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材料开发与应用:新型线圈加载的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

2023-12-05
摘要:电磁成形是一种利用高速脉冲电磁力驱动工件成形的加工技术,成形速度快,应变率高且成形效果好。电磁成形以磁场作为载体,使得金属无接触加工。

  【作 者】吴伟业

  电磁成形是一种利用高速脉冲电磁力驱动工件成形的加工技术,成形速度快,应变率高且成形效果好[1-3]。电磁成形以磁场作为载体,使得金属无接触加工。金属成形表面质量高、模具单一等特点使其适用于工业大规模生产,可重复性高,在航空航天、船舶等工业领域广泛应用。

  根据工件形状,可以将电磁成形分为板件电磁成形和管件电磁成形。电磁成形中脉冲电磁力的空间分布可以通过驱动线圈的结构来控制,Daehn 等人提出了匀压力线圈结构,为板材成形提供均匀的电磁力[4]。Qiu 等人针对板材胀形不均匀性提出了局部电磁力加载技术,将脉冲电磁力集中于板件端部区域,可以提高板件变形均匀性[5]。

  本研究创新性地提出了基于新型线圈的管件电磁胀形技术,保留外侧端部线圈和内侧中部线圈,使得电磁力分布集中于管件端部,中部的电磁力满足管件胀形需求,整体电磁力呈凹形分布,有效地提高了管件胀形的均匀性。

  【结 论】

  针对管件电磁胀形中轴向变形不均匀的问题,提出了新型线圈加载的管件电磁胀形系统,在传统线圈的基础上,保留外侧端部线圈和内侧中部线圈,在管件端部施加较大的径向电磁力,整体径向电磁力在管件上分布为凹形,端部产生的形变带动约束较小的中部区域,最终管件胀形均匀度提高了 2.3 倍,轴向均匀性得到了明显提高。

  以下是正文:

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