[發明專利]一種基于電磁吸引力的管件成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201710214306.0
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106944527B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 熊奇;唐紅濤;黃浩;邱立;江進波;鄧長征
• 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

一種基于電磁吸引力的管件成形裝置及方法，金屬管件的端部固定，在金屬管件成形區域外部套加螺線管成形線圈并固定，螺線管成形線圈與金屬管件之間存在成形間隙，所述螺線管成形線圈連接放電電路。放電電路用于在所述螺線管成形線圈內施加一個寬脈寬脈沖電流，在該寬脈寬脈沖電流峰值處再施加一個窄脈寬電流，使得合成的電流擁有較緩的上升沿和較陡的下降沿。金屬管件在合成電流上升沿時受到排斥力的作用，在合成電流下降沿時受到吸引力的作用，吸引力遠大于排斥力；金屬管件的成形區域向置于金屬管件外部的螺線管成形線圈方向運動。本發明可以改變現有的電磁力作用方式，打破現有技術局限，擴大管件電磁成形的應用范圍,以適應不同加工工件的需求。

技術領域

本發明屬于金屬成形制造領域，特別涉及一種基于電磁吸引力的管件成形裝置及方法，主要用于金屬管件的成形加工。

背景技術

電磁成形是一種高能率、高速率的脈沖成形技術，相較于準靜態成形有成形速度快、成形質量高、能有效的改善坯料的成形能力、清潔無污染等顯著優點。所以，在航天、航空、汽車等制造業的輕量化進程中有舉足輕重的作用。其中，鈦合金、鋁合金、鎂合金等輕質合金為輕量化的首選材料。但這些輕質合金在室溫下的成形塑性差，傳統的成形方法容易出現起皺和回彈；甚至受合金自身的拉延性限制，局部位置會產生裂紋。而電磁成形技術可以在室溫下顯著提高上述合金的成形能力，能節約大量的生產成本。

現有的電磁成形技術是通過脈沖電源放電，使得在成形線圈中流入一強脈沖電流，在線圈周圍空間產生一個脈沖磁場，進而使得坯料中產生感應渦流；成形線圈中的脈沖電流與金屬坯料中的感應渦流方向相反，相互受到排斥力的作用。該排斥力驅動坯料向遠離成形線圈的方向的運動，從而發生塑性變形實現坯料的成形加工。金屬坯料在成形過程中變形時間短，與成形線圈沒有接觸；使得成形后的皮料表面質量高。

現有的管件電磁成形技術中，電磁力的作用方式主要為排斥力，作用方式單一；同時，當微小管件有脹形需求時，由于電磁力的作用方式為排斥力，很難繞制可置于管件內的線圈，使得其應用場景受限。此外，在異種金屬管件復合中，在內管為高導電率金屬管件的情況下，現有的方法雖可實現管件復合，但是成形質量差，成形位置不穩定；還會受到管件長度的制約。

現有的電磁成形根據坯料的形狀主要分為板件成形和管件成形兩類；其中管件又以設備工裝簡單，能量利用率高而廣泛應用。但現有的管件成形仍受到坯料和線圈尺寸的限制，針對小管件的脹形成形困難，使得其應用場景受限。

發明內容

針對現有的小管件成形技術難點，為了擴大金屬管件電磁成形的應用范圍，本發明提供一種基于電磁吸引力的管件成形裝置及方法，可以改變現有的電磁力作用方式，打破現有技術局限，擴大管件電磁成形的應用范圍,以適應不同加工工件的需求。

本發明采取的技術方案為：

一種基于電磁吸引力的管件成形裝置，金屬管件的端部固定，在金屬管件成形區域外部套加螺線管成形線圈并固定，螺線管成形線圈與金屬管件之間存在成形間隙，所述螺線管成形線圈連接放電電路。放電電路用于在所述螺線管成形線圈內施加一個寬脈寬脈沖電流，在該寬脈寬脈沖電流峰值處再施加一個窄脈寬電流，使得合成的電流擁有較緩的上升沿和較陡的下降沿。金屬管件在合成電流上升沿時受到排斥力的作用，在合成電流下降沿時受到吸引力的作用，吸引力遠大于排斥力；金屬管件的成形區域向置于金屬管件外部的螺線管成形線圈方向運動。

所述金屬管件端部采用機械結構或液壓結構固定；金屬管件成形區域外部套加螺線管成形線圈采用機械結構或液壓結構固定。

所述金屬管件內部設有管內模具，管內模具盡可能的填充金屬管件的內部空間，管內模具用來限制所述金屬管件在受到排斥力時，向遠離螺線管成形線圈的方向運動。

所述金屬管件為鋁合金管件、鎂合金管件、或者表面噴涂高導電率涂層的鈦合金管件。

所述螺線管成形線圈設置在管外模具的凹腔內。