CN113182446A - 一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法，该电磁成形装置包括：第一侧推电极，安装于待成形圆管件的一端，第一侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第一轴向加压线圈；第二侧推电极，安装于待成形圆管件远离第一侧推电极的一端，第二侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第二轴向加压线圈；内部胀形线圈，置于待成形圆管件的管腔内。该电磁成形装置及成形方法能够成形电导率低的材料、能够避免管件端部及圆角部位过度减薄和开裂。

Description

一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及管件塑性成形技术领域，具体而言，涉及一种电流辅助电磁加压的金属管件电磁成形装置及成形方法。

背景技术

电磁成形技术是通过在工件上产生感应涡流和洛伦兹力，驱动工件成形。由于成形速度快，变形过程中产生不同于准静态行为的动态变形行为，使材料的延展性和材料的成形极限得到大幅度提升。但在电磁成形中，被成形的零件必须具有高电导率。才能在脉冲磁场中得到感应涡流和洛伦兹力。由于铝合金的电导率高，目前电磁成形也主要应用于铝合金成形。但对于电导率低的镁合金、钛合金以及高强钢材料，传统电磁成形方法是不适用的。

另外，为满足产品轻量化、强韧性和低能耗等方面的要求，以空心结构件来代替实心部件，不仅可以减轻产品的重量，节约相关的材料，而且又能充分利用材料本身的强度和刚度，必然成为制造业领域的主流趋势。管件胀形工艺正是制造各类空心结构件的加工制造技术，在现代生产制造中占据了不可替代的位置。

管件磁脉冲胀形工艺，目前主要还是以自由胀形为主，但需要真正实现高精度成形，就需要有外围模具的约束。有模具束缚下的圆管成形为带圆角的方管，材料流动较为困难，管件直边部分不能贴模，转角难以填充，管件直边与转角之间的过渡区会出现开裂。

现有的采用电磁成形方法将圆管成形为带圆角的方管的研究中，主要面临以下问题：(1)在胀形过程中端部材料无流动，会造成端部过度减薄甚至开裂；(2)目前的管件成形所使用的材料为电导率高的材料铝合金，无法成形电导率低的材料；(3)胀形使用的线圈为螺旋线圈，作用在管子上的电磁力是均匀的，电磁力会把直边部位的材料紧压在模具上，在圆角胀形的过程中阻碍了直边部位的材料向圆角部位流动，从而造成圆角部位材料过度减薄。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法，该电磁成形装置及成形方法能够成形电导率低的材料、能够避免管件端部及圆角部位过度减薄和开裂。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形装置，该电磁成形装置主要包括：

第一侧推电极，安装于待成形圆管件的一端，第一侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第一轴向加压线圈；

第二侧推电极，安装于待成形圆管件远离第一侧推电极的一端，第二侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第二轴向加压线圈；

内部胀形线圈，置于待成形圆管件的管腔内。

进一步地，内部胀形线圈为一内部分瓣线圈组件，内部分瓣线圈组件置于待成形圆管件的管腔内，且内部分瓣线圈组件对应于待成形圆管件的待成形圆角的内侧设置。

进一步地，内部分瓣线圈组件包括：

分瓣线圈固定装置，置于待成形圆管件的管腔内；

内部分瓣线圈，多圈缠绕设置在分瓣线圈固定装置上，内部分瓣线圈的两条侧边与待成形圆管件的长度方向平行，内部分瓣线圈的两条侧边分别对应于待成形圆管件待成形圆角的两个对角的内侧设置。

进一步地，还包括：

第一外部胀形模具，第一外部胀形模具内具有一第一模具腔，第一模具腔为带圆角的方管形腔体，待成形圆管件的待成形部分置于第一模具腔内，且待成形圆管件的待成形圆角处与第一模具腔的圆角处相对应。

