CN109201842B - 一种三通管电磁脉冲复合胀形装置及胀形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三通管电磁脉冲复合胀形装置及胀形方法，属于金属材料塑性成形领域。胀形装置包括凹模，凹模的一侧设有支管，凹模内侧设有芯棒，待成形管件套设于芯棒外侧，芯棒上设置有胀形线圈，凹模上支管的外侧设有背压线圈，待成形管件的两端分别设有上轴推线圈和下轴推线圈，电源单元分别与胀形线圈、背压线圈、上轴推线圈和下轴推线圈相连。胀形方法利用该胀形装置来实现。本发明克服现有技术中三通管件胀形成形容易破裂的不足，胀形装置可以大幅度提高三通管端部区域的轴向补料，胀形方法则可以有效抑制胀形区壁厚减薄，防止胀破现象，提高成形极限。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料塑性成形技术领域，更具体地说，涉及一种三通管电磁脉冲复合胀形装置及胀形方法。
背景技术
随着现代工业的飞速发展，多通管的运用越来越广泛，尤其是三通管，在管道工程、水利电力、消防系统、航天航天、工业排气排水系统等各个领域应用不断增加。对于中高压下使用的三通管的生产，除少数单位还采用传统的焊接、铸造以及刚性模拉拔外，大多数采用胀形方法生产。然而在成形长径比较大的管件时，由于管件轴向长度较大，外壁与模具的接触区域太大而产生的摩擦力较大，施加轴向力时材料流动困难，同时在模具几何形状的限制下轴向补料会更困难，因此容易产生管件壁厚过度减薄而破裂、轴向受力不均而失稳起皱、填充性不好等缺陷。尤其当采用铝合金以及镁合金等轻质高强度材料来制造三通管构件时，虽然能够很好的从结构和材料两方面相结合来实现轻量化设计，但这些材料在室温下的成形性较差，当采用传统工艺成形时，金属流动不均匀，易出现破裂、起皱等缺陷，且零件卸载后回弹量较大，易出现扭曲变形，难以精确控制成形精度。
电磁成形是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使坯料在冲击磁场力作用下发生高速变形的一种成形方法，具有小回弹、高精度、工装简单、成本低等优点，被普遍的应用在扩管工艺中。成形过程中板料应变速率高达103～105s-1量级，因此可显著提高材料的成形性能。此外，板料的受力是坯料中带有电荷的分子、原子所受的洛伦兹力，因而成形后工件残余应力较小，能够延长工件的服役寿命。与传统准静态冲压胀形工艺相比，电磁成形条件下管件变形分布均匀，硬化不显著，因此材料的胀形系数可提高30％～70％。然而传统的电磁管件胀形过程中，管件端部区域难以充分的进行轴向补料，因此壁厚变薄甚至破裂仍然是管件胀形的主要问题。特别是在成形长径比较大的铝合金三通管件时，这些问题就显得更为严重。
经检索，关于三通管件的胀形技术已有大量专利公开，如中国专利申请号：2018103298754，申请日：2018年4月13日，发明创造名称为：一种三通管胀形成形装置以及三通管支管胀形成形方法，该申请案公开了一种三通管胀形成形装置以及成形方法，其中三通管胀形成形装置至少包括模具、压力介质注入装置、压力推头装置、压力传感器、位移传感器以及控制器；控制器分别与压力传感器和位移传感器电连接，且还分别与压力推头装置、顶缸装置以及压力介质注入装置的动力模块控制连接；该申请案实现了对压力介质、推头以及顶缸的压力和位移的实施监测和调节，且改进了三通管胀形过程，采用支管成形部分材料先管内预拉伸胀形，后向外胀形的方法，提高了支管胀形壁厚的均匀性，不易发生破裂，有效增加了支管胀形极限高度，但该申请案结构较为繁琐，其实际胀形效果仍有较大的提升空间。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中三通管件胀形成形容易破裂的不足，提供了一种三通管电磁脉冲复合胀形装置及胀形方法，本发明的胀形装置可以大幅度提高三通管端部区域的轴向补料，本发明的胀形方法则利用该胀形装置，一方面充分利用电磁成形高速率提高材料性能的优势，另一方面可以发挥三通管件支管端部区域形成的三向压应力状态促进材料塑性成形的长处，因而可以有效抑制胀形区壁厚减薄，防止胀破现象，提高成形极限，从而获得超出常规成形极限的大变形。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，包括凹模，凹模的一侧设有支管，凹模内侧设有芯棒，待成形管件套设于芯棒外侧，芯棒上设置有胀形线圈，凹模上支管的外侧设有背压线圈，待成形管件的两端分别设有上轴推线圈和下轴推线圈，电源单元分别与胀形线圈、背压线圈、上轴推线圈和下轴推线圈相连并用于控制其是否产生电磁力。
