[发明专利]一种提供持续电磁力的电磁成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种提供持续电磁力的电磁成形装置，包括凹模、线圈和放电回路，所述线圈设于所述凹模上，待成形的板料设于凹模和线圈之间，所述线圈与所述放电回路电连接，所述放电回路包括能产生稳态磁场的稳态磁场放电回路和能产生交变磁场的交变磁场放电回路，所述稳态磁场放电回路和交变磁场放电回路分别与所述线圈电连接。本发明还公开了一种电磁成形方法，包括稳态磁场放电回路放电、交变磁场放电回路放电并与稳态磁场放电回路产生的电流叠加、交变脉冲电流感应得到感应涡流以及板料在磁场力作用下完成成形等步骤。本发明具有成形效率高、成形精度好、有效避免板料反弹、能提供持续电磁力且能对电磁力进行精确调控进而实现柔性制造等优点。

技术领域

本发明属于材料加工领域，尤其涉及一种提供持续电磁力的电磁成形装置及方法。

背景技术

传统的“电磁成形”技术，又叫做“电磁脉冲成形”技术，是一种利用脉冲电磁力对金属工件进行高速加工的方法。传统的电磁脉冲成形过程中，电容、线圈以及放电电路构成RLC电路。能量存储在电容中，当放电开关瞬间闭合，线圈中会流过衰减的交变电流。此交变电流会在金属工件表面上得到与线圈电流方向相反的感应电流，从而在工件上产生脉冲电磁力，见图1(具体可见文献“some measurements of the expansion of a metalliccylinder with electromagnetic pulses”)。这种脉冲电磁力存在以下两个问题：(1)脉冲电磁力主要是第一半波对材料变形起作用，其它半波因为电磁力衰减大可以忽略，因此磁场力作用时间短，成形效率低；(2)脉冲电流从初始时刻的0值开始增加，导致电磁力缓慢增加。但是由于板料的变形，导致线圈与工件的距离增大，会使工件上的感应电流和磁场力减弱；(3)电磁力驱动工件先发生加速变形，后续工件会在惯性力作用下继续变形，当工件撞击模具时，由于没有强大电磁力作用在工件上产生保压的作用，板料容易发生反弹，造成成形质量不均匀。

文献号为CN103341546A的专利文献公开了一种轻合金壳体成形件磁脉冲成形装置及方法，于海平等为了解决一体式匀压线圈难以实现轻合金壳体成形件圆角的贴模成形的问题，发明了分体式线圈。采用一体式和分体式线圈连续两次放电来提高零件的成形精度。但是为了提高精度所需要的多次放电和多套线圈结构，会减弱成形效率。并且针对高硬度材料，磁场力驱动材料与模具的高速碰撞，依旧无法解决高速碰撞后的反弹问题，最终影响成形精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种成形效率高、成形精度好、有效避免板料反弹、能提供持续电磁力且能对电磁力进行精确调控进而实现柔性制造的电磁成形装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种提供持续电磁力的电磁成形装置，包括凹模、线圈和放电回路，所述线圈设于所述凹模上，待成形的板料设于所述凹模和线圈之间，所述线圈与所述放电回路电连接，所述放电回路包括能产生稳态磁场的稳态磁场放电回路和能产生交变磁场的交变磁场放电回路，所述稳态磁场放电回路和交变磁场放电回路分别与所述线圈电连接。

上述的提供持续电磁力的电磁成形装置，优选的，所述稳态磁场放电回路和交变磁场放电回路之间存在一个放电时间差，所述交变磁场放电回路在所述稳态磁场放电回路的电流达到峰值并稳定后再放电，所述稳态磁场放电回路和交变磁场放电回路均放电后在线圈上叠加产生脉冲电流。

上述的提供持续电磁力的电磁成形装置，优选的，所述交变磁场放电回路产生的电流波形为脉冲的正弦波、三角波或方波。

上述的提供持续电磁力的电磁成形装置，优选的，所述电磁成形装置还包括用于给所述板料加热的加热装置，所述加热装置为电阻加热装置、电磁感应加热装置、热辐射加热装置或设于所述凹模内的加热棒。

上述的提供持续电磁力的电磁成形装置，优选的，所述线圈的外部设有外部导体。