进一步地，内部胀形线圈为一内部螺线管线圈，内部螺线管线圈置于待成形圆管件的管腔内，且内部螺线管线圈的长度方向与待成形圆管件的长度方向一致。

进一步地，还包括：

第二外部胀形模具，第二外部胀形模具内具有一第二模具腔，第二模具腔为圆柱形腔体，待成形圆管件的待成形部分置于第二模具腔内。

根据本发明的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，采用上述的具有内部分瓣线圈组件的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：在待成形圆管件的内腔中放置内部分瓣线圈组件，使内部分瓣线圈的两条侧边分别对应于待成形圆管件待成形圆角的两个对角的内侧；

步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部分瓣线圈通电，使待成形圆管件的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；

步骤S4：断电后旋转内部分瓣线圈组件，使内部分瓣线圈的两条侧边分别对应待成形圆管件待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；

步骤S5：重复步骤S3，对待成形圆管件的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成待成形圆管件四个圆角的成形，形成带圆角的方管。

根据本发明的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，采用上述的具有内部分瓣线圈组件和第一外部胀形模具的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：将第一外部胀形模具套设在待成形圆管件的待成形部分外侧，且待成形圆管件的待成形圆角的外侧对应第一模具腔的圆角；在待成形圆管件的内腔中放置内部分瓣线圈组件，使内部分瓣线圈的两条侧边分别对应于待成形圆管件待成形圆角的两个对角的内侧；

步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部分瓣线圈通电，使待成形圆管件的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；

步骤S4：断电后旋转内部分瓣线圈组件，使内部分瓣线圈的两条侧边分别对应待成形圆管件待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；

步骤S5：重复步骤S3，对待成形圆管件的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成待成形圆管件四个圆角的成形，形成带圆角的方管。

根据本发明的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将圆形金属管件进行局部扩径，采用上述的具有内部螺线管线圈的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：在待成形圆管件的内腔中放置内部螺线管线圈；

步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部螺线管线圈通电，使待成形圆管件的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件。

根据本发明的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将圆形金属管件进行局部扩径，采用上述的具有内部螺线管线圈和第二外部胀形模具的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：将第二外部胀形模具套设在待成形圆管件的待扩径部分外侧；在待成形圆管件的内腔中放置内部螺线管线圈；

步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部螺线管线圈通电，使待成形圆管件的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的电磁成形装置，通过设置第一侧推电极和第二侧推电极对待成形圆管件通入脉冲电流，提高了待成形圆管件上的电流密度，实现了难变形材料在电磁成形条件下的高速率变形，可实现钛合金等低电导率材料的高速电磁成形。

(2)本发明的电磁成形装置，通过在第一侧推电极、第二侧推电极的外侧分别设置第一轴向加压线圈和一个第二轴向加压线圈，轴向加压线圈与侧推电极配合，在管件电磁成形过程中可以推动管件端部局部区域的材料流动，提高胀形高度，避免管件端部及圆角部位的材料过度减薄和开裂。

(3)在将圆管成形为带圆角的方管时，采用多圈缠绕设置的内部分瓣线圈，可提高电磁成形效率；采用内部分瓣线圈分两步渐进式地成形待成形圆管件的待成形圆角，每次成形两个对角，可以有效地减小管件圆角处的材料过度减薄，避免管件开裂。

(4)在将圆管成形为带圆角的方管时，在待成形圆管件的待成形部分外侧设置第一外部胀形模具，使待成形圆管件的待成形圆角的外侧对应第一模具腔的圆角，配合分两步渐进式的成形方式，能够避免现有的采用螺线管线圈的有模成形装置成形时，电磁力把直边部位的材料紧压在模具上，阻碍直边部位的材料向圆角部位流动，从而造成圆角部位材料过度减薄的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的电磁成形装置中侧推电极、轴向加压线圈与待成形圆管件的装配立体示意图。

