[发明专利]一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法

说明书

本发明提供一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，包括：导电通道置于模具的一侧；模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；导电通道包括第一、第二以及第三子导电通道；第一和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，第三子导电通道连接第一和第二子导电通道，形成环形带有缺口的导电通道，且缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；金属工件置于导电通道内部的缺口处；金属工件与导电通道形成导电回路；匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，且置于金属工件上方；向匀压力驱动线圈通入脉冲电流，驱动金属工件向模具的中间内凹区域变形。本发明减小因金属工件与导电通道接触不良形成的接触电阻，改善工件成形质量。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法。

背景技术

轻质合金材料的使用为汽车、航空航天等领域的工业生产轻量化提供了有效的实现途径，但由于常用的轻质合金材料如铝合金、钛合金等在常温下成形性能较差，塑性较低，弹性模量小，采用传统加工工艺效果并不理想。研究表明，高速成形技术能有效改善轻质合金在常温下的成形性能。因此，电磁成形作为一种高速成形技术已经被广泛应用于铝合金等轻质合金材料的加工领域中。

在非轴对称板件的电磁成形技术中，使用匀压力驱动线圈是一种行之有效的方法。在板件的电磁成形中，存在如下的常见问题：1、在传统的外场匀压力线圈的成形方法中，板件置于模具上方，导电通道置于金属工件上方，通过外部预紧力将导电通道与板件加紧，形成导电回路。但不可避免的是，在成形过程中板件受到向下的电磁力而发生变形的同时，直接压在板件上方的导电通道也会受到向上的电磁力迫使板件与导电通道分离，从而使板件与导电通道的间隙增大，导致板件与导电通道之间接触不良，发生电弧现象，当电弧发生时温度可达上千甚至上万摄氏度，使板件与导电通道出现剧烈的烧蚀现象，严重影响板件的表面质量，难以避免因成形方法的弊端造成的次品率，同时增加更换已烧蚀导电通道的成本；2、在内场匀压力线圈的成形方法中，由于导电通道与工件放置在线圈内部，对于大尺寸零件的成形，需设计尺寸更大的匀压力线圈，这将大大提升线圈设计难度，并降低成形效率；3、在内场匀压力线圈的成形方法中，由于模具在线圈内部，而线圈内部空间通常有限，这使待成形的目标零件尺寸受限。对于上述问题，使用特殊形状驱动线圈的方法会使线圈设计难度增大，制造成本增加，且成形质量差，线圈的适用范围单一。

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基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，旨在解决传统内场匀压力线圈成形时接触不良、匀压力线圈尺寸设计有困难或待成形板件尺寸受限的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于导电通道的电磁成形装置，包括：匀压力驱动线圈、导电通道以及模具；

所述导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第一子导电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述第三子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通道，且所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；

待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通道和第二子导电通道紧贴，所述金属工件与导电通道形成导电回路；

所述匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；

向所述匀压力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属工件向模具的中间内凹区域变形。

在一个可选的示例中，所述模具、待成形的金属工件、第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道均为N个；N为大于等于1的整数；