[发明专利]异种金属杆与金属板结构件连接的磁脉冲成形设备及方法

权利要求书

1.一种异种金属杆与金属板结构件连接的磁脉冲成形设备，其特征在于：所述磁脉冲成形设备包括磁脉冲控制电路（1）、压板一（3）、绝缘线圈骨架（4）、线圈（5）、驱动块（7）、绝缘套（8）、金属导套（12）及压板二（11）；

所述线圈（5）置于压板一（3）的上端面，线圈（5）为绝缘线圈，线圈（5）被灌封在绝缘线圈骨架（4）中，绝缘线圈骨架（4）与压板一（3）的上端面固接，所述驱动块（7）设置在绝缘线圈骨架（4）上端面，所述金属导套（12）固定在驱动块（7）上端面，驱动块（7）的中心处设有通孔，所述磁脉冲控制电路（1）的一个输出端与线圈（5）的一接线端相连，线圈（5）的另一接线端从绝缘线圈骨架（4）内伸出，并进入驱动块（7）的通孔内与驱动块（7）固接，金属导套（12）内嵌有绝缘套（8），压板二（11）设置在金属导套（12）的正上方，磁脉冲成形前，将所述金属杆（9）的下端嵌入绝缘套（8）内，金属杆（9）的正上方水平设置金属板结构件（10），金属板结构件（10）的上端面与压板二（11）下端面紧密接触，线圈（5）的所述另一接线端与金属杆（9）下端面紧密电连接，磁脉冲控制电路（1）的另一个输出端与所述金属板结构件（10）相连。

2.根据权利要求1所述异种金属杆与金属板结构件连接的磁脉冲成形设备，其特征在于：所述磁脉冲控制电路（1）包括高压变压器（1-1）、整流器（1-2）、限流电阻器（1-3）、高压开关（1-4）、高压脉冲电容器（1-5）及交流电源（1-6）；

所述高压变压器（1-1）的次级线圈（1-1-1）的一端与整流器（1-2）的阳极相连，整流器（1-2）的阴极与限流电阻器（1-3）的一端相连，限流电阻器（1-3）的另一端与高压脉冲电容器（1-5）的正极和高压开关（1-4）的正极相连，高压开关（1-4）的负极作为磁脉冲控制电路（1）的所述一个输出端，高压变压器（1-1）的次级线圈（1-1-1）的另一端与电源地、高压脉冲电容器（1-5）的负极相连并作为磁脉冲控制电路（1）的所述另一个输出端，高压变压器（1-1）的初级线圈（1-1-2）的两端与交流电源（1-6）的两端相连。

3.根据权利要求1或2所述异种金属杆与金属板结构件连接的磁脉冲成形设备，其特征在于：所述压板一（3）为玻璃丝布环氧树脂层压板。

4.一种利用权利要求2所述磁脉冲成形设备实现异种金属杆与金属板结构件连接的方法，其特征在于：所述方法步骤是：

步骤一：高压脉冲电容器（1-5）充电；在所述磁脉冲成形设备内部，外网电压经高压变压器（1-1）升压后，电压升至1000～5000伏，通过整流器（1-2）把工频交流电变成直流电，再经过限流电阻（1-3）对高压脉冲电容器（1-5）进行直流充电，高压脉冲电容器（1-5）电容量为800～4000微法，当充电到预定电压值后断开由高压变压器（1-1）、整流器（1-2）、限流电阻（1-3）及高压脉冲电容器（1-5）组成的充电电路，所述预定电压值为1000～5000伏；

步骤二：高压脉冲电容器（1-5）放电；先将金属杆（9）的上端面与金属板结构件（10）的待接触面紧密接触，接通高压开关（1-4），存储在高压脉冲电容器（1-5）中的电荷通过连接线经线圈匝线放电；

步骤三：异种金属连接杆（9）和金属板结构件（10）连接；根据平板磁脉冲成形工艺原理，经线圈匝线放电的幅值为10～100kA、周期为50～500微秒的脉冲大电流流经线圈（5）产生的瞬态变化磁场在驱动块（7）表层产生感应电流，即涡流，该涡流与线圈（5）和驱动块（7）间隙内磁场相互作用，产生推动驱动块（7）向上运动的脉冲磁场力，该脉冲磁场力产生的脉冲冲击载荷通过驱动块（7）和金属杆（9），作用于金属杆（9）和金属板结构件（10）的接触面上，同时，流经线圈（5）的幅值为10～100kA、周期为50～500微秒的脉冲大电流经金属杆（9）、金属杆（9）和金属板结构件（10）接触面、金属板结构件（10）和引线，回到高压脉冲电容器（1-5）负极，由此，在脉冲冲击载荷和脉冲大电流的共同作用下，使金属杆（9）与金属板结构件（10）接触面的氧化层破坏，在所述接触面产生瞬时热效应，进而产生塑性变形，从而实现了异种金属连接杆（9）与金属板结构件（10）连接。