CN117773304B - 一种预制波纹电磁成形复合板的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属复合板制备技术领域，具体涉及一种预制波纹电磁成形复合板的装置及方法，装置包括成形工装和电源系统；成形工装包括下基座，在下基座上固定设置有升降组件，在下基座上可拆卸的安装有模具，当进行金属板波纹预制时，模具为波纹形模具，当进行异种金属板复合时，模具为平模具，在下基座的上方设置有上基座，在上基座的下表面安装有线圈组件，上基座与升降组件连接；电源系统包括电容组件和充电组件，电容组件、充电组件与线圈组件之间通过两两并联的方式电性连接；本发明通过利用线圈组件放电产生的电磁力推动二号待复合金属板抵靠一号待复合金属板而实现复合，可用于连接在机械性能或热膨胀系数方面有显著差异的不同金属。
Description
技术领域
本发明属于金属复合板制备技术领域，具体涉及一种预制波纹电磁成形复合板的装置及方法。
背景技术
在全球工业和经济飞速发展的时代背景下，单一组元的金属材料已无法满足严苛的服役条件，而金属复合板可以发挥组元材料各自的优势，达成各组元材料资源的最优配置，实现单一金属不能满足的性能要求，而且可以减少稀有金属的使用量，具有极高的性价比，是近年来国家重点发展的金属结构材料之一，被广泛应用于能源交通、航天航空、国防军工和装备制造等领域。
金属复合板主要通过界面冶金结合实现异种材料的复合，目前金属复合板的制备方法主要有爆炸复合法、轧制复合法等。爆炸复合法利用爆炸产生的大量能量推动覆层板抵靠基板而实现复合，形成牢固的冶金结合，通常用于连接在机械性能、热膨胀系数或熔化温度方面有显著差异的不同金属。爆炸复合法可实现大部分难以形成界面结合的金属板复合，会产生波浪形的结合区形态，不会产生任何热影响区，不会导致微观结构的变化，目前已广泛应用于金属复合板制备中，但爆炸复合法的应用也存在一定的局限性，载荷分布不均导致产品质量不稳定，爆炸带来巨大的生产安全隐患，对环境产生严重的污染等。轧制复合法利用轧机的强大压力，使金属发生剧烈的塑性变形，界面处的新鲜基体金属在压力作用下紧密接触进而产生微观尺度的原子反应，最终金属层间界面形成稳定的冶金结合。轧制复合法具有污染低，操作稳定且批量生产连续性好等优势，成为应用最为广泛的金属复合板的制备方法之一，但由于待复合的异种金属材料变形程度不匹配，结合能力弱等因素会导致制备的金属复合板出现板形翘曲严重，界面结合强度低等问题。
电磁成形是利用金属在强脉冲磁场中受到的电磁力作用使其发生塑性变形的一种高速、高能率，短时脉冲加工技术，广泛应用于单一金属材料的精密成形。电磁成形和爆炸复合一样是一种高速成形方法，具有通用性大，投资少，设备简单等优点，同时电磁成形可以排除爆炸成形带来的安全隐患和对环境的污染，应用前景十分广阔。因此，开发一种利用电磁成形技术来制备结合质量高、板形好的金属复合板的装置和方法是非常有必要的。
发明内容
本发明针对目前存在的金属复合板制备方法中爆炸复合对环境污染严重和轧制复合导致板形翘曲严重等问题，提供了一种通用性强，尤其能够很好的适用于难变形金属板和易变形金属板结合的一种预制波纹电磁成形复合板的装置及方法。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种预制波纹电磁成形复合板的装置，包括成形工装和电源系统；
所述成形工装包括下基座，在所述下基座上固定设置有升降组件，在所述下基座上可拆卸的安装有模具，当进行金属板波纹预制时，模具为波纹形模具，当进行异种金属板复合时，模具为平模具，在所述下基座的上方设置有上基座，在所述上基座的下表面安装有线圈组件，所述上基座与升降组件连接，以便于通过升降组件控制上基座升降；
所述电源系统包括电容组件和充电组件，所述电容组件、充电组件与线圈组件之间通过两两并联的方式电性连接。
进一步，在所述线圈组件的两侧设置有限位块，所述限位块与上基座固定连接。
再进一步，在所述下基座上固定设置有导向杆，在所述上基座上设置有与导向杆相对应的导向套，所述导向套套设在导向杆上。
更进一步，所述升降组件为液压缸。
更进一步，所述波纹形模具表面的波纹形状为正弦波形。
一种预制波纹电磁成形复合板的方法，包括以下步骤：
S1，金属板波纹预制，具体为：
S11, 安装波纹形模具于下基座中，连接电源系统与线圈组件；
