[發明專利]一種金屬材料的電磁熱成形方法及裝置

有效

• 申請號: 201810503570.0
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108580642B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 韓小濤;吳澤霖;宋玉元;傅俊瑜;諶祺;曹全梁;李亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21D37/16;H02M9/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種金屬材料的電磁熱成形裝置，其特征在于，包括：脈沖電流源(1)、成形模具(6)、成形線圈(4)、線圈壓塊(10)以及開關(3)；

所述成形模具(6)與所述成形線圈(4)之間用于放置待成形樣件；所述脈沖電流源(1)的第一輸出端用于與所述待成形樣件的第一端連接，所述成形線圈(4)的第一端及所述開關(3)的第一端用于與所述待成形樣件的第二端連接，所述成形線圈(4)的第二端與所述開關(3)的第二端及所述脈沖電流源(1)的第二輸出端連接；

所述脈沖電流源(1)，用于在所述開關(3)閉合時，為所述待成形樣件提供脈沖電流并加熱所述待成形樣件，在所述開關(3)斷開時，為所述成形線圈(4)及所述待成形樣件提供脈沖電流，以通過所述成形線圈(4)為所述待成形樣件提供電磁成形力；

所述成形模具(6)，用于約束所述待成形樣件的成形形狀；所述線圈壓塊(10)，用于防止所述成形線圈(4)受反作用力而彈起。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：樣件壓邊圈(9)，所述樣件壓邊圈(9)，用于放置在所述待成形樣件上表面邊緣，以防止所述待成形樣件在受力趨近于所述成形模具(6)后邊緣部分起皺。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：絕緣層(7)，所述絕緣層(7)用于將所述待成形樣件與所述成形模具(6)及所述樣件壓邊圈(9)絕緣。

4.根據權利要求1至3任意一項所述的裝置，其特征在于，所述成形線圈(4)采用多匝多層、多匝單層、單匝多層、單匝單層的螺旋線圈及平行于所述待成形樣件的單根導電導線中的任一種構成方式。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述成形線圈(4)為螺旋線圈時，應使所述成形線圈(4)所環流的電流所在平面與所述待成形樣件流過的電流所在的直線平行。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述脈沖電流源(1)包括充電機、二極管、n個充電開關、n個儲能電容器、n個放電開關、n個放電二極管、續流二極管及保護電阻；

所述充電機的正極端與所述二極管的正極端連接，所述二極管的負極端分別與所述n個充電開關中的各充電開關的第一端連接；所述n個充電開關中的各充電開關的第二端分別與所述n個儲能電容器中各儲能電容器的第一端及所述n個放電開關中各放電開關的第一端一一對應連接；所述n個放電開關中各放電開關的第二端分別與所述n個放電二極管中各放電二極管的正極端一一對應連接，所述n個放電二極管中各放電二極管的負極端均與所述續流二極管的負極端連接，所述續流二極管的正極端與所述保護電阻的第一端連接，所述保護電阻的第二端分別與所述n個儲能電容器中各儲能電容器的第二端連接，并與所述充電機的負極端連接。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述脈沖電流源(1)，用于通過所述充電機，在所述n個充電開關中各充電開關的通斷控制下選擇性地對所述n個儲能電容器中對應的儲能電容器進行充電；并在放電過程中，在所述n個放電開關中各放電開關的通斷控制下按照任意時序獨立放電。

8.一種基于權利要求6或7所述的金屬材料的電磁熱成形裝置的電磁熱成形方法，其特征在于，包括：

將待成形樣件放置于所述成形線圈(4)與所述成形模具(6)之間，通過所述充電機，在所述n個充電開關中各充電開關的通斷控制下選擇性地對所述n個儲能電容器中對應的儲能電容器進行充電；

在所述n個放電開關中各放電開關的通斷控制下選擇性地按照任意時序獨立放電，首先閉合所述開關(3)僅為所述待成形樣件提供電流，使得所述待成形樣件升到目標溫度區間，然后斷開所述開關(3)，為所述待成形樣件及所述成形線圈(4)提供脈沖電流，使得所述成形線圈(4)在所述待成形樣件所在區域產生脈沖磁場，以使所述待成形樣件中的脈沖電流與所述成形線圈(4)產生的脈沖磁場相互作用產生用于驅動所述待成形樣件發生變形的電磁力，使所述待成形樣件受所述電磁力發生形變，向所述成形模具(6)趨近成形。