[發明專利]一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201710240757.1
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106944528B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 邱立;余一杰;熊奇;鄧長征;肖遙;江進波;李亮
• 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: 成鋼

本發明涉及一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法，它包括電容器電源、主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊和放電開關；所述主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊采用分區域模塊化共同構成驅動線圈；所述主線圈模塊用于產生感應渦流及徑向電磁力；所述輔線圈模塊用于產生及調節軸向電磁力；所述柔性線圈模塊用于調節徑向電磁力。可為金屬管件提供可控的徑向電磁力和軸向電磁力，消除端部效應，使工件變形更加均勻，提高工件成形性能。

技術領域

本發明屬于金屬成形制造領域，特別涉及一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法，主要用于金屬管件的成形加工。

背景技術

輕量化是航空、航天、汽車等工業領域實現節能減排的重要技術手段之一，而實現輕量化的主要途徑是采用高性能鋁合金、鈦合金、鎂合金等輕質合金材料。輕質合金材料成形困難是限制其廣泛應用的主要因素，電磁成形技術因其高速率成形特點，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。

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，本發明提出的技術方案是主要針對金屬管件電磁成形。現有的電磁成形專利，如U. S. patent 6,047,582，線圈與金屬管件的作用力主要為徑向電磁力，金屬管件以徑向脹形為主；專利CN201310336158.1“徑向與軸向雙向加載式金屬管件電磁成形方法及裝置”，提供了一種徑向與軸向雙向加載式金屬管件電磁成形方法，利用脈沖電流在金屬管件中產生感應渦流，同時在金屬管件區域內產生徑向磁場和軸向磁場；徑向磁場與感應渦流相互作用產生軸向電磁力作用于金屬管件，軸向磁場與感應渦流相互作用產生徑向電磁力作用于金屬管件；金屬管件在軸向電磁力的作用下發生軸向變形，同時在徑向電磁力的作用下發生徑向變形。這一方法雖然能在工件中同時產生徑向電磁力與軸向電磁力，但其電磁力的可控性差，導致工件成形性能差。

綜上，現有管件電磁成形技術中，電磁力通常僅為徑向電磁力方向，加載方式單一；同時，當管件電磁脹形時，管件因為變形，半徑增大，管壁減薄，加工工件的成形性能降低。另外，徑向與軸向雙向加載式金屬管件電磁成形方法雖然為工件提供了徑向與軸向雙向加載，但其徑向電磁力與軸向電磁力可控性差，特別地徑向電磁力存在端部效應，導致工件脹形時兩端變形量明顯小于工件中部，嚴重時將導致工件容易壓扁、畸形。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供了一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法，可為金屬管件提供可控的徑向電磁力和軸向電磁力，消除端部效應，使工件變形更加均勻，提高工件成形性能。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置，它包括電容器電源、主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊和放電開關；所述主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊采用分區域模塊化共同構成驅動線圈；

所述主線圈模塊用于產生感應渦流及徑向電磁力；

所述輔線圈模塊用于產生及調節軸向電磁力；

所述柔性線圈模塊用于調節徑向電磁力。

所述輔線圈模塊包括多個子線圈，其在徑向方向分布式排列；它包括第一輔線圈模塊子線圈和第二輔線圈模塊子線圈；所述輔線圈模塊位于主線圈模塊以及輔線圈模塊的兩端；其中不同的所述輔線圈的子線圈繞組截面積不同，能夠實現不同脈沖電流密度的加載。

所述柔性線圈模塊和主線圈模塊軸向重合布置且多個子線圈在軸向和徑向雙向分布式排列，軸向排列的子線圈數量不少于3個。

所述柔性線圈模塊包括關于成形工件中平面對稱布置的第一柔性線圈模塊子線圈、第二柔性線圈模塊子線圈、第三柔性線圈模塊子線圈、第四柔性線圈模塊子線圈和第五柔性線圈模塊子線圈；其中不同的所述柔性線圈模塊子線圈的繞組截面積不同，能夠實現不同脈沖電流密度的加載。

所述主線圈模塊和柔性線圈模塊可集成為一凹型線圈。