CN105965184A - 一种新型电磁脉冲焊接用集磁器 - Google Patents

一种新型电磁脉冲焊接用集磁器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，包括电磁脉冲电源、线圈和集磁器，所述线圈均匀分布在所述集磁器的外部，所述电磁脉冲电源通过导线与所述线圈相连接；所述集磁器为设置有中心孔的圆柱体，穿过所述集磁器的外圆柱面与中心孔面设置有切槽，所述集磁器的两端沿轴向向内设置有锥形槽，所述锥形槽的侧面上设置有冷却通道，所述冷却通道贯穿所述集磁器的两端面，所述集磁器的中心孔上设置有凹槽，所述凹槽为环形凹槽，所述集磁器中心孔的焊接区域设置有焊接件。本发明提供的磁脉冲成形用集磁器，设置冷却通道，散热性能好，集磁器和线圈使用寿命长；设置凹槽导致感应磁场多次叠加，有利于焊接的进行。

Description

一种新型电磁脉冲焊接用集磁器
技术领域
本发明涉及电磁脉冲成形技术领域，特别是涉及一种新型电磁脉冲焊接用集磁器。
背景技术
磁脉冲成形技术具有加工能量易于精确控制、成形速度快、成形工件精度高、模具简单和设备通用性强等优点，且整个成形过程无污染，已被应用于机械、电子、汽车、航空航天和兵器工业等诸多领域。磁脉冲成形技术的基本原理是电磁感应定律。一脉冲磁场穿过工件并在工件上产生感应电流(又称涡流)，感应电流产生的磁场与初始的磁场相互作用产生幅值巨大的脉冲磁压力。当磁压力幅值显著高于工件材料的屈服强度时，工件将发生塑性变形。磁脉冲成形加工正是利用脉冲磁压力使工件产生塑性变形达到零件成形或连接的目
现有磁脉冲成形技术在应用于焊接工作时所用到的集磁器，通常的采用的是实心的圆柱体，这是为了考虑到其结构的稳定性和强度，但这样的设计中有种种弊病，首先的问题便是焊接过程中的散热问题，焊接过程中的大量热量如若不能及时处理，便会对该部分的性能产生影响。其次是原来的设计在结构上太过笨重，不符合结构轻量化和其他要求。
综上所述，现有的磁脉冲成形用集磁器，存在结构笨重，以及焊接与散热效果不好的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，包括电磁脉冲电源、线圈和集磁器，所述线圈均匀分布在所述集磁器的外部，所述电磁脉冲电源通过导线与所述线圈相连接；所述集磁器为设置有中心孔的圆柱体，穿过所述集磁器的外圆柱面与中心孔面设置有切槽，所述集磁器的两端沿轴向向内设置有锥形槽，所述锥形槽的侧面上设置有冷却通道，所述冷却通道贯穿所述集磁器的两端面，所述集磁器的中心孔上设置有凹槽，所述凹槽为环形凹槽，所述集磁器中心孔处为焊接区域。
可选的，所述电磁脉冲电源的功率不低于为15KJ，电流为50-100A，频率为500-1000Hz的单相或三相脉冲电源。
可选的，所述线圈采用金属立绕而成，所述线圈为截面为5mm*5mm或者5mm*7mm的矩形。
可选的，所述切槽宽度为2mm。
可选的，所述冷却通道是与所述集磁器同轴的曲形通道，所述冷却通道设置有三个。
可选的，所述冷却通道内壁上涂有绝缘漆和耐高温涂层。
可选的，所述冷却通道中设置有冷却水管道，所述冷却水管道为非金属材料制成。
可选的，所述冷却通道中设置有冷却气体管道，所述冷却气体管道为非金属材料制成。
可选的，所述凹槽设置有4个，所述凹槽内壁上涂有绝缘漆和耐高温涂层。
可选的，所述集磁器由金属材料制成。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：感应电流流动的过程中，由于外部线圈的电流变化导致其变化，这样在内部的铁芯状凹槽中，感应电流多次流动叠加，最后达到了感应磁场的叠加，有利于焊接的进行，焊接效果好。在整个过程中，通过在环状的冷却通道中添加冷却水或者制冷气体管道进行冷却散热，由于曲面设计还增大了散热的面积，因此能够较好的达到快速散热的目的；另外本发明中锥形槽、凹槽、以及冷却通道的设置，在保证集磁器整体结构稳定的前提下，还使得集磁器结构简洁轻便，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种新型电磁脉冲焊接用集磁器的截面示意图；
图2为本发明一种新型电磁脉冲焊接用集磁器的左侧结构示意图；
图中：1-电磁脉冲电源、2-线圈、3-集磁器、4-导线、5-切槽、6-锥形槽、7-冷却通道、8-凹槽、9-焊接区域、10-焊接件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，以解决现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，如图1、图2所示，包括电磁脉冲电源1、线圈2和集磁器3，线圈2均匀分布在集磁器3的外部，电磁脉冲电源1通过导线4与线圈2相连接；电磁脉冲电源1瞬间放电，线圈2由于电流变化产生感应磁场，同时集磁器3中产生感应电流，形成感应磁场；集磁器3为设置有中心孔的圆柱体，穿过集磁器3的外圆柱面与中心孔面设置有切槽5，切槽5的设置使得集磁器3由单纯的导体变为有压降的结构，进而可以产生感应电流；集磁器3的两端沿轴向向内还设置有锥形槽5，锥形槽5的设置使感应电流向集磁器3内部流动，使感应磁场在焊接区域9达到集中，在电磁场力的作用下焊接件10之间发生碰撞，产生塑性变形，较大的瞬间能量使结合处发生冶金变化，进而实现焊接过程达到焊接的目的；在锥形槽5的侧面上设置有冷却通道7，冷却通道7贯穿集磁器3的两端面，冷却通道的设置为了可以加速散热；另外，集磁器3的中心孔上设置有凹槽8，凹槽8为环形凹槽，凹槽的设置可以使感应电流多次流动叠加，最后达到感应磁场叠加；集磁器3中心孔处为焊接区域9，焊接区域9用于设置焊接件10。
