CN102248059B - 多级多向电磁成形方法及装置 - Google Patents

多级多向电磁成形方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102248059B
CN102248059B CN 201110162641 CN201110162641A CN102248059B CN 102248059 B CN102248059 B CN 102248059B CN 201110162641 CN201110162641 CN 201110162641 CN 201110162641 A CN201110162641 A CN 201110162641A CN 102248059 B CN102248059 B CN 102248059B
Authority
CN
China
Prior art keywords
die
workpiece
magnetic field
female die
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110162641
Other languages
English (en)
Other versions
CN102248059A (zh
Inventor
李亮
邱立
周中玉
韩小涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN 201110162641 priority Critical patent/CN102248059B/zh
Publication of CN102248059A publication Critical patent/CN102248059A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102248059B publication Critical patent/CN102248059B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了多级多向电磁成形方法，采用准稳态电流建立稳定磁场区域，利用脉冲电流在工件中产生感应涡流，感应涡流与脉冲电流间的电磁力驱使工件位于凹模外部的部分向远离凹模的方向变形，而工件位于凹模内部的部分向靠近凹模的方向变形，当凹模内部的部分变形到稳定磁场区域时，稳定磁场与工件中的感应涡流作用驱使工件加速运动贴合凹模，完成成形。本发明还提供实现上述方法的装置，主要包括压边环和设在凹模不同位置的线圈。本发明通过多级多向电磁成形的方式加速工件，实现更长时间范围和更大空间范围内的成形加工制造，有效提高工件的成形深度。

