[发明专利]一种基于电磁吸引力的管件成形装置及方法

说明书

一种基于电磁吸引力的管件成形装置及方法，金属管件的端部固定，在金属管件成形区域外部套加螺线管成形线圈并固定，螺线管成形线圈与金属管件之间存在成形间隙，所述螺线管成形线圈连接放电电路。放电电路用于在所述螺线管成形线圈内施加一个宽脉宽脉冲电流，在该宽脉宽脉冲电流峰值处再施加一个窄脉宽电流，使得合成的电流拥有较缓的上升沿和较陡的下降沿。金属管件在合成电流上升沿时受到排斥力的作用，在合成电流下降沿时受到吸引力的作用，吸引力远大于排斥力；金属管件的成形区域向置于金属管件外部的螺线管成形线圈方向运动。本发明可以改变现有的电磁力作用方式，打破现有技术局限，扩大管件电磁成形的应用范围,以适应不同加工工件的需求。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，特别涉及一种基于电磁吸引力的管件成形装置及方法，主要用于金属管件的成形加工。

背景技术

电磁成形是一种高能率、高速率的脉冲成形技术，相较于准静态成形有成形速度快、成形质量高、能有效的改善坯料的成形能力、清洁无污染等显著优点。所以，在航天、航空、汽车等制造业的轻量化进程中有举足轻重的作用。其中，钛合金、铝合金、镁合金等轻质合金为轻量化的首选材料。但这些轻质合金在室温下的成形塑性差，传统的成形方法容易出现起皱和回弹；甚至受合金自身的拉延性限制，局部位置会产生裂纹。而电磁成形技术可以在室温下显著提高上述合金的成形能力，能节约大量的生产成本。

现有的电磁成形技术是通过脉冲电源放电，使得在成形线圈中流入一强脉冲电流，在线圈周围空间产生一个脉冲磁场，进而使得坯料中产生感应涡流；成形线圈中的脉冲电流与金属坯料中的感应涡流方向相反，相互受到排斥力的作用。该排斥力驱动坯料向远离成形线圈的方向的运动，从而发生塑性变形实现坯料的成形加工。金属坯料在成形过程中变形时间短，与成形线圈没有接触；使得成形后的皮料表面质量高。

现有的管件电磁成形技术中，电磁力的作用方式主要为排斥力，作用方式单一；同时，当微小管件有胀形需求时，由于电磁力的作用方式为排斥力，很难绕制可置于管件内的线圈，使得其应用场景受限。此外，在异种金属管件复合中，在内管为高导电率金属管件的情况下，现有的方法虽可实现管件复合，但是成形质量差，成形位置不稳定；还会受到管件长度的制约。

现有的电磁成形根据坯料的形状主要分为板件成形和管件成形两类；其中管件又以设备工装简单，能量利用率高而广泛应用。但现有的管件成形仍受到坯料和线圈尺寸的限制，针对小管件的胀形成形困难，使得其应用场景受限。

发明内容

针对现有的小管件成形技术难点，为了扩大金属管件电磁成形的应用范围，本发明提供一种基于电磁吸引力的管件成形装置及方法，可以改变现有的电磁力作用方式，打破现有技术局限，扩大管件电磁成形的应用范围,以适应不同加工工件的需求。

本发明采取的技术方案为：

一种基于电磁吸引力的管件成形装置，金属管件的端部固定，在金属管件成形区域外部套加螺线管成形线圈并固定，螺线管成形线圈与金属管件之间存在成形间隙，所述螺线管成形线圈连接放电电路。放电电路用于在所述螺线管成形线圈内施加一个宽脉宽脉冲电流，在该宽脉宽脉冲电流峰值处再施加一个窄脉宽电流，使得合成的电流拥有较缓的上升沿和较陡的下降沿。金属管件在合成电流上升沿时受到排斥力的作用，在合成电流下降沿时受到吸引力的作用，吸引力远大于排斥力；金属管件的成形区域向置于金属管件外部的螺线管成形线圈方向运动。

所述金属管件端部采用机械结构或液压结构固定；金属管件成形区域外部套加螺线管成形线圈采用机械结构或液压结构固定。

所述金属管件内部设有管内模具，管内模具尽可能的填充金属管件的内部空间，管内模具用来限制所述金属管件在受到排斥力时，向远离螺线管成形线圈的方向运动。

所述金属管件为铝合金管件、镁合金管件、或者表面喷涂高导电率涂层的钛合金管件。

所述螺线管成形线圈设置在管外模具的凹腔内。