请参考图1，一种新型电磁脉冲焊接用集磁器的截面示意图；图2，一种新型电磁脉冲焊接用集磁器的左侧结构示意图；
如图1和图2所示，在上述结构设计的基础上，本实施例中的电磁脉冲电源1的功率不低于为15KJ，电流为50-100A，频率为500-1000Hz的单相或三相脉冲电源；线圈2采用导电率高，导磁率高的金属立绕而成，线圈2为截面为5mm*5mm或者5mm*7mm的矩形；
穿过集磁器3的外圆柱面与中心孔面设置有宽度为2mm的切槽5；冷却通道7是与集磁器3同轴的曲形通道，其对应的圆心角约为100°，冷却通道7设置有三个，冷却通道7内壁上涂有绝缘漆和耐高温涂层，这样的设计在焊接过程中高温的状况下对冷却通道7起到隔温保护的作用；冷却通道7中设置有冷却水管道，冷却水管道为非金属材料制成；本实施例中的冷却通道7中还是可以设置冷却气体管道，冷却气体管道也为非金属材料制成；冷却水管道与冷却气体管道的设置通过冷却降温可以实现快速散热的目的；
凹槽8设置有4个，凹槽8内壁上涂有绝缘漆和耐高温涂层；凹槽8的设置导致感应电流多次流动叠加，致使感应磁场多次叠加，有利于焊接的进行；而且凹槽的设置也会起到一定的散热作用；
集磁器3由高强度、高磁导率、散热性好的金属材料制成，这样的设置都是为了增加焊接效果和散热效果以及整体结构的稳定性。
本发明的工作原理为：电磁脉冲电源1的瞬间放电,使线圈2由于电流的变化产生感应磁场；同时集磁器3中感生出感应电流，形成感应磁场，在焊接区域9这两部分磁场达到集中，在电磁场力的作用下焊接件10之间发生碰撞，产生塑性变形，较大的瞬间能量使结合处发生冶金变化，进而实现焊接过程达到焊接的目的；在该过程中，首先，集磁器3设置有切槽5使得集磁器从一块单纯的导体变成了有电压降的结构，进而才产生了感应电流；之后，锥形槽6的设计下，使感应电流向集磁器3内部流动，在集磁器3内部形成了感应磁场。感应电流流动的过程中，由于线圈2的电流变化导致其变化，这样在内部的环形凹槽8中，感应电流多次流动叠加，最后达到了感应磁场的叠加，有利于焊接的进行；最后，通过设置冷却通道并且在冷却通道中设置冷却物质进行冷却散热，结合冷却通道的环形结构增大散热面积，可以达到快速散热的目的。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，包括电磁脉冲电源、线圈和集磁器，其特征在于：所述线圈均匀分布在所述集磁器的外部，所述电磁脉冲电源通过导线与所述线圈相连接；所述集磁器为设置有中心孔的圆柱体，穿过所述集磁器的外圆柱面与中心孔面设置有切槽，所述集磁器的两端沿轴向向内设置有锥形槽，所述锥形槽的侧面上设置有冷却通道，所述冷却通道贯穿所述集磁器的两端面，所述集磁器的中心孔上设置有凹槽，所述凹槽为环形凹槽，所述集磁器中心孔处为焊接区域。
2.根据权利要求1所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述电磁脉冲电源的功率不低于为15KJ，电流为50-100A，频率为500-1000Hz的单相或三相脉冲电源。
3.根据权利要求1所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于:所述线圈采用金属立绕而成，所述线圈为截面为5mm*5mm或者5mm*7mm的矩形。
4.根据权利要求1所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于:所述切槽宽度为2mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述冷却通道是与所述集磁器同轴的曲形通道，所述冷却通道设置有三个。
6.根据权利要求5所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述冷却通道内壁上涂有绝缘漆和耐高温涂层。
7.根据权利要求6所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述冷却通道中设置有冷却水管道，所述冷却水管道为非金属材料制成。
8.根据权利要求6所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述冷却通道中设置有冷却气体管道，所述冷却气体管道为非金属材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述凹槽设置有4个，所述凹槽内壁上涂有绝缘漆和耐高温涂层。
10.根据权利要求1所述的一种新型电磁脉冲焊接用集磁器，其特征在于：所述集磁器由金属材料制成。
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