图2为本发明实施例1的电磁成形装置的剖视示意图。

图3为本发明实施例1、2的电磁成形装置中内部分瓣线圈组件的结构示意图。

图4为本发明实施例1、2的电磁成形装置中内部分瓣线圈的结构示意图。

图5为本发明实施例1、2的电磁成形装置中待成形圆管件和内部分瓣线圈通电后的示意图(箭头表示电流方向)。

图6为本发明实施例2的电磁成形装置中内部分瓣线圈第一次胀形初始状态的示意图。

图7为本发明实施例2的电磁成形装置中内部分瓣线圈第一次胀形后的示意图。

图8为本发明实施例2的电磁成形装置中内部分瓣线圈第二次胀形初始状态的示意图。

图9为本发明实施例2的电磁成形装置中内部分瓣线圈第二次胀形后的示意图。

图10为本发明实施例3的电磁成形装置的剖视示意图。

图11为本发明实施例4的电磁成形装置胀形初始状态的示意图。

图12为本发明实施例4的电磁成形装置胀形后的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一侧推电极；2、第二侧推电极；3、第一轴向加压线圈；4、第二轴向加压线圈；5、内部分瓣线圈组件；6、第一外部胀形模具；7、内部螺线管线圈；8、第二外部胀形模具；51、分瓣线圈固定装置；52、内部分瓣线圈；61、第一模具腔；81、第二模具腔；100、待成形圆管件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

实施例1：

参见图1至图5，一种本发明实施例的电流辅助的金属管件电磁成形装置，该电磁成形装置主要包括第一侧推电极1、第二侧推电极2和内部胀形线圈。其中，第一侧推电极1安装连接在待成形圆管件100的一端，在第一侧推电极1远离待成形圆管件100的一侧设置有一个第一轴向加压线圈3；第二侧推电极2安装连接在待成形圆管件100远离第一侧推电极1的一端，在第二侧推电极2远离待成形圆管件100的一侧同样地设置有一个第二轴向加压线圈4；内部胀形线圈置于待成形圆管件100的管腔内。

上述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，通过在待成形圆管件100的两端分别安装连接第一侧推电极1和第二侧推电极2，第一侧推电极1、待成形圆管件100、第二侧推电极2与外部电源(图中未示出)连接形成闭合电流回路，并且在待成形圆管件100的管腔内设置内部胀形线圈；在待成形圆管件100成形时，向第一侧推电极1、第二侧推电极2通电，在待成形圆管件100上形成脉冲电流，同时向内部胀形线圈通电，使待成形圆管件100在电磁力作用下向外胀形。该金属管件电磁成形装置，通过设置第一侧推电极1和第二侧推电极2对待成形圆管件100通入脉冲电流，提高了待成形圆管件100上的电流密度，实现了难变形材料在电磁成形条件下的高速率变形，可实现钛合金等低电导率材料的高速电磁成形。

此外，通过在第一侧推电极1、第二侧推电极2的外侧分别设置一个第一轴向加压线圈3和一个第二轴向加压线圈4，轴向加压线圈与侧推电极配合，在管件电磁成形过程中可以推动管件端部局部区域的材料流动，提高胀形高度，避免管件端部及圆角部位的材料过度减薄和开裂。

具体来说，参见图3和图4，在本实施例中，内部胀形线圈为一个内部分瓣线圈组件5，该内部分瓣线圈组件5置于待成形圆管件100的管腔内，且内部分瓣线圈组件5对应于待成形圆管件100的待成形圆角的内侧设置。通过采用内部分瓣线圈组件5，可以将待成形圆管件100加工成形为带圆角的方管。

进一步地，内部分瓣线圈组件5主要包括分瓣线圈固定装置51和内部分瓣线圈52。其中，分瓣线圈固定装置51置于待成形圆管件100的管腔内；内部分瓣线圈52呈多圈缠绕设置在分瓣线圈固定装置51上。该内部分瓣线圈52的两条侧边(参见图4中a)与待成形圆管件100的长度方向平行，并且该内部分瓣线圈52的两条侧边分别对应于待成形圆管件100待成形圆角的两个对角的内侧设置。如此设置，采用该内部分瓣线圈组件5可以一次成形方管的两个对角，分两次即可成形方管；采用这种分两次渐进式的成形方式可以避免材料过度减薄。

