[發明專利]一種變截面金屬管材電磁脹形裝置及方法

在審

• 申請號: 201810513808.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108421874A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 范治松;馮志鋒;呂楓;鄧將華;黃佳成
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種變截面金屬管材的電磁脹形裝置及方法，包括待成形金屬管材和電源系統，所述待成形金屬管材的左、右兩端分別套設有一套筒，所述套筒內部設置有一凸臺，所述凸臺的一端伸入待成形金屬管材的內部并安裝有感應棒，所述電源系統通過導線分別與待成形金屬管材兩端的套筒連接。本發明利用自由脹形原理來實現變截面金屬管材成形，結構簡單、合理，通過對金屬管材施加電流，來實現金屬管材在任意位置處的截面變徑。此外，本發明還可以采用模具結構來精確控制變截面金屬管材的成形。

技術領域：

本發明涉及一種變截面金屬管材電磁脹形裝置及方法。

背景技術：

液壓脹形技術制造中空薄壁管零件具有工序少、成本低、重量輕、強度和剛度好等優點，我國船舶艦艇、航空航天、汽車制造的迅猛發展，用于焊接變徑管結構件的需求越來越多，在各種制造業中逐漸得到了廣泛應用。但采用常規液壓成形技術生產汽車機架、發動機架等軸向尺寸大的異形截面中空件時，由于摩擦阻力大再加上模具幾何結構的阻礙導致軸向補料困難，容易引起管件過度減薄而破裂或填充性不好等缺陷。

電磁脈沖成形技術能提高材料成形極限,并且具有易于精確控制,成形速度快,成形工件精度高的特點。電磁成形技術主要應用于航空航天、船舶艦艇、武器裝備和汽車制造等領域，具體在管材的塑性加工，尤其是脹管工藝上應用較多，所以，電磁成形在變徑管的塑性成形上具有極大優勢。

傳統的電磁成形過程一般是利用線圈對金屬管材產生電磁排斥力進行成形，如中國專利公開號為CN103406418A的文獻介紹的管材電磁成形裝置成形時在線圈中通過電流，工件受磁場作用產生渦流，線圈與工件之間由于電磁場作用產生排斥力推動工件向模具運動使工件貼緊模具，以此成形工件。現有的金屬管件電磁成形方法存在的主要問題有：（1）電磁成形中電容最大容量有限，僅適用于導電性能好、機械強度較低的金屬(如銅、鋁合金)，且金屬管件的管壁厚度一般小于3mm；（2）線圈與管件位置相對固定，管件脹形或縮徑時，為了產生相應的電磁力，需要改變線圈與工件間的相對位置；（3）管件脹形要將線圈置于管材內部，用于產生電磁斥力，達到金屬管件脹形目的。這種方法只能成形有一定直徑的管材，當金屬管材直徑較小時，采用線圈結構來成形就比較困難，且線圈制作成本較高。

發明內容：

本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種變截面金屬管材電磁脹形裝置及方法，結構簡單、合理，直接對金屬管材施加電流，可實現金屬管材在任意位置處的截面變徑，解決高機械強度、低導電率和壁厚大的變截面金屬管材成形。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種變截面金屬管材電磁脹形裝置，包括待成形金屬管材和電源系統，所述待成形金屬管材的左、右兩端分別套設有一套筒，所述套筒內部設置有一凸臺，所述凸臺的一端伸入待成形金屬管材的內部并安裝有感應棒；所述電源系統通過導線分別與待成形金屬管材兩端的套筒連接。

進一步的，所述套筒為金屬材料，套筒的一端具有用以套設在待成形金屬管材外側的第一盲孔，套筒的另一端具有第二盲孔，導線通過螺釘壓緊在第二盲孔內部。

進一步的，所述凸臺為絕緣材料，凸臺成T形狀，凸臺的一端通過螺釘固聯在第一盲孔的孔底，另一端開設有沿徑向貫穿的并用以安裝感應棒的通孔，所述通孔中放置絕緣墊片來固定感應棒。

進一步的，所述感應棒為高導電率材料，感應棒與待成形金屬管材之間設有間隙。

進一步的，所述感應棒與待成形金屬管材之間設有絕緣層。

進一步的，所述待成形金屬管材為高導電率材料或低導電率材料。

進一步的，所述電源系統包括充電電源、變壓器、整流硅堆、限流電阻、儲能電容器以及閉合開關；所述充電電源、變壓器、整流硅堆、限流電阻以及儲能電容器形成充電回路；所述儲能電容器、閉合開關、套筒、凸臺、感應棒以及待成形金屬管材形成放電回路。