CN116748372A - 电磁成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料成型技术领域，尤其是涉及一种电磁成形装置及成形方法；电磁成形装置包括支撑模块、外侧管件、内侧管件和电源模块，外侧管件和内侧管件均与支撑模块连接，由支撑模块进行支撑，内侧管件位于外侧管件的内侧并与外侧管件间隔设置，电源模块通过向外侧管件和内侧管件提供轴向电流，可使得外侧管件和内侧管件产生径向的相互作用力，使得外侧管件和/或内侧管件发生形变，进而实现外侧管件和/或内侧管件的成形，通过设置采用该电磁成形方法，使得仅需通过两根管件的相互作用即可实现管件的成形，进而可减轻电磁成形装置的制作成本，提升管件成形的稳定性。

Description

电磁成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，尤其是涉及一种电磁成形装置及成形方法。

背景技术

电磁成形也称作磁脉冲成形，是利用金属坯料在脉冲磁场中受力的作用而使其变形的一种工艺，具有易于精确控制，成形速度快，成形工件精度高，模具结构简单及设备通用性强的特点，是目前应用最广的高能率成形方法之一。

如公开号为CN113182446A的专利文件公开的一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法，电磁成形装置通过在待成形圆管件的内部设置内部胀形线圈，待成形圆管件的两端分别设置加压线圈，通过内部胀形线圈形成的径向作用力能够实现导电率低的材料的成形，加压线圈提供的轴向作用力能够避免管件端部及圆角部位过度减薄和开裂。

虽然现有电磁成形装置可实现导电率低的材料成型，但由于待成型的圆管件的轴向长度较大，线圈设计需采用绕制多匝结构，导致内部胀形线圈的制作成本较高，并且很难满足轴向跨度较大的线圈结构尺寸稳定性，不能较好保证管件成形的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种电磁成形装置及成形方法，解决现有技术中电磁成形装置的制作成本较高，稳定性较差的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种电磁成形装置，包括：

支撑模块；

外侧管件，所述外侧管件与所述支撑模块连接；

内侧管件，所述内侧管件与所述支撑模块连接，所述内侧管件位于所述外侧管件的内侧并与所述外侧管件间隔设置；

电源模块，所述电源模块与所述支撑模块或所述外侧管件和所述内侧管件连接，用于向所述外侧管件和所述内侧管件提供轴向电流，以使所述外侧管件和所述内侧管件产生相互作用的径向电磁力，并通过电磁力驱使所述外侧管件和/或所述内侧管件径向变形。

可选地，所述支撑模块的内部设置有形变容纳腔，所述形变容纳腔的内壁设置有成形面，所述成形面供于变形后的所述外侧管件和/或所述内侧管件贴合。

可选地，所述支撑模块的两端设置有内侧插孔和外侧插孔，所述内侧插孔和所述外侧插孔与所述形变容纳腔连通，所述外侧插孔围合于所述内侧插孔并与所述内侧插孔间隔设置，所述内侧管件和所述外侧管件分别插设于所述内侧插孔和外侧插孔。

可选地，所述支撑模块包括由内至外依序设置的内侧限制件、中部支撑件和外侧限制件，所述内侧限制件和所述中部支撑件之间形成所述内侧插孔，所述中部支撑件和所述外侧限制件之间形成所述外侧插孔，所述内侧限制件和所述外侧限制件形成所述形变容纳腔。

可选地，所述中部支撑件为导电件，所述电源模块与所述中部支撑件和/或所述内侧管件以及所述外侧管件连接，所述电源模块用于向所述中部支撑件和/或所述内侧管件以及所述外侧管件，使所述内侧管件和所述外侧管件形成方向相同的轴向电流。

可选地，所述中部支撑件为绝缘件，所述电源模块与所述外侧管件和所述内侧管件连接，用于向所述外侧管件和/或所述内侧管件供电，使所述外侧管件和所述内侧管件形成方向相反的轴向电流。

