[發(fā)明專利]一種金屬件電磁吸引成形裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811638823.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109702072B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 曹全梁;杜立蒙;韓小濤;黎鎮(zhèn)浩;歐陽少威;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
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發(fā)明公開了一種金屬件電磁吸引成形裝置，包括：電磁成形模塊和控制電路；電磁成形模塊用于產生成形驅動磁場和在板管件中感應出渦流，進而產生電磁力驅動板件發(fā)生變形；控制電路用于調控電磁成形模塊中的電流波形，形成上升沿較緩、下降沿較陡的電流，來實現(xiàn)成形過程中電磁力方向的調控。金屬板管件在電流快速下降階段會產生很大的吸引力從而可實現(xiàn)吸引式成形。通過本發(fā)明實現(xiàn)了單電源?單線圈下金屬板管件的電磁吸引成形，無須任何時序配合裝置，有效簡化了傳統(tǒng)金屬板管件吸引成形工藝的同時大幅降低了經濟成本。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬板管件成形領域，更具體地，涉及一種基于單電源-單線圈的金屬板管件電磁吸引成形裝置。

背景技術

電磁成形是一種利用脈沖電磁功率實現(xiàn)金屬胚料成形的方法，因其具有高速率、高能率的特點，特別適合輕質航空材料(如鋁合金)的加工。

電磁成形的原理是利用板料中的電流在磁場受到的洛倫茲力實現(xiàn)成形工藝。電磁成形按照電磁力的方向可以分為排斥式和吸引式。傳統(tǒng)的電磁成形以排斥式為主，目前已有大量的實驗研究和可觀的商業(yè)化應用案例，而吸引式電磁成形提出的時間較晚，研究較少，并且由于其實現(xiàn)過程往往需要多級線圈、多個電源的多時空配合，實現(xiàn)難度較大。但吸引式成形在金屬件凹陷修補和小尺寸板管件塑形方面有著重要的應用前景。

在原理上，實現(xiàn)吸引式成形需要在成形線圈和金屬工件中產生同向的電流。一種有效的方式是通過實現(xiàn)線圈中電流的快速下降從而在金屬胚料上感應出同相電流。如文獻1 《Electromagnetic attractive forming of sheet metals by means of a dual-frequency discharge current:design and implementation》中提到的采用雙電源來實現(xiàn)電流的快速下降波形，具體做法是采用兩套電源，首先在成形線圈中通入長脈寬電流，在電流達到峰值時刻，再通入反向的短脈寬電流，此時線圈中的電流大小快速下降，金屬胚料上感應出與線圈中同向的電流，從而實現(xiàn)吸引式的電磁成形。專利公開號為CN 206763690U的文獻2中介紹的金屬管件的吸引力成形裝置，包括線圈、集磁器、管件和模具等。該裝置管件位于線圈內部，亦采用與文獻1類似的雙頻率式放電電流波形，在電流下降階段管件中可感應出與線圈同方向的電流，電磁力表現(xiàn)為吸引力，從而實現(xiàn)管件的脹形。

上述方法的缺點在于：(1)裝置方面，需要兩套脈沖電源提供電流，設備占地面積大，且成本高昂。(2)實現(xiàn)過程方面，需要精確的時序控制，一方面需要高水平的控制系統(tǒng)，另一方面對開關的相應速度提出了很高的要求，進一步的提高了實現(xiàn)難度和成本價格。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬板管件電磁吸引成形裝置，旨在解決現(xiàn)有技術中由于采用多電源多線圈系統(tǒng)所導致的時序配合難和成本高昂等問題。

本發(fā)明提供了一種金屬件電磁吸引成形裝置，包括：控制電路和電磁成形模塊；所述電磁成形模塊用于在成形線圈和工件之間產生電磁力，促使待成形工件發(fā)生塑性變形；所述控制電路與所述電磁成形模塊連接，所述控制電路用于通過給所述電磁成形模塊中成形線圈通以設定波形的電流來實現(xiàn)成形過程中電磁力方向的調控。

更進一步地，所述控制電路包括：儲能單元、續(xù)流單元和負載單元；儲能單元的一端與電磁成形模塊中成形線圈的一端連接，儲能單元的另一端接地；續(xù)流單元和負載單元并聯(lián)后一端與電磁成形模塊中成形線圈的另一端連接，并聯(lián)后的另一端接地。

其中，儲能單元為電容器，所述電容器的容值應當在幾十微法到幾十毫法之間可調。

其中，續(xù)流單元包括：串聯(lián)連接的續(xù)流二極管和可調電阻，所述可調電阻的阻值應當在零到幾歐之間可調。