更进一步地，电源单元包括依次串联的电源、储能电容、分压电阻和控制开关。
更进一步地，电源单元设置为单组，上轴推线圈、胀形线圈、背压线圈和下轴推线圈依次串联后与该电源单元相连。
更进一步地，电源单元包括多组电源子单元，胀形线圈与第一子单元相连，背压线圈与第三子单元相连，上轴推线圈和下轴推线圈串联后与第二子单元相连。
更进一步地，电源单元包括多组电源子单元，胀形线圈与第一子单元相连，背压线圈与第三子单元相连，上轴推线圈与上子单元相连，下轴推线圈与下子单元相连。
更进一步地，芯棒上开设有定位凹槽，胀形线圈配合嵌入于该定位凹槽中。
更进一步地，芯棒与凹模同心设置，芯棒上的胀形线圈与凹模侧边的支管内腔对齐设置。
更进一步地，上轴推线圈和下轴推线圈分别对应位于待成形管件的两端，两轴推线圈的端部与待成形管件对应端部之间的轴向间隙相等。
更进一步地，背压线圈设置于凹模支管的外侧，且背压线圈与支管居中对齐放置。
本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形方法，采用上述胀形装置，包括以下步骤：
a、将胀形线圈嵌入芯棒中，将待成形管件对中套设在芯棒外侧，将凹模套设在待成形管件外侧；
b、在待成形管件的两端分别设置上轴推线圈和下轴推线圈，在凹模的支管部位外侧设置背压线圈；
c、将电源单元与各线圈对应连接，电源单元闭合放电，胀形线圈在待成形管件内侧施加径向电磁力，对管件进行胀形，上轴推线圈和下轴推线圈分别在待成形管件两端施加轴向电磁力，向凹模的中心推送待成形管件，实现轴向补料，背压线圈在预成形为支管部位的待成形管件外侧施加反向电磁力，使胀形线圈与背压线圈中间的管材在三向压应力状态下顺利成行出支管。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，通过在待成形管件的端部设置轴推线圈，在胀形的同时轴推线圈产生的磁场力能够使管材及时轴向补料，因而能够避免胀形区材料的过度减薄，提高材料的成形极限，从而获得超出常规成形极限的大变形。
(2)本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，通过设置多组电磁线圈和多组电源单元的方式，实现在成形过程中柔性的控制各线圈的放电能量及放电顺序，实现不同的电磁力加载方式，从而更好的实现三通管件的成形。
(3)本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形方法，采用电磁力来实现三通管件的成形，一方面电磁成形的高速率能够提高材料的成形极限；另一方面成形过程中管件的受力是坯料中带有电荷的分子、原子所受的洛伦兹力，因而成形件残余应力较小，能够延长管件的服役寿命。
(4)本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形方法，通过采用电磁脉冲复合胀形的方式，在待成形的支管部位形成三向压应力状态，能够更好地发挥材料的塑性，有效地抑制支管区域壁厚减薄，防止胀破现象，提高成形极限，最终达到较大的支管高度。
附图说明
图1为本发明的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置的立体剖视结构示意图；
图2为本发明中单组电源单元整体控制的电磁脉冲复合胀形装置结构示意图；
图3为本发明中带有3组电源子单元的电磁脉冲复合胀形装置结构示意图；
图4为本发明中带有4组电源子单元的电磁脉冲复合胀形装置结构示意图；
图5为实施例1、2、3、4和5中工作初始状态示意图；
图6为实施例1、2、3、4和5中三通管件电磁脉冲复合胀形后最终示意图。
示意图中的标号说明：