可选地，电磁成形装置还包括施力线圈，所述施力线圈设置于所述内侧管件和/或所述外侧管件的两侧，用于通电时向所述内侧管件和/或所述外侧管件提供压缩或拉伸的轴向力。

与现有技术相比，本发明提供的电磁成形装置的有益效果包括：通过设置支撑模块、外侧管件、内侧管件和电源模块，外侧管件和内侧管件均与支撑模块连接，由支撑模块进行支撑，内侧管件位于外侧管件的内侧并与外侧管件间隔设置，电源模块通过向外侧管件和内侧管件提供轴向电流，可使得外侧管件和内侧管件产生径向的相互作用力，使得外侧管件和/或内侧管件发生形变，进而实现外侧管件和/或内侧管件的成形，通过电磁成形装置的以上设置，使得仅需通过两根管件的相互作用即可实现管件的成形，进而可减轻电磁成形装置的制作成本，提升管件成形的稳定性。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案还提供一种电磁成形方法，包括以下步骤：

S100：将外侧管件与内侧管件连接于所述支撑模块，由所述支撑模块进行支撑；

S200：将电源模块与所述支撑模块或所述外侧管件和所述内侧管件连接，形成电磁成形装置；

S300：所述电源模块向所述支撑模块或所述外侧管件和所述内侧管件提供轴向的电流，使所述内侧管件和/或所述外侧管件径向形变。

可选地，在步骤S100中，所述电源模块与所述外侧管件和/或所述内侧管件连接，在步骤S300中，向所述外侧管件和/或所述内侧管件通入电流，以使所述外侧管件径向扩张，以及所述内侧管件径向收缩。

可选地，在步骤S100中，所述电源模块与所述中部支撑件和/或所述内侧管件以及所述外侧管件连接，在步骤S300中，所述电源模块向所述支撑模块和/或所述内侧管件以及所述外侧管件通入电流，以使所述外侧管件和所述内侧管件径向收缩。

与现有技术相比，本发明提供的电磁成形方法的有益效果包括：通过电源模块向内侧管件和外侧管件，可使得内侧管件和外侧管件产生相互作用的径向作用力，实现外侧管件和/或内侧管件的成形，进而减轻电磁成形装置的制作成本，提升管件成形的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电磁成形装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的电磁成形装置的另一结构示意图。

图3为本发明实施例提供的电磁成形装置的施力线圈的电源连接图。

图4为本发明实施例提供的电磁成形方法的流程图。

其中，图中各附图标记：

10—支撑模块 11—形变容纳腔 12—内侧限制件

13—中部支撑件 14—外侧限制件 20—外侧管件

30—内侧管件 40—电源模块 50—施力线圈

111—成形面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种电磁成形装置，如图1～2所示，包括支撑模块10、外侧管件20、内侧管件30和电源模块40，外侧管件20与支撑模块10连接；内侧管件30与支撑模块10连接，内侧管件30位于外侧管件20的内侧并与外侧管件20间隔设置；电源模块40与支撑模块10或外侧管件20和内侧管件30连接，用于向外侧管件20和内侧管件30提供轴向电流，以使外侧管件20和内侧管件30产生相互作用的径向电磁力，并通过电磁力驱使外侧管件20和/或内侧管件30径向变形。

具体地，电磁成形装置通过设置支撑模块10、外侧管件20、内侧管件30和电源模块40，外侧管件20和内侧管件30均与支撑模块10连接，由支撑模块10进行支撑，内侧管件30位于外侧管件20的内侧并与外侧管件20间隔设置，电源模块40通过向外侧管件20和内侧管件30提供轴向电流，并于外侧管件20和内侧管件30周侧产生磁场，使得外侧管件20和内侧管件30之间产生相互吸引或排斥的径向作用力，驱动外侧管件20和/或内侧管件30发生形变，进而实现外侧管件20和/或内侧管件30的成形，通过电磁成形装置的以上设置，使得仅需通过两根管件的相互作用即可实现管件的成形，进而可减轻电磁成形装置的制作成本，提升管件成形的稳定性。

可以理解地，支撑模块10可以通过夹持、螺栓固定、插接等形式与外侧管件20、内侧管件30连接，仅需能为外侧管件20和内侧管件30提供支撑，以使外侧管件20和/或内侧管件30能够以支撑模块10与外侧管件20和内侧管件30的连接部位为基点发生径向形变即可。