该电磁成形装置主要用于将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，其工作过程如下：

步骤S1：在待成形圆管件100的内腔中放置内部分瓣线圈组件5，并使内部分瓣线圈52的两条侧边分别对应于待成形圆管件100待成形圆角的两个对角的内侧；

步骤S2：在待成形圆管件100的一端安装第一侧推电极1和第一轴向加压线圈3，在待成形圆管件100的另一端安装第二侧推电极2和第二轴向加压线圈4，第一侧推电极1、待成形圆管件100、第二侧推电极2与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极1、第二侧推电极2向待成形圆管件100通电，向第一轴向加压线圈3和第二轴向加压线圈4通电，同时向内部分瓣线圈52通电，使待成形圆管件100的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下向外胀形；

步骤S4：两个相对的待成形圆角处胀形完成后，断电并旋转内部分瓣线圈组件5，使内部分瓣线圈52的两条侧边分别对应待成形圆管件100待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；

步骤S5：重复步骤S3，对待成形圆管件100的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成待成形圆管件100四个圆角的成形，形成带圆角的方管。

在步骤S3中，待成形圆管件100上的电流方向与内部分瓣线圈52侧边的电流方向相反，这样管件上的通入电流和感应电流叠加，可以提高管件的成形效率。

该电磁成形装置采用多圈缠绕设置的内部分瓣线圈52，线圈的匝数为多匝，可以提高电磁成形效率；该电磁成形装置采用内部分瓣线圈52分两步渐进式地成形待成形圆管件100的待成形圆角，每次成形两个对角，可以有效地减小管件圆角处的材料过度减薄，避免管件开裂；采用轴向加压线圈与侧推电极相配合，在管件电磁成形过程中可以推动管件端部局部区域的材料流动，进一步避免材料过度减薄，并可提高胀形高度。

实施例2：

参见图1以及图3至图9，一种本发明实施例的电流辅助的金属管件电磁成形装置，该电磁成形装置的主要结构与实施例1相同，其主要区别在于，本实施例的电磁成形装置还包括一个第一外部胀形模具6，该第一外部胀形模具6内具有一个第一模具腔61，该第一模具腔61为带圆角的方管形腔体，待成形圆管件100的待成形部分置于该第一模具腔61内，并且待成形圆管件100的待成形圆角处与第一模具腔61的圆角处相对应。

该电磁成形装置主要用于将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，其工作过程如下：

步骤S1：将第一外部胀形模具6套设在待成形圆管件100的待成形部分外侧，且使待成形圆管件100的待成形圆角的外侧对应第一模具腔61的圆角；在待成形圆管件100的内腔中放置内部分瓣线圈组件5，并使内部分瓣线圈52的两条侧边分别对应于待成形圆管件100待成形圆角的两个对角的内侧(参见图6)；

步骤S2：在待成形圆管件100的一端安装第一侧推电极1和第一轴向加压线圈3，在待成形圆管件100的另一端安装第二侧推电极2和第二轴向加压线圈4，第一侧推电极1、待成形圆管件100、第二侧推电极2与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极1、第二侧推电极2向待成形圆管件100通电，向第一轴向加压线圈3和第二轴向加压线圈4通电，同时向内部分瓣线圈52通电，使待成形圆管件100的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下向外胀形(参见图7)；

步骤S4：两个相对的待成形圆角处胀形完成后，断电并旋转内部分瓣线圈组件5，使内部分瓣线圈52的两条侧边分别对应待成形圆管件100待成形圆角的另外两个对角的内侧设置(参见图8)；

步骤S5：重复步骤S3，对待成形圆管件100的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成待成形圆管件100四个圆角的成形，形成带圆角的方管(参见图9)。

在步骤S3中，待成形圆管件100上的电流方向与内部分瓣线圈52侧边的电流方向相反，这样管件上的通入电流和感应电流叠加，可以提高管件的成形效率。

本实施例的电磁成形装置为有模具束缚下的电磁成形装置，主要用于将金属圆管件加工形成带圆角的方管。该电磁成形装置同样采用内部分瓣线圈52分两步渐进式地成形待成形圆管件100的待成形圆角，每次成形两个对角，同样可以有效地减小管件圆角处的材料过度减薄，避免管件开裂。除此之外，该电磁成形装置在待成形圆管件100的待成形部分外侧设置第一外部胀形模具6，使待成形圆管件100的待成形圆角的外侧对应第一模具腔61的圆角，配合分两步渐进式的成形方式，能够避免现有的采用螺线管线圈的有模成形装置成形时，电磁力把直边部位的材料紧压在模具上，阻碍直边部位的材料向圆角部位流动，从而造成圆角部位材料过度减薄的问题。