Description

多级多向电磁成形方法及装置
技术领域
本发明属于成形加工制造领域，特别涉及一种多级多向电磁成形方法及装置，主要用于金属材料的深度加工和精确成形。
背景技术
节能和环保的要求促使以铝合金为代表的高强度轻质合金材料在先进制造领域得到广泛应用。但传统成形技术在高强度轻质合金材料加工应用中遇到重大障碍，主要体现为轻质合金塑性差难成形、成形后回弹大等，亟需一种新的成形技术。
研究表明，高速率成形时，材料的成形性能得到显著提高，这种因高速率加工而提高的成形性被称为“高塑性（Hyperplasticity）”。电磁成形是一种利用洛仑兹力使金属材料成形的快速制造技术，属于高速率成形。由于其具有成形快、非接触及单模具等优势，是替代传统加工技术的新兴技术。
但传统电磁成形技术主要基于单机设备、低能量密度的加工模式，通过单线圈产生的单脉冲电磁力难以实现工件的单次深度加工；工件依靠惯性力与模具贴模，贴模性往往很差。
发明内容
针对传统电磁成形技术的局限性，本发明提出一种单次深度成形加工的多级多向电磁成形方法，实现更长时间范围和更大空间范围内的成形加工制造，有效提高工件的成形深度，改善工件的贴模性。
多级多向电磁成形方法，该方法具体为：压边环与凹模之间放置工件，利用脉冲磁场在工件中产生感应涡流，感应涡流与脉冲磁场间的电磁力驱使工件位于凹模外部的部分向远离凹模底部的方向变形，而工件位于凹模内部的部分向靠近凹模底部的方向变形，工件位于凹模外部的部分在凹模内部的部分变形牵引作用下流入凹模内，完成贴膜成形。
进一步地，还将凹模下部分置于一磁场区域中，当工件位于凹模内部的部分变形到该磁场区域时，该磁场与工件中的感应涡流作用驱使工件加速运动贴合凹模。
实现所述成形方法的装置，包括位于凹模正上方的压边环，位于凹模外部且靠近凹模与压边环相接面的辅助成形线圈，位于凹模内部且靠近凹模与压边环相接面的感应涡流线圈。
进一步地，还包括位于凹模侧壁外表面的电磁线圈。
进一步地，还包括位于凹模底部外表面的电磁吸力线圈。
进一步地，所述各线圈由一个以上的子线圈组合而成。
本发明的技术效果体现在：
本发明将工件置于凹模上，根据成形要求预先布置多套线圈,通过控制多套独立电源系统对线圈放电，实现工件电磁力在时间上的多级脉冲、在空间上的多区域和多方向性分布，以此电磁力驱动工件持续加速并完成深度成形。本发明通过多级多向电磁成形的方式加速工件，实现更长时间范围和更大空间范围内的成形加工制造，能有效提高工件的成形深度，且电磁吸力能改善工件的贴模性。
附图说明
图1为多级多向电磁成形装置示意图；
图2为各线圈电流波形图；
图3为多级多向电磁力时空分布示意图；
图3（a）为感应涡流线圈和辅助成形线圈作用的电磁力的时空分布示意图；
图3（b）为电磁线圈作用的电磁力的时空分布示意图；
图3（c）为电磁吸力线圈作用的电磁力的时空分布示意图；
图4为感应涡流线圈组合形式；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的较佳实施例进一步说明。
该多级多向电磁成形装置包括感应涡流线圈、辅助成形线圈、电磁线圈、电磁吸力线圈和压边环。
所述的感应涡流线圈1主要为工件提供多级脉冲电流（图2所示的长脉冲电流10-1）或长脉冲涡流；所述的辅助成形线圈2主要产生一短脉冲电流（图2所示的短脉冲电流10-2），为工件提供一反向预成形，使工件更容易流入凹模；所述的电磁线圈3主要为工件提供一电磁斥力推动工件持续加速；所述的电磁吸力线圈4主要为工件提供一电磁吸力促使工件的精确贴模。
所述的感应涡流线圈1、辅助成形线圈2、电磁线圈3和电磁吸力线圈4都可设计为多个子线圈的组合形式，以实现该多级多向电磁成形方法的空间控制，体现多级多向加速效果。
以感应涡流线圈1为例，如图4所示，感应涡流线圈1可设计为感应涡流内线圈1-1和感应涡流外线圈1-2的组合，内线圈1-1提供工件初始加速感应涡流和电磁力，外线圈1-2提供工件在稳定磁场区域内的感应涡流。
为各线圈供电的电源系统可分别独立控制，以实现该多级多向电磁成形方法的时序控制。所述的感应涡流线圈1的电源系统6-1为长脉冲电源或多个短脉冲电源,该线圈产生一脉冲电流，并在工件内产生感应涡流；所述的辅助成形线圈2的电源系统6-2为短脉冲电源；所述的电磁线圈3和电磁吸力线圈4的电源系统6-3、6-4为准稳态电源，该线圈为工件在凹模下部产生一磁场区域。
为明确准稳态电源和准稳态磁场，结合图2所示的电磁斥力电流10-3和电磁吸力电流10-4作进一步说明，电磁斥力电流10-3和电磁吸力电流10-4均为准稳态电流，该电流的特征在于，除了电流上升沿和电流下降沿外，该电流存在一电流相对稳定的时间，该稳定时间区域应覆盖所有脉冲电流时间区域，即大于t0-t3时间区域，产生该特征电流的电源系统称为准稳态电源系统，而该电流产生的磁场即为准稳态磁场。准稳态磁场的加入为了给工件提供持续时间的加速，更好地实现贴膜。
所述的压边环8与凹模7配合放置工件5，并在凹模外部的工件反向预成形时起模具作用。
多级多向电磁成形方法的实现：按照图1装配整个多级多向电磁成形装置，将工件5置于初始位置5-1。通过电源系统6-3和6-4分别控制启动电磁线圈3和电磁吸力线圈4，使其产生两个准稳态电流10-3和10-4，该电流在特定区域形成电磁斥力和电磁吸力所需的背景磁场。在t0时刻，通过电源系统6-1和6-2分别控制启动感应涡流线圈1和辅助成形线圈2，使其产生长脉冲电流10-1和短脉冲电流10-2；该长脉冲电流10-1将在工件凹模内区域中感应一脉冲涡流，短脉冲电流10-2将在工件凹模外区域中感应一脉冲涡流；长、短脉冲电流分别与之对应的感应涡流的电磁力力使工件加速并变形到初成形位置5-2。工件5进入电磁线圈3背景磁场作用区域，在电磁斥力的作用下运动至斥力引导位置5-3；工件5进入电磁吸力线圈4背景磁场作用区域，在电磁吸力的作用下工件达到贴模位置5-4，完成该次深度成形加工。
图3为多级多向电磁成形过程中多级多向电磁力时空分布示意图。成形过程中电磁力的多级多向性体现为：。在t0-t1时间区域内，感应涡流线圈1对工件5的电磁力F1驱动工件5开始向凹模7运动，辅助成形线圈2对工件5的电磁力F2驱动工件5实现预成形，该预成形将有利于工件更容易流入凹模，工件5在t1时刻达到预成形位置5-2。在t1-t2时间区域内，电磁线圈3对工件5的电磁力F3驱动工件5持续加速，工件在t2时刻达到斥力引导位置5-3。在t2-t3时间区域内，电磁吸力线圈4对工件5的电磁力F4驱动工件5贴模，工件在t3时刻达到吸力贴模位置5-4。工件在各时间段、各空间区域受到的电磁力方向与性质都不一样，在各种电磁力的共同作用下工件完成深度成形。

