CN205673433U

CN205673433U - 一种高效率板件电磁成形装置

Info

Publication number: CN205673433U
Application number: CN201620520123.2U
Authority: CN
Inventors: 邱立; 肖遥; 邓长征; 吴训松; 谢海龙; 曹新阳
Original assignee: China Three Gorges University CTGU
Current assignee: China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2026-05-31

Abstract

一种高效率板件电磁成形装置，将待加工的金属板件首尾相连组成多边形导电回路；根据成形要求，在金属板件变形侧安装相同或不同的模具；通过加载的脉冲电流，在多边形导电回路中产生感应电流；脉冲电流与感应电流之间的脉冲电磁力，驱动金属板件加速并进入模具，实现多个金属板件的同时加工。本实用新型一种高效率板件电磁成形装置，将待加工的金属板件首尾相连组成多边形导电回路，实现了多个金属板件同时加工的功能，可大大提升电磁成形的利用率和效率。

Description

一种高效率板件电磁成形装置

技术领域

本实用新型属于金属成形制造领域，特别涉及一种高效率板件电磁成形装置，主要用于金属板件的成形加工。

背景技术

轻量化是航空航天、汽车工业等领域实现节能减排的重要技术手段。而实现轻量化的主要途径是采用轻质合金材料，高性能铝合金、钛合金、镁合金成为现代航空航天、汽车工业等实现轻量化的首选材料。然而，轻质合金材料在室温下成形塑性较低，局部拉延性差，容易产生裂纹，回弹较大，采用传统加工工艺进行加工效果并不理想。某航天用铝质方盒零件，采用拉深成形时，需要5次拉深，期间还需增加多次退火工艺以消除加工硬化；生产周期长、成本高，且成品率较低。电磁成形是一种高速率脉冲成形技术，能大幅改善金属材料成形性能，是解决轻质合金成形困难的有效手段之一。通过电容器电源对驱动线圈放电，在驱动线圈内产生一强脉冲电流，同时在金属板件（位于驱动线圈附近）中感应涡流；线圈电流和工件涡流之间的相互电磁力，驱动金属板件加速并发生塑性变形，进而实现对工件的成形加工。整个电磁成形过程为毫秒级，电磁能瞬间释放，工件成形速度一般超过300 m/s。与传统加工工艺相比，电磁成形具有两大优势：一是高应变率（10³-10⁵s^-1），可提高材料塑性变形能力，使材料成形极限提高5-10倍；二是非接触施力，成形件表面质量高，仅需要单模具，能减少变形过程中的应力集中。

电磁成形按加工工件类型，主要分为板材电磁成形和管件电磁成形，现有板件电磁成形技术中，单次成形只能加工一个工件，加工效率低下。现有的电磁成形专利，如专利“板材动圈电磁渐进成形方法及其装置（CN1821910）”，其采用小型驱动线圈在大型工件局部产生电磁力，再通过计算机控制驱动线圈运动轨迹，可实现大型板材的电磁加工。这一专利的加工效率低，加工一个工件需要多次成形才能完成。专利“多级多向电磁成形方法及装置（CN102248059A）”，通过多级多向电磁成形的方式加速工件，实现更长时间范围和更大空间范围内的成形加工制造，有效提高工件的成形深度。这一专利实现的是加工程度的提升，只对单个工件实现加工。

发明内容

为了提高板件电磁成形的效率，本实用新型提供一种高效率板件电磁成形装置，将待加工的金属板件首尾相连组成多边形导电回路，实现了多个金属板件同时加工的功能，可大大提升电磁成形的利用率和效率。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种高效率板件电磁成形方法，将待加工的金属板件通过导体触头装置首尾相连组成多边形导电回路；

根据成形要求，在金属板件变形侧安装相同或不同的模具；

通过加载的脉冲电流，在多边形导电回路中产生感应电流；

脉冲电流与感应电流之间的脉冲电磁力，驱动金属板件加速并进入模具4，实现多个金属板件的同时加工。

多边形导电回路的边数大于等于三。

多边形导电回路是正多边形或非正多边形。相同金属板件采用相同模具同时加工板件时,采用正多边形；其他情况根据实际情况采用非正多边形。

一种高效率板件电磁成形装置，包括驱动线圈、金属板件、导体触头装置，相邻金属板件之间采用导体触头装置连接，导体触头装置包括导体触头与端部紧固环。

导体触头的数量等于多边形导电回路的边数，导体触头表面设有镀银层。将待加工的金属板件首尾相连组成多边形导电回路时,导体触头的数量刚好等于多边形导电回路的边数，同时为了使金属板件与导体触头充分接触，需在导体触头表面设镀银层。

