[發明專利]基于脈沖電磁力的鋁合金空心板件加工方法

有效

• 申請號: 202210228201.1
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114535395B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 熊奇;朱鑫輝;趙翔;楊猛;周麗君;劉向宜
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21D11/20;B23K31/02;B21D53/88
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 高陽

一種基于脈沖電磁力的鋁合金空心板件加工方法，步驟為：選擇兩塊符合所需生產規格的鋁合金板件進行退火預處理操作，搭建加工平臺后，組裝連接三組脈沖電源發生裝置；向第三線圈組通通入長脈寬電流，當在長脈寬電流達到峰值時，向第一線圈組和第二線圈組通入短脈寬電流進行并聯運行，在第三組線圈產生的背景磁場與第二組線圈產生的感應渦流相互作用下使下板件受吸引力成形；在第三線圈組、第二線圈組產生的背景磁場和第三線圈組產生的感應渦流相互作用下，給上板件提供排斥力；上板件邊緣受排斥力產生變形，并與下板件邊緣高速碰撞形成封閉區域；兩種電磁力同步加載形成封閉的空心鋁合金板件。本發明利用電磁成形提高材料的應變速率，不僅可以提高材料的成形極限，吸引力與排斥力共同作用形成空心腔體可使整個成形效率變得高效。

技術領域

本發明屬于鋁合金空心板件加工技術領域，特別涉及一種基于脈沖電磁力的鋁合金空心板件加工方法。

背景技術

目前，空心板件大量應用于汽車，航空航天等領域，以滿足這些行業對輕量化的需求。其中采用鋁、鎂等輕質合金所制造的空心板件更是發展的前沿和熱點，常用的空心板件加工技術，如軋制，沖壓后鍛造，SPF/DB(超塑成形/擴散連接)技術等還存在大量不足，在實際生產加工中非常低效。總結起來，目前使用的技術在空心板件的成形方面存在下列不足：

1、傳統的軋制，沖壓，鍛造等方法采用兩塊板件分別成形再進行焊接的方式組成空心件，工序繁瑣，且其加工過程中材料應變速率較低，特別對于鋁、鎂等輕質合金，其在低應變速率下成形極限較低，這些加工方式極易導致零件未達到目標形狀時，就發生破裂；同時，零件從冷沖壓模具卸載后的回彈會比較大，構件抗凹性低，且容易產生扭曲、變形、起皺等現象，精度難以控制，也影響后續的焊接工藝。

2、SPF/DB工藝采用兩塊板件疊加放置于特殊設計的模具，以氣壓在需要產生空心結構的部位吹氣實現材料的超塑性脹形，在需要焊接的部位同樣用氣壓提供壓力進行擴散連接。該工藝解決了軋制、沖壓等工藝成形易破裂的問題。但無論是超塑性成形還是擴散連接都存在苛刻的工藝要求和顯著的瓶頸。首先是兩者均要求高溫環境，需要大量的熱源；其次，兩者均在極低的應變速率下完成，導致成形周期長達數小時甚至數十小時；最后，由于采用了氣壓，需要模具進行特別設計，以滿足氣密性的要求，導致模具設計極其復雜且制造昂貴。現有的成形技術如SPF/DB不能滿足目前的工業制造需求，雖然成形率高，但由于其制作工藝復雜，如其往往需要氣體沖壓，需要高溫高壓環境等，對環境，設備，加工者等要求較高，導致成本很高，成形普遍耗時過多。目前的SPF/DB專利例如：專利CN109226952A——空心結構成形方法，在兩個板件之間涂覆止焊劑并疊層，再升溫至擴散連接溫度隨后加壓完成連接，再對板件進行封焊。但目前此技術遭遇較大的瓶頸，無論是超塑性成形還是擴散連接都存在苛刻的工藝要求和顯著的瓶頸。且SPF/DB技術步驟復雜，成形周期長，成形周期長達數小時甚至數十小時；SPF/DB技術也需要氣密性較高的模具，導致模具設計極其復雜且制造昂貴。

發明內容

鑒于背景技術所存在的技術問題，本發明所提供的基于脈沖電磁力的鋁合金空心板件加工方法，本發明利用電磁成形提高材料的應變速率，不僅可以提高材料的成形極限，還可使整個成形效率變得高效，且成形過程即可完成空心件成形和焊接工藝，節省工序。

為了解決上述技術問題，本發明采取了如下技術方案來實現：

一種基于脈沖電磁力的鋁合金空心板件加工方法，包括以下步驟：

步驟1：選擇兩塊符合所需生產規格的鋁合金板件進行退火預處理操作，所述的兩塊鋁合金板件包括上板件和下板件；

步驟2：搭建加工平臺：所述的加工平臺包括第一線圈組，第一線圈組下方設有第二線圈組，第二線圈組下方設有第三線圈組，第一線圈組和第二線圈組之間用于設置模具和上板件和下板件；

步驟3：選擇三組電容器，并組裝連接三組脈沖電源發生裝置；