1、上轴推线圈；2、芯棒；3、待成形管件；4、凹模；5、胀形线圈；6、背压线圈；7、下轴推线圈；8、电源单元；8-1、第一子单元；8-2、第二子单元；8-2-1、上子单元；8-2-2、下子单元；8-3、第三子单元。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1-图6所示，本实施例的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，包括凹模4，凹模4的一侧设有支管，凹模4内侧设有芯棒2，待成形管件3套设于芯棒2外侧，芯棒2上设置有胀形线圈5，凹模4上支管的外侧设有背压线圈6，待成形管件3的两端分别设有上轴推线圈1和下轴推线圈7，电源单元8分别与胀形线圈5、背压线圈6、上轴推线圈1和下轴推线圈7相连并用于控制其是否产生电磁力。电源单元8包括依次串联的电源、储能电容、分压电阻和控制开关，电源单元8可设置为单组或多组，本实施例中电源单元8设置为单组，如图2所示，上轴推线圈1、胀形线圈5、背压线圈6和下轴推线圈7依次串联后与该电源单元8相连。
本实施例中芯棒2与凹模4是同心设置，芯棒2上开设有定位凹槽，胀形线圈5配合嵌入于该定位凹槽中，且芯棒2上的胀形线圈5与凹模4侧边的支管内腔对齐设置，待成形管件3同心套设于芯棒2外侧，上轴推线圈1和下轴推线圈7分别对应位于待成形管件3的两端，两轴推线圈的端部与待成形管件3对应端部之间的轴向间隙相等，即上轴推线圈1与待成形管件3顶端的轴向间隙(高度距离)等于下轴推线圈7与待成形管件3底端的轴向间隙(高度距离)，上轴推线圈1和下轴推线圈7的尺寸也对应保持一致，背压线圈6设置于凹模4支管的外侧，且背压线圈6与支管居中对齐放置。本实施例中各线圈截面均为圆形或矩形，胀形线圈5、上轴推线圈1和下轴推线圈7绕制成螺旋管形式，背压线圈6则可绕制成跑道形或矩形，各线圈可由一个以上的子线圈组合而成。
利用本实施例的胀形装置进行三通管电磁脉冲复合胀形加工的方法如下：
a、将胀形线圈5嵌入芯棒2的定位凹槽中，将待成形管件3套设在芯棒2外侧，并保持两者对中放置，再将凹模4套设在待成形管件3外侧，并保证胀形线圈5与凹模4上的支管内腔对齐放置；
b、在待成形管件3的两端分别设置上轴推线圈1和下轴推线圈7，并保证两端轴推线圈与待成形管件3对应端部的轴向间隙一致，然后在凹模4的支管部位外侧设置背压线圈6，且保持背压线圈6与凹模4的支管部位居中对齐；
c、将电源单元8与各线圈对应连接，本实施例采用一组电源单元8同时控制四组电磁线圈，对电源单元8中的储能电容充电，当充电电压达到成形电压后，断开充电回路，闭合电源单元8中的开关，储能电容通过电缆对成形线圈放电，胀形线圈5在待成形管件3内侧正对支管的部位施加径向电磁力，对管件进行胀形，上轴推线圈1和下轴推线圈7分别在待成形管件3两端施加轴向电磁力，向凹模4的中心推送待成形管件3，实现轴向补料，背压线圈6在预成形为支管部位的待成形管件3外侧施加反向电磁力，使胀形线圈5与背压线圈6中间的管材在三向压应力状态下顺利成形出支管，最终得到的三通管件如图6所示。
本实施例中胀形线圈5与背压线圈6分别配合设置在凹模4的支管内外两侧，并对齐放置，能够有效保障支管成形位置精确，不至于支管位置靠上靠下或出现歪斜，且在保证绝缘性能良好的前提下，胀形线圈5与背压线圈6分别尽可能靠近管件内外壁，有助于保障电磁力较大，提高生产效率，同理，两端轴推线圈与待成形管件3对应端部的轴向间隙保持一致，也有效保障成形位置准确性，防止管件成形偏移。
需要说明的是，现有技术中关于电磁胀形技术也有一定的研究与公开，如专利号：CN107413916A，名称为“一种管材电磁胀形成形装置及方法”的专利中提出通过设置非等间距螺旋管来实现变径管的电磁胀形成形，相比传统的等匝间距螺旋管线圈拥有更加合理的电磁场力分布、更好的管材贴膜效果、更高的线圈使用寿命和较大的能量利用率等优点，然而该方案实际胀形时管件仅发生径向变形，当预成形的管件胀形量较大时，管件不可避免会发生破裂缺陷。又如专利号：CN104985043A，名称为“金属导体管件的电磁感应加热胀形装置及成形方法”的发明专利提出金属导体管件在感应电流的作用下会产生热量，从而使管件温度不断升高，实现金属导体管件在高温状态下的气压胀形，改善材料的成形性能，减小管坯成形过程中的回弹、起皱，提高成形精度，从而获得成形精度与质量满足要求的零件；然而成形时，在通电的同时需要打开水源阀门，向电磁感应线圈内通入冷却水，一旦线圈稍有破损，就有漏电的危险；同时，胀形时还需要向管坯中通入高压气体，因此对于密封方面的要求也较高；虽然高温下材料的变形抗力会有所下降，从而提高材料成形性能，但轴向补料仍然较少，因此管件中心最大变形处破裂问题仍然存在。