实施例3：

参见图1和图10，一种本发明实施例的电流辅助的金属管件电磁成形装置，该电磁成形装置主要包括第一侧推电极1、第二侧推电极2和内部胀形线圈。其中，第一侧推电极1安装连接在待成形圆管件100的一端，在第一侧推电极1远离待成形圆管件100的一侧设置有一个第一轴向加压线圈3；第二侧推电极2安装连接在待成形圆管件100远离第一侧推电极1的一端，在第二侧推电极2远离待成形圆管件100的一侧同样地设置有一个第二轴向加压线圈4；内部胀形线圈置于待成形圆管件100的管腔内。

上述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，通过在待成形圆管件100的两端分别安装连接第一侧推电极1和第二侧推电极2，第一侧推电极1、待成形圆管件100、第二侧推电极2与外部电源(图中未示出)连接形成闭合电流回路，并且在待成形圆管件100的管腔内设置内部胀形线圈；在待成形圆管件100成形时，向第一侧推电极1、第二侧推电极2通电，在待成形圆管件100上形成脉冲电流，同时向内部胀形线圈通电，使待成形圆管件100在电磁力作用下向外胀形。该金属管件电磁成形装置，通过设置第一侧推电极1和第二侧推电极2对待成形圆管件100通入脉冲电流，提高了待成形圆管件100上的电流密度，实现了难变形材料在电磁成形条件下的高速率变形，可实现钛合金等低电导率材料的高速电磁成形。

此外，通过在第一侧推电极1、第二侧推电极2的外侧分别设置一个第一轴向加压线圈3和一个第二轴向加压线圈4，轴向加压线圈与侧推电极配合，在管件电磁成形过程中可以推动管件端部局部区域的材料流动，提高胀形高度，避免管件端部及圆角部位的材料过度减薄和开裂。

具体来说，参见图10，在本实施例中，内部胀形线圈为一个内部螺线管线圈7，该内部螺线管线圈7置于待成形圆管件100的管腔内，并且内部螺线管线圈7的长度方向(参见图10中b方向)与待成形圆管件100的长度方向一致。

该电磁成形装置主要用于金属圆管件的无模局部扩径，其工作过程如下：

步骤S1：在待成形圆管件100的一端安装第一侧推电极1和第一轴向加压线圈3；在待成形圆管件100的内腔中放置内部螺线管线圈7；

步骤S2：在待成形圆管件100的另一端安装第二侧推电极2和第二轴向加压线圈4，第一侧推电极1、待成形圆管件100、第二侧推电极2与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过第一侧推电极1、第二侧推电极2向待成形圆管件100通电，向第一轴向加压线圈3和第二轴向加压线圈4通电，同时向内部螺线管线圈7通电，使待成形圆管件100的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件。

该电磁成形装置通过第一侧推电极1和第二侧推电极2对待成形圆管件100通入脉冲电流，提高了待成形圆管件100上的电流密度，可以实现难变形材料在电磁成形条件下的高速率变形，可实现钛合金等低电导率材料的高速电磁成形；采用轴向加压线圈与侧推电极相配合，在管件电磁成形过程中可以推动管件端部局部区域的材料流动，避免材料过度减薄，并可提高胀形高度。

实施例4：

参见图1、图11和图12，一种本发明实施例的电流辅助的金属管件电磁成形装置，该电磁成形装置的主要结构与实施例3相同，其主要区别在于，本实施例的电磁成形装置还包括一个第二外部胀形模具8，该第二外部胀形模具8内具有一个第二模具腔81，该第二模具腔81为圆柱形腔体，待成形圆管件100的待成形部分置于该第二模具腔81内。

