[发明专利]一种电磁电液复合成形方法及装置

说明书

本发明公开了一种电磁电液复合成形方法及装置，属于金属成形制造领域，方法包括：将工件放置在成形模具上，并在工件上方放置设置有成形线圈的电磁成形模块；在成形线圈中通入第一脉冲电流，以利用电磁效应在工件上产生电磁力，使得工件在电磁力的驱动下朝成形模具侧变形；在工件中注入液体介质，并在工件上放置电液成形模块；在电液成形模块中通入第二脉冲电流，以利用电液效应在工件表面产生爆炸冲击波，使得工件在爆炸冲击波的驱动下朝成形模具侧变形，直至工件与成形模具贴合。在变形工件中注入液体介质，密封要求低，无需设置存放液体介质的容器，降低装置的成本和复杂程度，结合电磁成形和电液成形，提高成形深度、形变均匀性和成形质量。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种电磁电液复合成形方法及装置。

背景技术

电磁成形与电液成形均属于高速率成形，具有提升材料极限、抑制回弹、降低装置成本等优势。随着科技的发展，汽车、航空领域对轻质高强度的材料需求愈发强烈，传统成形方法在成形轻质高强度材料(例如铝合金)时存在容易发生起皱破裂等问题，高速率成形可以解决该问题。

电磁成形依靠非接触的电磁力使工件变形，成形速率高、表面质量好。单次电磁成形的成形精度、模具贴合度往往难以满足工业生产要求。对于多步电磁成形而言，在不改变电磁成形线圈位置的情况下，线圈与工件距离大而引起电磁力衰减，使得多步成形效率低，与单次成形相比提升有限。除此之外，电磁成形还存在与模具发生高速碰撞时容易反弹的问题。电液成形电极位置可以移动，成形过程中压力持续作用，可以抑制工件与模具发生碰撞时的反弹现象，但是成形装置较为复杂，且成形均匀性欠佳。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种电磁电液复合成形方法及装置，其目的在于降低电液成形中装置的成本和复杂程度，提高成形深度、形变均匀性和成形质量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电磁电液复合成形方法，包括：S1，将工件放置在成形模具上，并在所述工件上方放置设置有成形线圈的电磁成形模块；S2，在所述成形线圈中通入第一脉冲电流，以利用电磁效应在所述工件上产生电磁力，使得所述工件在所述电磁力的驱动下朝成形模具侧变形，并将所述电磁成形模块从所述工件上方移开；S3，在所述工件中注入液体介质，并在所述工件上放置电液成形模块；S4，在所述电液成形模块中通入第二脉冲电流，以利用电液效应在所述工件表面产生爆炸冲击波，使得所述工件在所述爆炸冲击波的驱动下朝成形模具侧变形；S5，重复执行所述操作S3-操作S4，直至所述工件与成形模具贴合。

更进一步地，所述操作S1包括：将工件放置在成形模具上，并分别在所述工件两端的区域上放置压边圈，所述压边圈用于为工件提供压边成形力；在所述压边圈上放置所述电磁成形模块，使得所述成形线圈位于工件上方且与工件之间具有轴向间隙。

更进一步地，所述成形线圈的数量为一个或多个，当所述成形线圈的数量为多个时，所述操作S2包括：根据所述工件的目标成形变化量，设置多个成形线圈的放电时序以及每一成形线圈的放电电流；根据所述放电时序控制所述多个成形线圈通断，并在接通的成形线圈中通入相应的放电电流。

更进一步地，当所述工件的电导率低于导电阈值时，所述操作S1包括：将所述工件放置在成形模具上，并在所述工件上贴合放置驱动工件，所述驱动工件的电导率高于所述导电阈值；在所述驱动工件上方放置所述电磁成形模块。

更进一步地，所述电液成形模块包括安装端板、穿过所述安装端板的电极对以及环绕连接所述电极对的金属丝，所述操作S3包括：在所述工件中注入液体介质，并将所述安装端板固定在所述工件上，使得所述液体介质位于所述工件与安装端板所围成区域内，且所述电极对和金属丝位于所述液体介质内。

更进一步地，所述金属丝为一组金属丝或多组金属丝形成的金属丝阵列。