可以理解的，外侧管件20和内侧管件30可以为低导电率或高导电率的任意高强度材料。

可以理解的，电源模块40可以为能向外侧管件20和内侧管件30提供脉冲电的任意一个或多个电源设备。

本实施例中，根据外侧管件20和内侧管件30的自身强度以及电源模块40所供的电流大小，外侧管件20和内侧管件30可以任意一根发生形变，实现外侧管件20或内侧管件30的成形，外侧管件20和内侧管件30可以同时发生形变，实现外侧管件20和内侧管件30的同时成形，进而提升管件的成形效率。

本实施例中，如图1～2所示，电源模块40通过向支撑模块10或外侧管件20和内侧管件30通入脉冲电流，以使外侧管件20和内侧管件30形成电磁脉冲，进而使得外侧管件20和内侧管件30的同时成形，进而提升管件的成形效率。

本实施例中，如图1所示，电源模块40与支撑模块10连接时，电流通过支撑模块10进入外侧管件20和内侧管件30，使得外侧管件20和内侧管件30形成方向相同的轴向电流，使得外侧管件20和内侧管件30同时受到径向向内的磁力作用(图1中箭头方向)，产生径向收缩，实现外侧管件20和内侧管件30的成形。

本实施例中，如图1所示，电源模块40还可通过与外侧管件20和/或内侧管件30直接连接，向外侧管件20和内侧管件30通入方向相同的轴向电流。

本实施例中，若外侧管件20和内侧管件30通入方向相同的轴向脉冲电流，外侧管件20和内侧管件30将产生径向收缩，若外侧管件20和内侧管件30通入方向相反的轴向脉冲电流，内侧管件30产生径向收缩，外侧管件20产生径向^扩张，综合上述两种情形，无论通入相同方向或相反方向的电流，内侧管件30都仅会发生径向收缩。

本实施例中，如图2所示，电源模块40与外侧管件20和内侧管件30连接时，可直接向外侧管件20和内侧管件30通入方向相反的电流，使得外侧管件20和内侧管件30产生相互排斥的径向力(图2中箭头方向)，内侧管件30在该排斥力的作用下径向收缩，外侧管件20在该排斥力的作用下径向扩张，实现外侧管件20和内侧管件30的成形。

本实施例中，由于外侧管件20和内侧管件30发生径向收缩或扩张时，由于其内径会减小或增大，为避免外侧管件20和内侧管件30形变部位因内径变大而减薄，或者因内径减小而产生冗余，如图1～2所示，电磁成形装置还包括施力线圈50，施力线圈50设置于内侧管件30和/或外侧管件20的两侧，用于通电时向内侧管件30和/或外侧管件20提供压缩或拉伸内侧管件30和/或外侧管件20的轴向力。

具体地，通过施力线圈50的设置，若外侧管件20成形过程中若发生径向扩张，施力线圈50将产生相向的轴向作用力，对变形的外侧管件20轴向压缩，进而弥补外侧管件20形变部位的减薄；

若内侧管件30和/或外侧管件20成形过程中若发生径向收缩，施力线圈50将产生相对的轴向作用力，对变形的内侧管件30和/或外侧管件20轴向拉伸，进而消除内侧管件30和/或外侧管件20形变部位的冗余。

本实施例中，进一步地，如图2～3所示，内侧管件30和外侧管件20的两侧均设置有施力线圈50，内侧管件30两侧的两个施力线圈50串联并与电源形成闭合回路，外侧管件20两侧的两个施力线圈50串联并与电源形成另一闭合回路。

本实施例中，如图2所示，支撑模块10的内部设置有形变容纳腔11，形变容纳腔11的内壁设置有成形面111，成形面111供于变形后的外侧管件20和/或内侧管件30贴合。具体地，形变容纳腔11可供外侧管件20和/或内侧管件30形变，成形面111通过供变形后的外侧管件20和/或内侧管件30贴合，可作为成形后的外侧管件20和/或内侧管件30定型模板，方便外侧管件20和/或内侧管件30的定型。