Claims (3)

1.多级多向电磁成形方法，该方法具体为：压边环与凹模之间放置工件，利用第一脉冲磁场在工件中产生第一感应涡流，第一感应涡流与脉冲磁场间的电磁力驱使工件位于凹模外部的部分向远离凹模底部的方向变形，而工件位于凹模内部的部分向靠近凹模底部的方向变形，工件位于凹模外部的部分在凹模内部的部分变形牵引作用下流入凹模内；利用位于凹模外区域的第二脉冲磁场与工件中的感应涡流作用驱使工件继续向凹模底部流动；当工件位于凹模内部的部分变形到凹模底部时，利用位于凹模底部的第三磁场与工件中的感应涡流作用驱使工件加速运动贴合凹模。
2.实现权利要求1所述成形方法的装置，包括位于凹模正上方的压边环，位于凹模外部且靠近凹模与压边环相接面的辅助成形线圈，位于凹模内部且靠近凹模与压边环相接面的感应涡流线圈；还包括位于凹模侧壁外表面的电磁线圈；还包括位于凹模底部外表面的电磁吸力线圈。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述各线圈由一个以上的子线圈组合而成。
CN 201110162641 2011-06-16 2011-06-16 多级多向电磁成形方法及装置 Active CN102248059B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110162641 CN102248059B (zh) 2011-06-16 2011-06-16 多级多向电磁成形方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110162641 CN102248059B (zh) 2011-06-16 2011-06-16 多级多向电磁成形方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102248059A CN102248059A (zh) 2011-11-23
CN102248059B true CN102248059B (zh) 2013-07-24