还如专利申请号：CN102806262A，名称为“轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置及方法”的发明内容中提出，通过压缩弹簧的方式，在磁脉冲成形前对管件施加轴向预紧力，磁脉冲成形时实现轴向“积极”补料，补偿因径向变大而可能出现的管壁过度减薄或者破裂问题，从而使管件壁厚变形趋于均匀，但是弹簧在施加预紧力之后当受力稍微不平衡时，弹簧就很容易跑偏，导致管件圆周方向上的轴向补料不均匀，此外，管件磁脉冲成形时速率很快，但端部的推板以及弹簧均具有一定的惯性，因此轴向补料与径向胀形难以同步控制，导致胀形质量有损。
本实施例的胀形装置采用电磁力来实现三通管件的成形，一方面电磁成形的高速率能够提高材料的成形极限，另一方面成形过程中管件的受力是坯料中带有电荷的分子、原子所受的洛伦兹力，因而成形件残余应力较小，能够有效延长管件的服役寿命；其次，本实施例通过在待成形管件3的两端设置轴推线圈，在胀形的同时轴推线圈产生的磁场力能够使管材及时轴向补料，因而能够避免胀形区材料的过度减薄，提高材料的成形极限；再次，本实施例采用电磁脉冲复合胀形的方式，在待成形管件3的支管部位形成三向压应力状态，能够更好地发挥材料的塑性，有效地抑制支管区域壁厚减薄，防止胀破现象，提高成形极限，最终达到较大的支管高度。
本实施例配合设置背压线圈6来实现对三通管件的胀形，但通过中间的胀形线圈5与两端的轴推线圈配合也可实现管件的均匀胀形，因此适用于导电性较高的所有管件，且本实施例采用电磁成形速率高，是准静态下的100-1000倍，端部采用电磁助推能够很好地与中间的电磁胀形相匹配，不会出现当中间胀形结束，端部助推由于惯性作用还没有运动出现滞后现象，而达不到及时补料的问题。
实施例2
本实施例的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中电源单元8包括多组电源子单元，每组电源子单元均包括依次串联的电源、储能电容、分压电阻和控制开关，本实施例设置三组电源子单元分别为第一子单元8-1、第二子单元8-2和第三子单元8-3，如图3所示，胀形线圈5与第一子单元8-1相连，背压线圈6与第三子单元8-3相连，上轴推线圈1和下轴推线圈7串联后与第二子单元8-2相连，第二子单元8-2用来控制上轴推线圈1和下轴推线圈7的放电操作，实现对管件两端的同时补料和对称成形。本实施例采用三组电源子单元能够灵活控制各组线圈的放电能量，有利于三通管件的顺序成形。
利用本实施例的胀形装置进行成形时，步骤c中，同时对第一子单元8-1、第二子单元8-2和第三子单元8-3中的储能电容充电，当充电电压达到成形电压后，断开充电回路；同时闭合第一子单元8-1、第二子单元8-2和第三子单元8-3的控制开关，储能电容通过电缆对成形线圈放电，胀形线圈5在待成形管件3内侧正对支管的部位施加径向电磁力，对管件进行胀形，上轴推线圈1和下轴推线圈7分别在待成形管件3两端施加轴向电磁力，向凹模4的中心推送待成形管件3，实现轴向补料，背压线圈6在预成形为支管部位的待成形管件3外侧施加反向电磁力，使胀形线圈5与背压线圈6中间的管材在三向压应力状态下顺利成形出支管，最终得到的三通管件如图6所示。
实施例3
本实施例的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，基本同实施例2，所不同的是，利用本实施例的胀形装置进行成形时，步骤c中，对第一子单元8-1、第二子单元8-2和第三子单元8-3中的储能电容充电，当充电电压达到成形电压后，断开充电回路；首先闭合第一子单元8-1的控制开关，储能电容通过电缆对胀形线圈5放电，胀形线圈5在正对支管的部位施加径向电磁力，对管件进行胀形，一定时间后，闭合第二子单元8-2的控制开关，储能电容通过电缆对上轴推线圈1和下轴推线圈7放电，上轴推线圈1和下轴推线圈7分别在待成形管件3两端施加轴向电磁力，向凹模4的中心推送待成形管件3，实现轴向补料，最后闭合第三子单元8-3的控制开关，储能电容通过电缆对背压线圈6放电，背压线圈6在预成形为支管部位的待成形管件3外侧施加反向电磁力，使胀形线圈5与背压线圈6中间的管材在三向压应力状态下进行胀形，最终得到的三通管件如图6所示。本实施例控制轴推磁场力和背压磁场力适当滞后于径向磁场力，有利于三通管件的成形，采用三组电源子单元控制各组线圈依次放电，既考虑了灵活控制放电能量，又兼顾了柔性控制各组线圈放电顺序的优势，因此有利于成形得到支管较高、质量更好的三通管件。