本实施例中，成形面111的形状可根据外侧管件20和/或内侧管件30成形后的形状适应性设置。

本实施例中，如图2所示，支撑模块10的两端设置有内侧插孔和外侧插孔，内侧插孔和外侧插孔与形变容纳腔11连通，外侧插孔围合于内侧插孔并与内侧插孔间隔设置，内侧管件30和外侧管件20分别插设于内侧插孔和外侧插孔。具体地，内侧插孔和外侧插孔可供内侧管件30和外侧管件20与支撑模块10形成插设，方便内侧管件30和外侧管件20的安装，同时便于内侧管件30和外侧管件20的轴向形变。

本实施例中，如图2所示，内侧插孔和外侧插孔的孔口设置有圆角，圆角可为外侧管件20和内侧管件30的形变提供导向，进而方便外侧管件20和内侧管件30的变形。

本实施例中，如图2所示，支撑模块10包括由内至外依序设置的内侧限制件12、中部支撑件13和外侧限制件14，内侧限制件12和中部支撑件13之间形成内侧插孔，中部支撑件13和外侧限制件14之间形成外侧插孔，内侧限制件12和外侧限制件14形成形变容纳腔11。

具体地，中部支撑件13可对内侧管件30和外侧管件20进行间隔，内侧限制件12和外侧限制件14可方便形变容纳腔11的形成，同时稳固内侧管件30和外侧管件20，且通过支撑模块10的以上设置，安装内侧管件30和外侧管件20时，仅需先将内侧管件30套设于内侧限制件12，再将中部支撑件13套设于内侧管件30的两端，再将外侧管件20套设于中部之间，最后再将外侧限制件14套设于外侧管件20即可，为内侧管件30和外侧管件20的安装提供方便。

本实施例中，进一步地，中部支撑件13为导电件，电源模块40与中部支撑件13和/或内侧管件30以及外侧管件20连接，电源模块40用于向中部支撑件13和/或内侧管件30以及外侧管件20通电。具体地，通过将中部支撑件13设置为导电件，使得电源模块40无论与中部支撑件13、内侧管件30或外侧管件20任意一个或多个部件连接，均可实现向内侧管件30或外侧管件20通入同向的轴向电流，进而可简化电源模块40的结构。

本实施例中，进一步地，中部支撑件13为绝缘件，电源模块40与外侧管件20和/或内侧管件30连接，用于向外侧管件20和/或内侧管件30供电，使内侧管件30和外侧管件20形成方向相反的轴向电流。具体地，通过将中部支撑件13设置绝缘件，可有效将内侧管件30和外侧管件20绝缘间隔；

外侧管件20和内侧管件30为电阻率较低的材料时，电源模块40可与外侧管件20或内侧管件30连接，向外侧管件20或内侧管件30通入脉冲电流，未通入脉冲电流的管件可通过通有脉冲电流的管件感应出相应脉冲电流，进而可实现两根管件的相互作用，实现外侧管件20和/或内侧管件30的形变；

外侧管件20和内侧管件30为电阻率较高的材料时，电源模块40可通过与外侧管件20和内侧管件30同时连接，向外侧管件20和内侧管件30通入方向相同或相反的轴向脉冲电流，使外侧管件20和内侧管件30相互作用，实现外侧管件20和/或内侧管件30的形变。

本实施例中，进一步地，内侧管件30和外侧管件20需要通入相反的轴向电流时，需要设置电源分别与内侧管件30和外侧管件20连接，并通过电源向内侧管件30和外侧管件20通入相反的轴向电流。

本发明的实施例还提供了一种电磁成形方法，如图4所示，包括以下步骤：

S100：将外侧管件20与内侧管件30连接于支撑模块10，由支撑模块10进行支撑；

S200：将电源模块40与支撑模块10或外侧管件20和内侧管件30连接，形成电磁成形装置；

S300：电源模块40向支撑模块10或外侧管件20和内侧管件30提供轴向的电流，使内侧管件30和/或外侧管件20径向形变。

本实施例中，在步骤S100中，电源模块40与外侧管件20和/或内侧管件30连接，在步骤S300中，向外侧管件20和/或内侧管件30通入电流，以使外侧管件20径向扩张，以及内侧管件30径向收缩。本实施例中，进一步地，支撑模块10的中部支撑件13为绝缘件。外侧管件20和内侧管件30同时通入电流时，外侧管件20和内侧管件30通入的电流方向相反。