Family

ID=44975836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110162641 Active CN102248059B (zh) 2011-06-16 2011-06-16 多级多向电磁成形方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102248059B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107138590A (zh) * 2017-06-19 2017-09-08 中南大学 一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置及方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102581110B (zh) * 2012-03-08 2014-02-26 沈阳飞机工业（集团）有限公司 管件电磁定量成形方法及装置
CN103173596B (zh) * 2013-01-18 2014-07-30 北京航空航天大学 一种采用小球垫模的电磁脉冲强化和成形装置
CN103406418B (zh) * 2013-08-05 2015-01-07 三峡大学 径向与轴向双向加载式金属管件电磁成形方法及装置
CN103658297B (zh) * 2013-09-13 2016-01-20 华中科技大学 电磁脉冲助推式渐进拉深成形方法及装置
CN103586324B (zh) * 2013-10-30 2015-07-29 华中科技大学 一种金属板件电磁内应力调形方法
CN103639286B (zh) * 2013-11-29 2015-09-23 华中科技大学 平板件电磁脉冲拉深成形集成化实验平台
CN103817197B (zh) * 2014-03-11 2016-04-20 华中科技大学 一种电磁成形装置及方法
EP3140059B1 (en) 2014-05-04 2019-07-03 Belvac Production Machinery, Inc. Systems and methods for electromagnetic forming of containers
CN103962437B (zh) * 2014-05-19 2016-04-20 华中科技大学 一种电磁力驱动的金属材料塑性成形方法
CN104475531B (zh) * 2014-11-18 2016-04-13 华中科技大学 一种金属板材电磁脉冲局部流动渐进成形装置及方法
CN104874662B (zh) * 2015-04-29 2017-08-04 哈尔滨理工大学 异形板件磁性介质阻尼成形装置及方法
CN105203412B (zh) * 2015-10-15 2019-05-28 厦门理工学院 基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置及方法
CN106270104B (zh) * 2016-09-07 2019-09-17 哈尔滨工业大学 一种壳体件的磁脉冲翻孔成形方法
CN106807824B (zh) * 2017-03-23 2018-05-22 华中科技大学 一种匀压力电磁成形的装置、匀压力线圈及其获取方法
CN106944528B (zh) * 2017-04-13 2018-08-28 三峡大学 一种柔性电磁力加载式金属管件电磁成形装置及方法
CN107008798B (zh) * 2017-05-02 2018-09-11 三峡大学 一种快速冷却板件电磁驱动成形方法及装置
CN107584001B (zh) * 2017-10-11 2023-07-25 华中科技大学 一种金属板件的电磁成形方法及装置
CN108080482B (zh) * 2017-12-20 2019-07-09 广东工业大学 一种基于多向磁场力驱动的阶梯状筒形件制作装置和方法
CN108127015B (zh) * 2017-12-20 2019-06-11 广东工业大学 一种基于磁场力驱动的阶梯状筒形件制作设备和方法
CN108555111B (zh) * 2018-04-02 2023-06-02 三峡大学 径向斥力-轴向吸力分时加载的管件电磁翻边装置及方法
CN108838271B (zh) * 2018-05-23 2019-10-25 华中科技大学 一种基于空心线圈的成形方法及装置
CN108856443B (zh) * 2018-06-13 2019-08-09 中南大学 一种提供持续电磁力的电磁成形装置及方法
EP3866994A4 (en) * 2018-10-19 2022-07-13 Arizona Board of Regents on behalf of the University of Arizona METHOD AND SYSTEM FOR USING INDUCTION HEATING TO SHAPING PARTS
CN109482705B (zh) * 2018-11-22 2020-09-18 湖北工业大学 一种基于多级电磁力时序加载的板件成形装置及成形方法
CN112275887B (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 华中科技大学 一种电磁矫形装置及矫形方法
CN113059048B (zh) * 2021-03-23 2022-01-04 华中科技大学 一种微型深腔壳体件精密成形装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7069756B2 (en) * 2004-03-30 2006-07-04 The Ohio State University Electromagnetic metal forming
EP2065105A1 (en) * 2006-09-08 2009-06-03 Fundacion Labein Electromagnetic device and method for the geometric rectification of stamped metal parts
CN101406913A (zh) * 2007-10-10 2009-04-15 财团法人金属工业研究发展中心 金属板材的电磁成形装置
CN101306566A (zh) * 2008-06-25 2008-11-19 江苏大学 电磁控制压边力的方法及装置
CN101590501B (zh) * 2009-07-03 2011-05-11 武汉理工大学 镁合金板材温热电磁成形方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107138590A (zh) * 2017-06-19 2017-09-08 中南大学 一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置及方法
CN107138590B (zh) * 2017-06-19 2019-03-12 中南大学 一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102248059A (zh) 2011-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102248059B (zh) 多级多向电磁成形方法及装置
Lai et al. Radial Lorentz force augmented deep drawing for large drawing ratio using a novel dual-coil electromagnetic forming system
CN103769461B (zh) 一种基于电磁力驱动使板材间接微成形的方法及装置
CN103586325B (zh) 一种深冲性构件电磁成形方法
CN109865760B (zh) 一种基于模块化集磁器的电磁成形装置及方法
CN107584001B (zh) 一种金属板件的电磁成形方法及装置
CN103406418B (zh) 径向与轴向双向加载式金属管件电磁成形方法及装置
CN206925192U (zh) 一种金属管件的电磁成形装置
CN103817197B (zh) 一种电磁成形装置及方法
CN105127284B (zh) 一种分层控制的电磁渐进成形方法
CN110899452B (zh) 采用双线圈组的金属板件吸引式成形方法
CN206550190U (zh) 一种电磁深成形装置
JP2008173655A (ja) 深絞り加工装置
CN109175055B (zh) 采用电控永磁技术和永磁技术进行混合压边装置
CN111745032B (zh) 一种基于超声辅助的电磁成形装置及方法
CN111112435B (zh) 空心金属板件快速成形方法及成形装置
KR101458345B1 (ko) 전자기력을 이용한 가변 코일 성형장치
CN102248693B (zh) 一种电磁驱动成形方法及装置
CN109482705B (zh) 一种基于多级电磁力时序加载的板件成形装置及成形方法
CN104907420B (zh) 一种中厚板差热体积成形装置及工艺
CN107866631B (zh) 一种基于电子束熔丝成形的晶粒细化装置及方法
CN104625261B (zh) 电解加工装置及其加工方法
CN202771952U (zh) 一种径向取向磁环的取向压制系统
CN113059048B (zh) 一种微型深腔壳体件精密成形装置及方法
CN106181045A (zh) 一种用于零件压制成型的激光冲击压制装置及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant