一家专注流体压力成形技术
【作 者】李奋强;陈新宇;蒋继帅
电磁成形属于高速率成形，在 0.1 ms 内金属工件的局部变形速度可达 200 m/s 以上，局部获得的动能相当大，材料的变形机理与低速加工时材料变形机理有很大差别。与传统塑性成形方法相比，高速率成形主要有以下优点：增加材料的成形极限、减小回弹、抑制起皱。除此之外，电磁成形还有以下特点：
① 非接触，成形件表面质量好；② 易控制，重复性误差较小；③ 单边模具（只有凸模或凹模），节约了加工成本；④ 不需加润滑油，可以改善工作环境等[1]。
目前我国航空航天装备的各项服役性能指标正不断推向新的极端。实现航空航天装备极端服役性能的一个重要基础为装备本体结构轻量化，高可靠性、高耐久和抗损伤容限性能跨入新的技术极端，高性能轻合金大型整体构件是实现这一目标的有效手段与技术途径。轻量化的主要途径为采用轻质材料及轻质结构，因此，在结构设计中迫切需要采用铝、镁、钛等轻质合金材料。与铝合金及镁合金相比，虽然钛合金密度约为镁合金的 2.4 倍，铝合金的 1.6 倍，但钛合金具有非常高的强度极限，其比强度高，约为镁合金的 1.5 倍，铝合金的 2 倍，而且钛合金的工作温度高达 500 ℃，其高温性能及耐腐蚀能力远远优于铝合金和镁合金，钛合金一直是航空航天领域主要的轻质结构材料。零件的力学性能直接影响航空、航天飞行的安全性，这不仅要求各种结构零件的尺寸精度高、质量好，还对零件的力学性能和服役性能等综合性能提出了更高要求，因此，急需探索一种新的加工方法，克服钛合金板材常温下成形性能差的不足，同时保证成形后工件具有较好的服役性能，满足航空、航天等工业对高性能材料及结构的需要。基于电磁成形技术的优点以及钛合金在航空航天领域的广泛应用，许多学者将电磁脉冲成形技术应用于钛合金板材成形加工。下面分别从高速增塑、成形工艺、数值仿真等方面介绍钛合金电磁成形技术的研究进展，并对未来的发展趋势进行展望。
【总结与展望】
从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面介绍了电磁成形技术在钛合金板材成形加工中的研究现状，目前该领域的研究还比较少。钛合金的高强度要求了更高能量等级的电磁成形设备、更高强度的磁体线圈、更优驱动效果的驱动片。为了更进一步促进电磁成形技术的应用范围，特别是在高强度难成形材料的成形加工上，可以从以下3个方面开展研究工作。
1）线圈技术是阻碍电磁成形技术主要瓶颈之一，发展柔性高效高强度的线圈磁体是未来的主要趋势。随着材料技术的发展，高强度低电阻率材料将成为线圈磁体的主要材料；利用3D打印技术的灵活性，采用多种材料的金属3D打印技术打印出带有陶瓷绝缘的异形线圈，实现对磁场力时空分布的调控。
2）高效驱动方式，可采用铜箔、铝箔以及不均厚的驱动片，进一步提高工艺适应性。发展可以重复使用的高效驱动器，进一步提高能量利用率。
3）随着线圈技术的不断提高，开发出钛合金电磁成形新工艺，如钛合金的电磁拉深、电磁压印成形，电磁翻边、电磁辅助弯曲等。引入其他能场（热、振动、超声）开发出新的钛合金电磁复合成形工艺也将是一个重要的研究方向。
以下是正文：