端部紧固环为一多边形环；端部紧固环的边数等于多边形导电回路的边数；端部紧固环采用绝缘材料制成。端部紧固环的作用是使多边形导电回路构成一个整体，但又希望在其中不产生感应电流，故端部紧固环采用绝缘材料制成，如环氧板等。

驱动线圈与金属板件之间设置有磁场变换装置。

无磁场变换装置时，驱动线圈为一与多边形导电回路吻合的多边形驱动线圈。为了使多边形导电回路的感应电流最大，在无磁场变换装置时，驱动线圈应为与多边形导电回路吻合的多边形驱动线圈。

有磁场变换装置时，驱动线圈为一圆柱驱动线圈。有磁场变换装置时，为简单方便，将驱动线圈设置为一圆柱驱动线圈，同时使磁场变换装置内表面与驱动线圈吻合，外表面与多边形导电回路吻合，达到最高效率的磁场传递效率。

磁场变换装置包括一镀铜或银的开环不锈钢、开环不锈钢上设有1mm至2mm的气隙。开环的目的是为了实现磁场变换，气隙采用1-2mm是为了使其环向足够的均匀。

磁场变换装置内侧与驱动线圈表面一致，磁场变换装置外侧与金属板件组成的多边形导电回路表面一致。磁场变换装置内表面与驱动线圈吻合，外表面与多边形导电回路吻合，达到最高效率的磁场传递效率。

与现有最好技术相比，本实用新型一种高效率板件电磁成形装置，的优点在于：

1）、本实用新型实现了多个金属板件同时加工的功能，可大大提升电磁成形的利用率和效率。

2）、本实用新型中的驱动线圈，在引入磁场变换装置之后，可实现通用性，即不同形式的金属板件可采用同一个驱动线圈实现加工。

3）、本实用新型中的磁场变换装置，采用镀铜或银的开环不锈钢，可在保证其磁场传递效率的同时，大大提升其本身的机械强度。

附图说明

图1为相同四金属板件采用相同模具同时加工的板件电磁成形装置示意图：

其中：图1（a）为相同四金属板件采用相同模具同时加工的板件电磁成形装置爆炸示意图。

图1（b）为相同四金属板件采用相同模具同时加工的板件电磁成形装置装配示意图。

图1（c）为相同四金属板件采用相同模具同时加工的板件电磁成形装置剖面示意图。

图1（d）为相同四金属工件采用相同模具同时加工的板件组成的多边形导电回路示意图。

图2为不同三金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置示意图：

其中：图2（a）为不同三金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置爆炸示意图。

图2（b）为不同三金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置装配示意图。

图2（c）为不同三金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置剖面示意图。

图2（d）为不同三金属工件采用不同模具同时加工的板件组成的多边形导电回路示意图。

图3为相同六金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置示意图：

其中：图3（a）为相同六金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置爆炸示意图。

图3（b）为相同六金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置装配示意图。

图3（c）为相同六金属板件采用不同模具同时加工的板件电磁成形装置剖面示意图。

图3（d）为相同六金属工件采用不同模具同时加工的板件组成的多边形导电回路示意图。

上述图中：1-驱动线圈，2-金属板件，3-导体触头装置，31-导体触头，32- 端部紧固环，4-模具，5-磁场变换装置，51-气隙，52- 开环不锈钢，6-多边形导电回路。

具体实施方式

一种高效率板件电磁成形方法，将待加工的金属板件首尾相连组成多边形导电回路；

根据成形要求，在金属板件变形侧安装相同或不同的模具；

通过加载的脉冲电流，在多边形导电回路中产生感应电流；

脉冲电流与感应电流之间的脉冲电磁力，驱动金属板件加速变形、并进入模具4，实现多个金属板件的同时加工。

多边形导电回路的边数大于等于三。

多边形导电回路是正多边形或非正多边形。

一种高效率板件电磁成形装置，包括驱动线圈1、金属板件2、导体触头装置3，相邻金属板件2之间采用导体触头装置3连接，导体触头装置3包括导体触头31与端部紧固环32。

