[发明专利]一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构

说明书

本发明公开了一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，包括多匝同轴电缆、上加持板、下加持板和金属条；所述上加持板和所述下加持板用于夹持所述多匝同轴电缆，所述金属条设置在所述上加持板上；所述多匝同轴电缆包括芯线和皮线；所述金属条与所述多匝同轴电缆的皮线短接，所述多匝同轴电缆尾端的芯线和皮线短接。本发明通过将同轴电缆的皮线短接于一定长度的金属条上，使同轴电缆上的回路电流依次、依匝、顺序循环流过一定长度的金属条，汇聚产生数倍于单匝同轴电缆截面电流的高峰值脉冲电流，从而能够提高线圈能量利用率、提高线圈的使用寿命。

技术领域

本发明涉及板材磁脉冲焊接技术领域，特别是涉及一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构。

背景技术

板材磁脉冲焊接(MPW)本质是固相连接，是利用脉冲电流通过线圈产生脉冲磁场，感应电磁力驱动飞板，飞板与基板碰撞，在碰撞区域产生一股射流，冲刷待连接板表面的污染物、氧化层和一薄层金属，并在冲击压力的作用下，形成冶金接头。由于在板材磁脉冲焊接过程中，所需放电电流周期短、峰值高，因而要求放电回路具有足够低的阻抗。

板材磁脉冲焊接系统主要包括电容器组、线圈、飞板(连接件)和基板(被连接件)等，如图1所示，外网交变电流经过变压器升压、整流器整流后向电容器组充电，当电容器组充电到预置电压，放电开关闭合，在电容器和焊接用线圈间形成回路，产生脉冲电流，储存在电容器组中的电能通过磁脉冲焊接线圈瞬时放电，在线圈周围产生变化的磁场，该磁场与飞板相互作用，在飞板中感应出与初级线圈电流方向相反的次级电流，二者之间相斥的电磁力驱动飞板使其发生高速率变形，在微秒级的时间内将飞板加速至每秒上百米的速度，飞板与基板相撞，在碰撞区域会产生一股射流，冲刷待连接板表面的污染物、氧化层和一薄层金属。结果，“干净”的飞板、基板金属彼此暴露，在瞬时冲击压力的作用下，形成冶金接头。上述过程原理如图2所示。

目前，在板材磁脉冲焊接过程中，常用的线圈结构形式有三种类型：工字形、U字形和E字形，如图3-5所示。其中，工字形单匝线圈由于线圈结构形式简单，被广泛采用。这三种线圈结构形式简单，都存在能量利用率较低、线圈使用寿命低等缺点。

发明内容

为提高线圈的能量利用率，改善线圈使用寿命，本发明提出了一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，包括多匝同轴电缆、上加持板、下加持板和金属条；所述上加持板和所述下加持板用于夹持所述多匝同轴电缆，所述金属条设置在所述上加持板上；所述多匝同轴电缆包括芯线和皮线；所述金属条与所述多匝同轴电缆的皮线短接，所述多匝同轴电缆尾端的芯线和皮线短接。

可选地，所述金属条的长度小于每匝皮线的长度。

可选地，所述金属条的截面积大于每匝皮线的截面积。

可选地，在所述芯线和所述皮线的截面积一定时，所述金属条的长度与每匝皮线的长度比值越小，所述金属条上的峰值电流放大倍数越高。

可选地，所述新型线圈结构直接用于板材磁脉冲成形。

可选地，所述金属条包括铜合金、不锈钢和碳钢。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明中通过将同轴电缆的皮线短接于一定长度的金属条上，使同轴电缆上的回路电流依次、依匝、顺序循环流过一定长度的金属条，汇聚产生数倍于单匝同轴电缆截面电流的高峰值脉冲电流，从而能够提高线圈能量利用率、提高线圈的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。