本实施例中，电源模块40与支撑模块10和/或内侧管件30以及外侧管件20连接，在步骤S300中，向支撑模块10、外侧管件20和/或内侧管件30通入电流，以使外侧管件20和内侧管件30径向收缩。本实施例中，进一步地，支撑模块10的中部支撑件13为导电件。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁成形装置，其特征在于，包括：

支撑模块；

外侧管件，所述外侧管件与所述支撑模块连接；

内侧管件，所述内侧管件与所述支撑模块连接，所述内侧管件位于所述外侧管件的内侧并与所述外侧管件间隔设置；

电源模块，所述电源模块与所述支撑模块或所述外侧管件和所述内侧管件连接，用于向所述外侧管件和所述内侧管件提供轴向电流，以使所述外侧管件和所述内侧管件产生相互作用的径向电磁力，并通过电磁力驱使所述外侧管件和/或所述内侧管件径向变形。

2.根据权利要求1所述的电磁成形装置，其特征在于，所述支撑模块的内部设置有形变容纳腔，所述形变容纳腔的内壁设置有成形面，所述成形面供于变形后的所述外侧管件和/或所述内侧管件贴合。

3.根据权利要求2所述的电磁成形装置，其特征在于，所述支撑模块的两端设置有内侧插孔和外侧插孔，所述内侧插孔和所述外侧插孔与所述形变容纳腔连通，所述外侧插孔围合于所述内侧插孔并与所述内侧插孔间隔设置，所述内侧管件和所述外侧管件分别插设于所述内侧插孔和外侧插孔。

4.根据权利要求3所述的电磁成形装置，其特征在于，所述支撑模块包括由内至外依序设置的内侧限制件、中部支撑件和外侧限制件，所述内侧限制件和所述中部支撑件之间形成所述内侧插孔，所述中部支撑件和所述外侧限制件之间形成所述外侧插孔，所述内侧限制件和所述外侧限制件形成所述形变容纳腔。

5.根据权利要求4所述的电磁成形装置，其特征在于，所述中部支撑件为导电件，所述电源模块与所述中部支撑件和/或所述内侧管件以及所述外侧管件连接，所述电源模块用于向所述中部支撑件和/或所述内侧管件以及所述外侧管件通电，使所述内侧管件和所述外侧管件形成方向相同的轴向电流。

6.根据权利要求4所述的电磁成形装置，其特征在于，所述中部支撑件为绝缘件，所述电源模块与所述外侧管件和/或所述内侧管件连接，用于向所述外侧管件和/或所述内侧管件供电，使所述外侧管件和所述内侧管件形成方向相反的轴向电流。

7.根据权利要求1～6任一项所述的电磁成形装置，其特征在于，还包括施力线圈，所述施力线圈设置于所述内侧管件和/或所述外侧管件的两侧，用于通电时向所述内侧管件和/或所述外侧管件提供压缩或拉伸的轴向力。

8.一种电磁成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：将外侧管件与内侧管件连接于所述支撑模块，由所述支撑模块进行支撑；

S200：将电源模块与所述支撑模块或所述外侧管件和所述内侧管件连接，形成电磁成形装置；

S300：所述电源模块向所述支撑模块或所述外侧管件和所述内侧管件提供轴向的电流，使所述内侧管件和/或所述外侧管件径向形变。

9.根据权利要求8所述的电磁成形方法，其特征在于，在步骤S100中，所述电源模块与所述外侧管件和/或所述内侧管件连接，在步骤S300中，向所述外侧管件和/或所述内侧管件通入电流，以使所述外侧管件径向扩张，以及所述内侧管件径向收缩。

10.根据权利要求8所述的电磁成形方法，其特征在于，在步骤S100中，所述电源模块与所述支撑模块和/或所述内侧管件以及所述外侧管件连接，在步骤S300中，所述电源模块向所述中部支撑件和/或所述内侧管件以及所述外侧管件通入电流，以使所述外侧管件和所述内侧管件径向收缩。