导体触头31的数量等于多边形导电回路的边数，导体触头31表面设有镀银层。

端部紧固环32为一多边形环；端部紧固环32的边数等于多边形导电回路的边数；端部紧固环32采用绝缘材料制成。

驱动线圈1与金属板件2之间设置有磁场变换装置5。

无磁场变换装置5时，驱动线圈1为一与多边形导电回路吻合的多边形驱动线圈；

有磁场变换装置5时，驱动线圈1为一圆柱驱动线圈。

磁场变换装置5包括一镀铜或银的开环不锈钢52、开环不锈钢52上设有1mm至2mm的气隙51。

磁场变换装置5内侧与驱动线圈1表面一致，磁场变换装置5外侧与金属板件2组成的多边形导电回路表面一致。

具体实施方案如下：

实施方案1，相同四金属板件，采用相同模具同时加工的板件电磁成形：

根据需要加工的四个相同的金属板件2，配置驱动线圈1、导体触头装置3、模具4及磁场变换装置5；驱动线圈1为圆柱形，导体触头31表面作镀银处理，端部紧固环32由环氧板制成，磁场变换装置5由带气隙51的开环不锈钢制成，且其表面作镀银处理。

根据图1所示，将金属板件2置于导体触头31，并通过端部紧固环32对其进行固定；将驱动线圈1置于磁场变换装置5内侧；将磁场变化装置5连同驱动线圈1置于金属板件2组成的四边形内部；将模具4置于金属板件2外侧，并安装固定。给驱动线圈1加载脉冲电流，通过磁场变换装置5在金属板件内产生感应电流，脉冲电流与感应电流之间的脉冲电磁力驱动金属板件加速变形、并进入模具，实现四个相同金属板件的同时加工。

实施方案2，不同三金属板件，采用不同模具同时加工的板件电磁成形：

根据需要加工的三个不同的金属板件2，采用无磁场变换装置5加工，配置驱动线圈1、导体触头装置3及模具4；驱动线圈1为一与金属板件2外形匹配的三角形线圈，导体触头31表面作镀银处理，端部紧固环32由环氧板制成。

根据图2所示，将金属板件2置于导体触头31，并通过端部紧固环32对其进行固定；将驱动线圈1置于金属板件2组成的三角形内部；将模具4置于金属板件2外侧，并安装固定。给驱动线圈1加载脉冲电流，在金属板件内产生感应电流，脉冲电流与感应电流之间的脉冲电磁力驱动金属板件加速变形、并进入模具，实现三个不同金属板件的同时加工。

实施方案3，相同六金属板件，采用不同模具同时加工的板件电磁成形：

根据需要加工的六个相同的金属板件2，采用不同的模具4实现同时加工，配置驱动线圈1、导体触头装置3、模具4及磁场变换装置5；驱动线圈1为圆柱形，导体触头31表面作镀银处理，端部紧固环32由环氧板制成，磁场变换装置5由带气隙51的开环不锈钢制成，且其表面作镀铜处理。

根据图3所示，将金属板件2置于导体触头31，并通过端部紧固环32对其进行固定；将驱动线圈1置于磁场变换装置5内侧；将磁场变化装置5连同驱动线圈1置于金属板件2组成的六边形内部；将模具4置于金属板件2外侧，并安装固定。给驱动线圈1加载脉冲电流，通过磁场变换装置5在金属板件内产生感应电流，脉冲电流与感应电流之间的脉冲电磁力驱动金属板件加速变形、并进入模具，实现六个相同金属板件的不同模具同时加工。

Claims

1.一种高效率板件电磁成形装置，包括驱动线圈（1）、金属板件（2）、导体触头装置（3），其特征在于：相邻金属板件（2）之间采用导体触头装置（3）连接，导体触头装置（3）包括导体触头（31）与端部紧固环（32）。

2.根据权利要求1所述一种高效率板件电磁成形装置，其特征在于：导体触头（31）的数量等于多边形导电回路的边数，导体触头（31）表面设有镀银层。

3.根据权利要求1所述一种高效率板件电磁成形装置，其特征在于：端部紧固环（32）为一多边形环；端部紧固环（32）的边数等于多边形导电回路的边数；端部紧固环（32）采用绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述一种高效率板件电磁成形装置，其特征在于：驱动线圈（1）与金属板件（2）之间设置有磁场变换装置（5）。

5.根据权利要求4所述一种高效率板件电磁成形装置，其特征在于：无磁场变换装置（5）时，驱动线圈（1）为一与多边形导电回路吻合的多边形驱动线圈；有磁场变换装置（5）时，驱动线圈（1）为一圆柱驱动线圈。

6.根据权利要求4所述一种高效率板件电磁成形装置，其特征在于：磁场变换装置（5）包括一镀铜或银的开环不锈钢（52）、开环不锈钢（52）上设有1mm至2mm的气隙（51）。

7.根据权利要求4所述一种高效率板件电磁成形装置，其特征在于：磁场变换装置（5）内侧与驱动线圈（1）表面一致，磁场变换装置（5）外侧与金属板件（2）组成的多边形导电回路表面一致。