S12，将一号待复合金属板放置于波纹形模具上，通过升降组件调整上基座位置，使限位块与波纹形模具的两侧接触，防止一号待复合金属板水平移动，并使线圈组件与一号待复合金属板上表面接触；
S13，控制电源系统向线圈组件放电，在一号待复合金属板表面产生电磁力，推动一号待复合金属板向波纹形模具运动实现成形，获得波纹状金属板；
S14，关闭电源系统，通过升降组件将上基座升起，取出获得的波纹状金属板；
S2，异种金属板复合，具体为：
S21，将下基座中的波纹形模具更换为平模具，打磨波纹状金属板和二号待复合金属板表面；
S22，将打磨好的波纹状金属板和二号待复合金属板堆叠形成组坯，且使波纹状金属板的波纹面与二号待复合金属板的待复合面相接触，保持二号待复合金属板在上，波纹状金属板在下的状态，将组坯放置于平模具上，通过升降组件调整上基座位置，使限位块与平模具的两侧接触，防止组坯水平移动，并使线圈组件与二号待复合金属板上表面接触；
S23，控制电源系统向线圈组件放电，在二号待复合金属板表面产生强大的电磁力，推动二号待复合金属板向波纹状金属板抵靠实现复合，获得板形平直、界面良好结合的金属复合板；
S24，关闭电源系统，通过升降组件将上基座升起，取出板形平直、界面良好结合的金属复合板。
进一步，所述一号待复合金属板为难变形金属板，所述二号待复合金属板为易变形金属板。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明通过利用线圈组件放电产生的电磁力推动二号待复合金属板抵靠一号待复合金属板而实现复合，可用于连接在机械性能或热膨胀系数方面有显著差异的不同金属；
本发明利用线圈组件放电产生的电磁力实现不同金属板复合，相较于爆炸复合可消除生产过程中存在的安全隐患和对环境产生的严重污染，相较于轧制复合可解决复合板轧制导致的板形翘曲严重的问题；
本发明将难变形的一号待复合金属板与易变形的二号待复合金属板复合，可实现难变形金属与易变形金属的良好复合，而且板形平直。
附图说明
图1是本发明金属板波纹预制时的结构示意图；
图2是本发明金属板波纹预制时的剖视图；
图3是本发明波纹状金属板的结构示意图；
图4是本发明异种金属板复合时的结构示意图；
图5是本发明异种金属板复合时的剖视图；
图6是本发明金属复合板的结构示意图；
图中，下基座1，升降组件2，波纹形模具3，平模具4，上基座5，线圈组件6，电容组件7，充电组件8，限位块9，导向杆10，导向套11，一号待复合金属板12，波纹状金属板13，二号待复合金属板14。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
如图1至图6所示，一种预制波纹电磁成形复合板的装置，包括成形工装和电源系统；
所述成形工装包括下基座1，在所述下基座1上固定设置有升降组件2，所述升降组件2为液压缸，在所述下基座1上可拆卸的安装有模具，当进行金属板波纹预制时，模具为波纹形模具3，所述波纹形模具3表面的波纹形状为正弦波形，当进行异种金属板复合时，模具为平模具4，在所述下基座1的上方设置有上基座5，在所述上基座5的下表面安装有线圈组件6，在所述线圈组件6的两侧设置有限位块9，所述限位块9与上基座5固定连接，所述上基座5与升降组件2连接，以便于通过升降组件2控制上基座5升降，在所述下基座1上固定设置有导向杆10，在所述上基座5上设置有与导向杆10相对应的导向套11，所述导向套11套设在导向杆10上；
所述电源系统包括电容组件7和充电组件8，所述电容组件7、充电组件8与线圈组件6之间通过两两并联的方式电性连接。
一种预制波纹电磁成形复合板的方法，包括以下步骤：
S1，金属板波纹预制，具体为：
S11, 安装波纹形模具3于下基座1中，连接电源系统与线圈组件6；
S12，将一号待复合金属板12放置于波纹形模具3上，通过升降组件2调整上基座5位置，使限位块9与波纹形模具3的两侧接触，防止一号待复合金属板12水平移动，并使线圈组件6与一号待复合金属板12上表面接触，所述一号待复合金属板12为难变形金属板；
S13，控制电源系统向线圈组件6放电，在一号待复合金属板12表面产生电磁力，推动一号待复合金属板12向波纹形模具3运动实现成形，获得波纹状金属板13；
S14，关闭电源系统，通过升降组件2将上基座5升起，取出获得的波纹状金属板13；
S2，异种金属板复合，具体为：
