（3）、絕緣線圈骨架（4）、線圈（5）、驅動塊（7）、絕緣套（8）、金屬導套（12）及壓板二（11）；

所述線圈（5）置于壓板一（3）的上端面，線圈（5）為絕緣線圈，線圈（5）被灌封在絕緣線圈骨架（4）中，絕緣線圈骨架（4）與壓板一（3）的上端面固接，所述驅動塊（7）設置在絕緣線圈骨架（4）上端面，所述金屬導套（12）固定在驅動塊（7）上端面，驅動塊（7）的中心處設有通孔，所述磁脈沖控制電路（1）的一個輸出端與線圈（5）的一接線端相連，線圈（5）的另一接線端從絕緣線圈骨架（4）內伸出，并進入驅動塊（7）的通孔內與驅動塊（7）固接，金屬導套（12）內嵌有絕緣套（8），壓板二（11）設置在金屬導套（12）的正上方，磁脈沖成形前，將所述金屬桿（9）的下端嵌入絕緣套（8）內，金屬桿（9）的正上方水平設置金屬板結構件（10），金屬板結構件（10）的上端面與壓板二（11）下端面緊密接觸，線圈（5）的所述另一接線端與金屬桿（9）下端面緊密電連接，磁脈沖控制電路（1）的另一個輸出端與所述金屬板結構件（10）相連。

2.根據權利要求1所述異種金屬桿與金屬板結構件連接的磁脈沖成形設備，其特征在于：所述磁脈沖控制電路（1）包括高壓變壓器（1-1）、整流器（1-2）、限流電阻器（1-3）、高壓開關（1-4）、高壓脈沖電容器（1-5）及交流電源（1-6）；

所述高壓變壓器（1-1）的次級線圈（1-1-1）的一端與整流器（1-2）的陽極相連，整流器（1-2）的陰極與限流電阻器（1-3）的一端相連，限流電阻器（1-3）的另一端與高壓脈沖電容器（1-5）的正極和高壓開關（1-4）的正極相連，高壓開關（1-4）的負極作為磁脈沖控制電路（1）的所述一個輸出端，高壓變壓器（1-1）的次級線圈（1-1-1）的另一端與電源地、高壓脈沖電容器（1-5）的負極相連并作為磁脈沖控制電路（1）的所述另一個輸出端，高壓變壓器（1-1）的初級線圈（1-1-2）的兩端與交流電源（1-6）的兩端相連。

3.根據權利要求1或2所述異種金屬桿與金屬板結構件連接的磁脈沖成形設備，其特征在于：所述壓板一（3）為玻璃絲布環氧樹脂層壓板。

4.一種利用權利要求2所述磁脈沖成形設備實現異種金屬桿與金屬板結構件連接的方法，其特征在于：所述方法步驟是：

步驟一：高壓脈沖電容器（1-5）充電；在所述磁脈沖成形設備內部，外網電壓經高壓變壓器（1-1）升壓后，電壓升至1000～5000伏，通過整流器（1-2）把工頻交流電變成直流電，再經過限流電阻（1-3）對高壓脈沖電容器（1-5）進行直流充電，高壓脈沖電容器（1-5）電容量為800～4000微法，當充電到預定電壓值后斷開由高壓變壓器（1-1）、整流器（1-2）、限流電阻（1-3）及高壓脈沖電容器（1-5）組成的充電電路，所述預定電壓值為1000～5000伏；

步驟二：高壓脈沖電容器（1-5）放電；先將金屬桿（9）的上端面與金屬板結構件（10）的待接觸面緊密接觸，接通高壓開關（1-4），存儲在高壓脈沖電容器（1-5）中的電荷通過連接線經線圈匝線放電；

步驟三：異種金屬連接桿（9）和金屬板結構件（10）連接；根據平板磁脈沖成形工藝原理，經線圈匝線放電的幅值為10～100kA、周期為50～500微秒的脈沖大電流流經線圈（5）產生的瞬態變化磁場在驅動塊（7）表層產生感應電流，即渦流，該渦流與線圈（5）和驅動塊（7）間隙內磁場相互作用，產生推動驅動塊（7）向上運動的脈沖磁場力，該脈沖磁場力產生的脈沖沖擊載荷通過驅動塊（7）和金屬桿（9），作用于金屬桿（9）和金屬板結構件（10）的接觸面上，同時，流經線圈（5）的幅值為10～100kA、周期為50～500微秒的脈沖大電流經金屬桿（9）、金屬桿（9）和金屬板結構件（10）接觸面、金屬板結構件（10）和引線，回到高壓脈沖電容器（1-5）負極，由此，在脈沖沖擊載荷和脈沖大電流的共同作用下，使金屬桿（9）與金屬板結構件（10）接觸面的氧化層破壞，在所述接觸面產生瞬時熱效應，進而產生塑性變形，從而實現了異種金屬連接桿（9）與金屬板結構件（10）連接。