实施例4
本实施例的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中电源单元8包括多组电源子单元，每组电源子单元均包括依次串联的电源、储能电容、分压电阻和控制开关，本实施例设置四组电源子单元分别为第一子单元8-1、上子单元8-2-1、下子单元8-2-2和第三子单元8-3，如图4所示，胀形线圈5与第一子单元8-1相连，背压线圈6与第三子单元8-3相连，上轴推线圈1与上子单元8-2-1相连，下轴推线圈7与下子单元8-2-2相连。
本实施例中采用两组电源子单元来分别控制上轴推线圈1和下轴推线圈7，能够在两端轴推线圈尺寸及间隙设置稍有偏差的条件下，通过采用不同放电能量的方式来实现两端均匀布料，有利于三通管件的顺利成形。
利用本实施例的胀形装置进行成形时，步骤c中，同时对第一子单元8-1、上子单元8-2-1、下子单元8-2-2和第三子单元8-3的储能电容进行充电，当充电电压达到成形电压后，断开充电回路；同时闭合第一子单元8-1、上子单元8-2-1、下子单元8-2-2和第三子单元8-3的控制开关，储能电容通过电缆对成形线圈放电，最终得到三通管件。
实施例5
本实施例的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，基本同实施例4，所不同的是，利用本实施例的胀形装置进行成形时，步骤c中，对第一子单元8-1、上子单元8-2-1、下子单元8-2-2和第三子单元8-3的储能电容充电，当充电电压达到成形电压后，断开充电回路；首先闭合第一子单元8-1的控制开关，储能电容通过电缆对胀形线圈5放电，芯棒2内的胀形线圈5在待成形管件3内侧正对支管的部位施加径向电磁力，对管件进行胀形；一定时间后，闭合上子单元8-2-1和下子单元8-2-2的控制开关，储能电容通过电缆对上轴推线圈1和下轴推线圈7放电，上轴推线圈1和下轴推线圈7分别在待成形管件3两端施加轴向电磁力，向凹模4的中心推送待成形管件3，实现轴向补料，最后闭合第三子单元8-3的控制开关，储能电容通过电缆对背压线圈6放电，背压线圈6在预成形为支管部位的待成形管件3外侧施加反向电磁力，使胀形线圈5与背压线圈6中间的管材在三向压应力状态下进行胀形，最终得到的三通管件如图6所示。
本实施例采用四组电源子单元分别控制各电磁线圈顺序放电的顺序，能够兼顾灵活控制放电能量及柔性控制各组线圈放电顺序的优势，同时还能够避免由于加工误差带来的上轴推线圈1和下轴推线圈7尺寸不一致引起管件两端不能同时轴向补料所带来的问题，因此有利于成形得到支管较高、质量更好的三通管件。
本实施例中各组线圈分别的放电能量及放电顺序之间的匹配关系对三通管件的成形质量有一定影响，如果胀形线圈5放电能量太大且较早的进行放电，则径向胀形电磁力增加太快，同时轴向的轴推线圈放电较晚且能量较小，则端部材料不能及时跟进，胀形部分材料补充主要是通过先前已经进入模具型腔内的材料延伸得到，管材此时易出现过度减薄甚至破裂的特征，最终会导致成形失败；相反，如果端部的轴推线圈放电较早且放电能量较大，则端部材料喂入量太大而中间的径向线圈放电较晚且能量较小，则径向胀形磁场力增长比较缓慢时，此时容易造成材料在模具型腔内的堆积，形成死皱，难以得到所需的成形管件。本实施例通过对电源单元8的灵活设置，能够实现对各线圈放电顺序及能量的控制，从而有助于得到成形质量更加的三通管件。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，其特征在于：包括凹模（4），凹模（4）的一侧设有支管，凹模（4）内侧设有芯棒（2），待成形管件（3）套设于芯棒（2）外侧，芯棒（2）上设置有胀形线圈（5），凹模（4）上支管的外侧设有背压线圈（6），待成形管件（3）的两端分别设有上轴推线圈（1）和下轴推线圈（7），电源单元（8）分别与胀形线圈（5）、背压线圈（6）、上轴推线圈（1）和下轴推线圈（7）相连并用于控制其是否产生电磁力；
