[发明专利]一种大型板材的电磁-电爆-准静态冲压复合成形装置和方法

说明书

一种大型板材的电磁‑电爆‑准静态冲压复合成形装置，包括底板、凹模、凸模，所述凸模位于凹模的正上方，凹模上部设有压边圈，压边圈与凹模之间设有径向侧推线圈，待成形板材的边缘固定在径向侧推线圈内，凹模内设有若干个能爆炸放电的环状的金属电爆元件，若干个金属电爆元件沿凹模同心排列，金属电爆元件与外接电源连接；待成形板材完全覆盖凹模上端时，凹模内充满有传力介质，底板上设有供传力介质进出的进出孔；本发明还包括一种大型板材的电磁‑电爆‑准静态冲压复合成形方法。本发明能提高材料的成形性能，材料的变形均匀性较高，不容易起皱，并可实现不同尺寸的大型零件的柔性加工，适应范围广，成本较低。

技术领域

本发明涉及材料塑性加工的高速率成形技术领域，具体涉及一种大型板材的电磁-电爆-准静态冲压复合成形装置和方法。

背景技术

电磁脉冲成形是一种利用脉冲磁场力对金属工件进行高速加工的方法。研究表明：材料在高速冲击下，产生不同于传统加工方法准静态的变形行为而出现一种动态行为，即材料在变形弹性波、塑性波的冲击下出现晶体孪生、组织相变、绝热剪切等动力学行为。因而能够有效提高铝合金、镁合金和钛合金等难变形材料的成形极限、降低回弹。

在专利“一种大型薄壁件的拉形和电磁复合渐进成形方法及装置”中，李建军、崔晓辉等提出了一种采用“拉形和电磁渐进”的交替变形实现大型零件的成形。在文献“Large-scale sheet deformation process by electromagnetic incremental formingcombined with stretch forming”中，崔晓辉等采用“拉形和电磁渐进”工艺，实现了高度75mm、直径约600mm的椭球形铝合金零件成形。但线圈在每一层都需要移动多次放电，线圈正对的板料发生大的变形，其他区域几乎没有变形。这种不均匀的变形随着成形高度的增加，板料的变形不均匀性加剧，最终容易出现起皱。

为了解决大型零件任意层在电磁力作用下的均匀变形，在专利“一种随形布置线圈的大型件电磁渐进成形方法及装置”中，崔晓辉等提出在任意层均设置一个整体线圈以保证该层板材的均匀变形。该层线圈的截面与板料拉形后的截面正对以提高电磁成形效率。通过多个不同直径的随形布置线圈分次放电，最终得到一个均匀变形的整体零件。但整个变形过程中，需要多个不同直径、不同截面的线圈，会大幅度增加线圈的制作成本。当针对不同的零件成形形状，往往需要另一套随形布置线圈的装置，适应范围窄。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种大型板材的电磁-电爆-准静态冲压复合成形装置和方法，它能提高材料的成形性能，材料的变形均匀性较高，不容易起皱，并可实现不同尺寸的大型零件的柔性加工，适应范围广，成本较低。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种大型板材的电磁-电爆-准静态冲压复合成形装置，包括底板、凹模、凸模，所述凸模位于凹模的正上方，所述凹模上部设有压边圈，压边圈与凹模之间设有径向侧推线圈，待成形板材的边缘固定在径向侧推线圈内，凹模深度大于凸模的高度，所述凹模内设有若干个能爆炸放电的金属电爆元件，若干个所述金属电爆元件沿凹模同心排列，金属电爆元件与外接电源连接；待成形板材完全覆盖凹模上端时，凹模内充满有传力介质，所述底板上设有供传力介质进出的进出孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述金属电爆元件为金属管、金属丝或金属薄片中的任一种。

进一步，所述金属管或金属丝的直径为0.001～10mm，所述金属薄片的厚度为0.001～10mm。

进一步，所述金属电爆元件在待成形板材下方随多次变形过程分多次设置或随一次变形过程一次设置完成，金属电爆元件气化后产生瞬时高压并驱动待成形板材高速向凸模方向变形，最终使待成形板材在高压下与凸模完全贴合。