该电磁成形装置用于金属圆管件在有模情况下的局部扩径，其工作过程如下：

步骤S1：将第二外部胀形模具8套设在待成形圆管件100的待扩径部分外侧；在待成形圆管件100的内腔中放置内部螺线管线圈7；

步骤S2：在待成形圆管件100的一端安装第一侧推电极1和第一轴向加压线圈3；在待成形圆管件100的另一端安装第二侧推电极2和第二轴向加压线圈4；第一侧推电极1、待成形圆管件100、第二侧推电极2与外部电源构成闭合放电回路(参见图11)；

步骤S3：通过第一侧推电极1、第二侧推电极2向待成形圆管件100通电，向第一轴向加压线圈3和第二轴向加压线圈4通电，同时向内部螺线管线圈7通电，使待成形圆管件100的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件(参见图12)。

同样地，该电磁成形装置通过第一侧推电极1和第二侧推电极2对待成形圆管件100通入脉冲电流，提高了待成形圆管件100上的电流密度，可以实现难变形材料在电磁成形条件下的高速率变形，可实现钛合金等低电导率材料的高速电磁成形；采用轴向加压线圈与侧推电极相配合，在管件电磁成形过程中可以推动管件端部局部区域的材料流动，避免材料过度减薄，并可提高胀形高度。除此之外，该电磁成形装置通过在待成形圆管件100的待扩径部分外侧套设第二外部胀形模具8，可以提高待成形圆管件100的成形精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述电磁成形装置包括：

第一侧推电极(1)，安装于待成形圆管件(100)的一端，所述第一侧推电极(1)远离所述待成形圆管件(100)的一侧设有第一轴向加压线圈(3)；

第二侧推电极(2)，安装于所述待成形圆管件(100)远离所述第一侧推电极(1)的一端，所述第二侧推电极(2)远离所述待成形圆管件(100)的一侧设有第二轴向加压线圈(4)；

内部胀形线圈，置于所述待成形圆管件(100)的管腔内。

2.根据权利要求1所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述内部胀形线圈为一内部分瓣线圈组件(5)，所述内部分瓣线圈组件(5)置于所述待成形圆管件(100)的管腔内，且所述内部分瓣线圈组件(5)对应于所述待成形圆管件(100)的待成形圆角的内侧设置。

3.根据权利要求2所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述内部分瓣线圈组件(5)包括：

分瓣线圈固定装置(51)，置于所述待成形圆管件(100)的管腔内；

内部分瓣线圈(52)，多圈缠绕设置在所述分瓣线圈固定装置(51)上，所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边与所述待成形圆管件(100)的长度方向平行，所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应于所述待成形圆管件(100)待成形圆角的两个对角的内侧设置。

4.根据权利要求3所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，还包括：

第一外部胀形模具(6)，所述第一外部胀形模具(6)内具有一第一模具腔(61)，所述第一模具腔(61)为带圆角的方管形腔体，所述待成形圆管件(100)的待成形部分置于所述第一模具腔(61)内，且所述待成形圆管件(100)的待成形圆角处与所述第一模具腔(61)的圆角处相对应。

5.根据权利要求1所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述内部胀形线圈为一内部螺线管线圈(7)，所述内部螺线管线圈(7)置于所述待成形圆管件(100)的管腔内，且所述内部螺线管线圈(7)的长度方向与所述待成形圆管件(100)的长度方向一致。

6.根据权利要求5所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，还包括：

第二外部胀形模具(8)，所述第二外部胀形模具(8)内具有一第二模具腔(81)，所述第二模具腔(81)为圆柱形腔体，所述待成形圆管件(100)的待成形部分置于所述第二模具腔(81)内。

7.一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，其特征在于，采用如权利要求3所述的金属管件电磁成形装置对所述待成形圆管件(100)进行成形，所述电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：在所述待成形圆管件(100)的内腔中放置所述内部分瓣线圈组件(5)，使所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应于所述待成形圆管件(100)待成形圆角的两个对角的内侧；