芯棒（2）与凹模（4）同心设置，芯棒（2）上的胀形线圈（5）与凹模（4）侧边的支管内腔对齐设置；上轴推线圈（1）和下轴推线圈（7）分别对应位于待成形管件（3）的两端，两轴推线圈的端部与待成形管件（3）对应端部之间的轴向间隙相等；背压线圈（6）设置于凹模（4）支管的外侧，且背压线圈（6）与支管居中对齐放置。
2.根据权利要求1所述的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，其特征在于：电源单元（8）包括依次串联的电源、储能电容、分压电阻和控制开关。
3.根据权利要求1或2所述的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，其特征在于：电源单元（8）设置为单组，上轴推线圈（1）、胀形线圈（5）、背压线圈（6）和下轴推线圈（7）依次串联后与该电源单元（8）相连。
4.根据权利要求1或2所述的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，其特征在于：电源单元（8）包括多组电源子单元，胀形线圈（5）与第一子单元（8-1）相连，背压线圈（6）与第三子单元（8-3）相连，上轴推线圈（1）和下轴推线圈（7）串联后与第二子单元（8-2）相连。
5.根据权利要求1或2所述的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，其特征在于：电源单元（8）包括多组电源子单元，胀形线圈（5）与第一子单元（8-1）相连，背压线圈（6）与第三子单元（8-3）相连，上轴推线圈（1）与上子单元（8-2-1）相连，下轴推线圈（7）与下子单元（8-2-2）相连。
6.根据权利要求1所述的一种三通管电磁脉冲复合胀形装置，其特征在于：芯棒（2）上开设有定位凹槽，胀形线圈（5）配合嵌入于该定位凹槽中。
7.一种三通管电磁脉冲复合胀形方法，采用如权利要求1-6任一项所述的胀形装置，其特征在于：包括以下步骤：
a、将胀形线圈（5）嵌入芯棒（2）中，将待成形管件（3）对中套设在芯棒（2）外侧，将凹模（4）套设在待成形管件（3）外侧；
b、在待成形管件（3）的两端分别设置上轴推线圈（1）和下轴推线圈（7），在凹模（4）的支管部位外侧设置背压线圈（6）；
c、将电源单元（8）与各线圈对应连接，电源单元（8）闭合放电，胀形线圈（5）在待成形管件（3）内侧施加径向电磁力，对管件进行胀形，上轴推线圈（1）和下轴推线圈（7）分别在待成形管件（3）两端施加轴向电磁力，向凹模（4）的中心推送待成形管件（3），实现轴向补料，背压线圈（6）在预成形为支管部位的待成形管件（3）外侧施加反向电磁力，使胀形线圈（5）与背压线圈（6）中间的管材在三向压应力状态下顺利成形出支管。
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| CN112427525A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-02 | 安徽工业大学 | 一种电磁脉冲助推式胀形方法 |
| CN113182446B (zh) * | 2021-05-13 | 2023-05-16 | 中南大学 | 一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0824969A (ja) * | 1994-07-07 | 1996-01-30 | Japan Steel Works Ltd:The | 拡管用電磁成形器および管状成形品の製造方法 |
| US5826320A (en) * | 1997-01-08 | 1998-10-27 | Northrop Grumman Corporation | Electromagnetically forming a tubular workpiece |
| CN103406418A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-27 | 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 |
| CN105312387A (zh) * | 2015-06-19 | 2016-02-10 | 新昌县航达机械制造有限公司 | 三通管刚性塑性复合胀形成型设备 |
