[發明專利]一種高效率板件電磁成形方法及裝置

有效

• 申請號: 201610377626.3
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105880348B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 邱立;余一杰;聶小鵬;楊雨琪;王紫薇;蘇攀;肖遙;鄧長征;吳訓松;謝海龍;曹新陽
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本發明屬于金屬成形制造領域，特別涉及一種高效率板件電磁成形方法及裝置，主要用于金屬板件的成形加工。

背景技術

輕量化是航空航天、汽車工業等領域實現節能減排的重要技術手段。而實現輕量化的主要途徑是采用輕質合金材料，高性能鋁合金、鈦合金、鎂合金成為現代航空航天、汽車工業等實現輕量化的首選材料。然而，輕質合金材料在室溫下成形塑性較低，局部拉延性差，容易產生裂紋，回彈較大，采用傳統加工工藝進行加工效果并不理想。某航天用鋁質方盒零件，采用拉深成形時，需要5次拉深，期間還需增加多次退火工藝以消除加工硬化；生產周期長、成本高，且成品率較低。電磁成形是一種高速率脈沖成形技術，能大幅改善金屬材料成形性能，是解決輕質合金成形困難的有效手段之一。通過電容器電源對驅動線圈放電，在驅動線圈內產生一強脈沖電流，同時在金屬板件（位于驅動線圈附近）中感應渦流；線圈電流和工件渦流之間的相互電磁力，驅動金屬板件加速并發生塑性變形，進而實現對工件的成形加工。整個電磁成形過程為毫秒級，電磁能瞬間釋放，工件成形速度一般超過300 m/s。與傳統加工工藝相比，電磁成形具有兩大優勢：一是高應變率（10³-10⁵s^-1），可提高材料塑性變形能力，使材料成形極限提高5-10倍；二是非接觸施力，成形件表面質量高，僅需要單模具，能減少變形過程中的應力集中。

電磁成形按加工工件類型，主要分為板材電磁成形和管件電磁成形，現有板件電磁成形技術中，單次成形只能加工一個工件，加工效率低下。現有的電磁成形專利，如專利“板材動圈電磁漸進成形方法及其裝置（CN1821910）”，其采用小型驅動線圈在大型工件局部產生電磁力，再通過計算機控制驅動線圈運動軌跡，可實現大型板材的電磁加工。這一專利的加工效率低，加工一個工件需要多次成形才能完成。專利“多級多向電磁成形方法及裝置（CN102248059A）”，通過多級多向電磁成形的方式加速工件，實現更長時間范圍和更大空間范圍內的成形加工制造，有效提高工件的成形深度。這一專利實現的是加工程度的提升，只對單個工件實現加工。

發明內容

為了提高板件電磁成形的效率，本發明提供一種高效率板件電磁成形方法及裝置，將待加工的金屬板件首尾相連組成多邊形導電回路，實現了多個金屬板件同時加工的功能，可大大提升電磁成形的利用率和效率。

本發明所采用的技術方案是：

一種高效率板件電磁成形方法，將待加工的金屬板件通過導體觸頭裝置首尾相連組成多邊形導電回路；

根據成形要求，在金屬板件變形側安裝相同或不同的模具；

通過加載的脈沖電流，在多邊形導電回路中產生感應電流；

脈沖電流與感應電流之間的脈沖電磁力，驅動金屬板件加速并進入模具4，實現多個金屬板件的同時加工。

多邊形導電回路的邊數大于等于三。

多邊形導電回路是正多邊形或非正多邊形。相同金屬板件采用相同模具同時加工板件時,采用正多邊形；其他情況根據實際情況采用非正多邊形。

一種高效率板件電磁成形裝置，包括驅動線圈、金屬板件、導體觸頭裝置，相鄰金屬板件之間采用導體觸頭裝置連接，導體觸頭裝置包括導體觸頭與端部緊固環。

導體觸頭的數量等于多邊形導電回路的邊數，導體觸頭表面設有鍍銀層。將待加工的金屬板件首尾相連組成多邊形導電回路時,導體觸頭的數量剛好等于多邊形導電回路的邊數，同時為了使金屬板件與導體觸頭充分接觸，需在導體觸頭表面設鍍銀層。

端部緊固環為一多邊形環；端部緊固環的邊數等于多邊形導電回路的邊數；端部緊固環采用絕緣材料制成。端部緊固環的作用是使多邊形導電回路構成一個整體，但又希望在其中不產生感應電流，故端部緊固環采用絕緣材料制成，如環氧板等。

驅動線圈與金屬板件之間設置有磁場變換裝置。

無磁場變換裝置時，驅動線圈為一與多邊形導電回路吻合的多邊形驅動線圈。為了使多邊形導電回路的感應電流最大，在無磁場變換裝置時，驅動線圈應為與多邊形導電回路吻合的多邊形驅動線圈。

有磁場變換裝置時，驅動線圈為一圓柱驅動線圈。有磁場變換裝置時，為簡單方便，將驅動線圈設置為一圓柱驅動線圈，同時使磁場變換裝置內表面與驅動線圈吻合，外表面與多邊形導電回路吻合，達到最高效率的磁場傳遞效率。

磁場變換裝置包括一鍍銅或銀的開環不銹鋼、開環不銹鋼上設有1mm至2mm的氣隙。開環的目的是為了實現磁場變換，氣隙采用1-2mm是為了使其環向足夠的均勻。