S21，将下基座1中的波纹形模具3更换为平模具4，打磨波纹状金属板13和二号待复合金属板14表面，所述二号待复合金属板14为易变形金属板；
S22，将打磨好的波纹状金属板13和二号待复合金属板14堆叠形成组坯，且使波纹状金属板13的波纹面与二号待复合金属板14的待复合面相接触，保持二号待复合金属板14在上，波纹状金属板13在下的状态，将组坯放置于平模具4上，通过升降组件2调整上基座5位置，使限位块9与平模具4的两侧接触，防止组坯水平移动，并使线圈组件6与二号待复合金属板14上表面接触；
S23，控制电源系统向线圈组件6放电，在二号待复合金属板14表面产生强大的电磁力，推动二号待复合金属板14向波纹状金属板13抵靠实现复合，获得板形平直、界面良好结合的金属复合板；
S24，关闭电源系统，通过升降组件2将上基座5升起，取出板形平直、界面良好结合的金属复合板。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种预制波纹电磁成形复合板的方法，其特征在于：应用一种预制波纹电磁成形复合板的装置，所述装置包括成形工装和电源系统；
所述成形工装包括下基座（1），在所述下基座（1）上固定设置有升降组件（2），在所述下基座（1）上可拆卸的安装有模具，当进行金属板波纹预制时，模具为波纹形模具（3），当进行异种金属板复合时，模具为平模具（4），在所述下基座（1）的上方设置有上基座（5），在所述上基座（5）的下表面安装有线圈组件（6），在所述线圈组件（6）的两侧设置有限位块（9），所述限位块（9）与上基座（5）固定连接，所述上基座（5）与升降组件（2）连接，以便于通过升降组件（2）控制上基座（5）升降；
所述电源系统包括电容组件（7）和充电组件（8），所述电容组件（7）、充电组件（8）与线圈组件（6）之间通过两两并联的方式电性连接；
所述方法包括以下步骤：
S1，金属板波纹预制，具体为：
S11, 安装波纹形模具（3）于下基座（1）中，连接电源系统与线圈组件（6）；
S12，将一号待复合金属板（12）放置于波纹形模具（3）上，通过升降组件（2）调整上基座（5）位置，使限位块（9）与波纹形模具（3）的两侧接触，防止一号待复合金属板（12）水平移动，并使线圈组件（6）与一号待复合金属板（12）上表面接触，所述一号待复合金属板（12）为难变形金属板；
S13，控制电源系统向线圈组件（6）放电，在一号待复合金属板（12）表面产生电磁力，推动一号待复合金属板（12）向波纹形模具（3）运动实现成形，获得波纹状金属板（13）；
S14，关闭电源系统，通过升降组件（2）将上基座（5）升起，取出获得的波纹状金属板（13）；
S2，异种金属板复合，具体为：
S21，将下基座（1）中的波纹形模具（3）更换为平模具（4），打磨波纹状金属板（13）和二号待复合金属板（14）表面，所述二号待复合金属板（14）为易变形金属板；
S22，将打磨好的波纹状金属板（13）和二号待复合金属板（14）堆叠形成组坯，且使波纹状金属板（13）的波纹面与二号待复合金属板（14）的待复合面相接触，保持二号待复合金属板（14）在上，波纹状金属板（13）在下的状态，将组坯放置于平模具（4）上，通过升降组件（2）调整上基座（5）位置，使限位块（9）与平模具（4）的两侧接触，防止组坯水平移动，并使线圈组件（6）与二号待复合金属板（14）上表面接触；
S23，控制电源系统向线圈组件（6）放电，在二号待复合金属板（14）表面产生强大的电磁力，推动二号待复合金属板（14）向波纹状金属板（13）抵靠实现复合，获得板形平直、界面良好结合的金属复合板；
S24，关闭电源系统，通过升降组件（2）将上基座（5）升起，取出板形平直、界面良好结合的金属复合板。
2.根据权利要求1所述的一种预制波纹电磁成形复合板的方法，其特征在于：在所述下基座（1）上固定设置有导向杆（10），在所述上基座（5）上设置有与导向杆（10）相对应的导向套（11），所述导向套（11）套设在导向杆（10）上。
3.根据权利要求1所述的一种预制波纹电磁成形复合板的方法，其特征在于：所述升降组件（2）为液压缸。
4.根据权利要求1所述的一种预制波纹电磁成形复合板的方法，其特征在于：所述波纹形模具（3）表面的波纹形状为正弦波形。
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