[发明专利]一种电磁矫形装置及矫形方法

说明书

本发明公开了一种电磁矫形装置及矫形方法。该装置包括电源系统、驱动线圈、分磁器、压边圈、板件和模具。驱动线圈与分磁器紧密连接，并与电源系统相连，分磁器的外形轮廓与模具内表面轮廓形状相同，以确保工件矫形后的尺寸精度。电磁矫形时，驱动线圈内通入快速变化的脉冲电流，从而在与驱动线圈相对应的分磁器的表面上感应出涡流，然后分磁器将集中在此表面上的涡流分散传递到与板件轮廓相对应的表面上，并在板件表面感应出涡流，产生洛伦兹力，最终达到对板件矫形的目的。本发明矫形区域大、矫形精度高，因此一次放电过程中，可以对整个板件侧壁上的隆起、起皱和回弹等缺陷进形精确矫形，矫形效率高。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种电磁矫形装置及矫形方法。

背景技术

轻质合金的使用是实现工业生产轻量化的有效途径，而常用的轻质合金如铝合金、镁合金和钛合金等在常温下成形性能较差，弹性模量小，成形工件容易出现裂纹和回弹等缺陷。研究表明高速成形能有效的改善轻质合金在室温下的成形性能，作为目前研究最为广泛的高速成形技术之一，电磁成形技术已经被广泛的应用在板件、管件等加工领域中。

电磁成形过程中，线圈中变化的电流会在板件中感应出方向相反的电流，两者相互作用产生排斥洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下工件发生高速变形。以板件成形为例，电磁成形过程中常见问题如下：(1)多次成形方法中，板件局部区域未与模具贴合，而此时这些区域与线圈之间距离较远，线圈放电产生的电磁力不足以改善这些区域的贴模性，导致板件成形精度差。为了解决此问题，已公开的专利CN107186039A提出在线圈外部不同区域增加集磁器的方法，将线圈放电产生的能量通过集磁器集中在上述贴模性差的区域中，对成形精度差的地方实施精准成形。(2)一次成形方法中，板件整体成形质量较好，但是由于能量不足或者回弹作用板件整体尺寸会与设计尺寸有一定的误差。(3)对于较薄板的一次成形方法中，板件上会出现局部的隆起，此外能量过大也会导致板件与模具碰撞后发生轻微的反弹起皱现象，影响工件的尺寸精度。对于后面两种问题，采用集磁器的方法进行局部成形会顾此失彼，无法改善工件的尺寸精度。

目前大部分的电磁成形为无模自由成形，板件变形没有尺寸边界约束，导致成形精度低。即使是有模成形，高速变形下，板件与模具发生碰撞会产生回弹，这使得成形工件具有好的贴模度从而达到较高的尺寸精度也是非常困难的。此外，对于厚径比小(原始毛坯的厚度与直径的比值通常低于3‰)的工件来说，成形过程中容易发生起皱或局部起皱失效，这也降低了成形工件的尺寸精度。电磁成形中，受制于线圈与模具之间结构尺寸的限制，线圈位置通常是固定的，当然也可以缩小线圈尺寸，根据板件的变形程度调节线圈位置，但线圈的力场分布不均匀，所以成形时常常是顾此失彼，成形工件精度难以改善。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电磁矫形装置及矫形方法，旨在解决现有技术中电磁成形为无模自由成形，板件变形没有尺寸边界约束，有模成形中板件与模具发生碰撞后产生回弹和局部起皱等导致成形精度低的问题。

本发明提供了一种电磁矫形装置，包括：电源系统、驱动线圈、分磁器、压边圈和模具；所述分磁器所述驱动线圈连接，通过电磁感应将驱动线圈放电的能量传递到与待矫形板件相对应的表面上，并在待矫形板件上感应出洛伦兹力，从而对板件进行矫形；所述模具用于约束工件的变形区域；所述压边圈置于待矫形板件的法兰区域上方，用于在电磁成形过程中提供压边力；电源系统用于给所述驱动线圈供电。

更进一步地，模具中部开有抽真空通道，通道两端分别与模具型腔和抽真空设备相连，用于排除模具型腔内的空气，减小板件变形过程中的空气阻力。

更进一步地，分磁器的形状与所述模具的轮廓相同。

更进一步地，驱动线圈为平板螺旋线圈或螺线管线圈。

更进一步地，分磁器上与驱动线圈相互作用的表面面积小于其起到矫形作用的表面的面积。