步骤S2：在所述待成形圆管件(100)的一端安装所述第一侧推电极(1)和所述第一轴向加压线圈(3)，在所述待成形圆管件(100)的另一端安装所述第二侧推电极(2)和所述第二轴向加压线圈(4)，所述第一侧推电极(1)、所述待成形圆管件(100)、所述第二侧推电极(2)与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过所述第一侧推电极(1)、所述第二侧推电极(2)向所述待成形圆管件(100)通电，向所述第一轴向加压线圈(3)和所述第二轴向加压线圈(4)通电，同时向所述内部分瓣线圈(52)通电，使所述待成形圆管件(100)的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；

步骤S4：断电后旋转所述内部分瓣线圈组件(5)，使所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应所述待成形圆管件(100)待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；

步骤S5：重复步骤S3，对所述待成形圆管件(100)的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成所述待成形圆管件(100)四个圆角的成形，形成带圆角的方管。

8.一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，其特征在于，采用如权利要求4所述的金属管件电磁成形装置对所述待成形圆管件(100)进行成形，所述电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：将所述第一外部胀形模具(6)套设在所述待成形圆管件(100)的待成形部分外侧，且所述待成形圆管件(100)的待成形圆角的外侧对应所述第一模具腔(61)的圆角；在所述待成形圆管件(100)的内腔中放置所述内部分瓣线圈组件(5)，使所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应于所述待成形圆管件(100)待成形圆角的两个对角的内侧；

步骤S2：在所述待成形圆管件(100)的一端安装所述第一侧推电极(1)和所述第一轴向加压线圈(3)，在所述待成形圆管件(100)的另一端安装所述第二侧推电极(2)和所述第二轴向加压线圈(4)，所述第一侧推电极(1)、所述待成形圆管件(100)、所述第二侧推电极(2)与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过所述第一侧推电极(1)、所述第二侧推电极(2)向所述待成形圆管件(100)通电，向所述第一轴向加压线圈(3)和所述第二轴向加压线圈(4)通电，同时向所述内部分瓣线圈(52)通电，使所述待成形圆管件(100)的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；

步骤S4：断电后旋转所述内部分瓣线圈组件(5)，使所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应所述待成形圆管件(100)待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；

步骤S5：重复步骤S3，对所述待成形圆管件(100)的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成所述待成形圆管件(100)四个圆角的成形，形成带圆角的方管。

9.一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将圆形金属管件进行局部扩径，其特征在于，采用如权利要求5所述的金属管件电磁成形装置对所述待成形圆管件(100)进行成形，所述电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：在所述待成形圆管件(100)的内腔中放置所述内部螺线管线圈(7)；

步骤S2：在所述待成形圆管件(100)的一端安装所述第一侧推电极(1)和所述第一轴向加压线圈(3)，在所述待成形圆管件(100)的另一端安装所述第二侧推电极(2)和所述第二轴向加压线圈(4)，所述第一侧推电极(1)、所述待成形圆管件(100)、所述第二侧推电极(2)与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过所述第一侧推电极(1)、所述第二侧推电极(2)向所述待成形圆管件(100)通电，向所述第一轴向加压线圈(3)和所述第二轴向加压线圈(4)通电，同时向所述内部螺线管线圈(7)通电，使所述待成形圆管件(100)的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件。

10.一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将圆形金属管件进行局部扩径，其特征在于，采用如权利要求6所述的金属管件电磁成形装置对所述待成形圆管件(100)进行成形，所述电磁成形方法包括以下步骤：

步骤S1：将所述第二外部胀形模具(8)套设在所述待成形圆管件(100)的待扩径部分外侧；在所述待成形圆管件(100)的内腔中放置所述内部螺线管线圈(7)；

步骤S2：在所述待成形圆管件(100)的一端安装所述第一侧推电极(1)和所述第一轴向加压线圈(3)，在所述待成形圆管件(100)的另一端安装所述第二侧推电极(2)和所述第二轴向加压线圈(4)，所述第一侧推电极(1)、所述待成形圆管件(100)、所述第二侧推电极(2)与外部电源构成闭合放电回路；

步骤S3：通过所述第一侧推电极(1)、所述第二侧推电极(2)向所述待成形圆管件(100)通电，向所述第一轴向加压线圈(3)和所述第二轴向加压线圈(4)通电，同时向所述内部螺线管线圈(7)通电，使所述待成形圆管件(100)的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件。

Images