| CN105312385A (zh) * | 2015-06-19 | 2016-02-10 | 新昌县航达机械制造有限公司 | 三通管锁扣式刚性塑性复合胀形成型装置 |
| CN106694681A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-24 | 华中科技大学 | 一种金属管件的电磁成形装置及方法 |
| CN106944528A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-14 | 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 |
| CN107030172A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-11 | 华中科技大学 | 一种基于背景磁场下管材的电磁无模成形方法及装置 |
| CN108555108A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-21 | 南昌航空大学 | 一种三通管胀形成形装置以及三通管支管胀形成形方法 |
| CN208928948U (zh) * | 2018-11-02 | 2019-06-04 | 安徽工业大学 | 一种三通管电磁脉冲复合胀形装置 |
-
2018
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0824969A (ja) * | 1994-07-07 | 1996-01-30 | Japan Steel Works Ltd:The | 拡管用電磁成形器および管状成形品の製造方法 |
| US5826320A (en) * | 1997-01-08 | 1998-10-27 | Northrop Grumman Corporation | Electromagnetically forming a tubular workpiece |
| CN103406418A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-27 | 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 |
| CN105312387A (zh) * | 2015-06-19 | 2016-02-10 | 新昌县航达机械制造有限公司 | 三通管刚性塑性复合胀形成型设备 |
| CN105312385A (zh) * | 2015-06-19 | 2016-02-10 | 新昌县航达机械制造有限公司 | 三通管锁扣式刚性塑性复合胀形成型装置 |
| CN106694681A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-24 | 华中科技大学 | 一种金属管件的电磁成形装置及方法 |
| CN106944528A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-14 | 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 |
| CN107030172A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-11 | 华中科技大学 | 一种基于背景磁场下管材的电磁无模成形方法及装置 |
| CN108555108A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-21 | 南昌航空大学 | 一种三通管胀形成形装置以及三通管支管胀形成形方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| T型管内高压成形仿真分析研究;辛艳峰;李健;梁鹏;刘邦雄;;山东工业技术(第06期);第19-20页 * |
Also Published As
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