[发明专利]一种基于三线圈双电源板件的电磁成形方法及装置

说明书

一种基于三线圈双电源板件的电磁成形方法及装置，所述方法包括以下步骤：S1、夹持住金属板件的边缘，对金属板件进行固定，在金属板件的上方放置背景磁场线圈及涡流线圈，在金属板件的下方放置改善线圈；S2、将背景磁场线圈连接至长脉宽电源系统，产生背景磁场；S3、当长脉宽脉冲电流达到峰值时，将涡流线圈与改善线圈串联后连接至短脉宽电源系统，使磁场中的板件受到向上洛伦兹力的作用，向上形变。本发明实现了三组线圈配合使板件经吸引式电磁力作用加工成形的新方案，通过対三组电源装置中放电电压及电容器电容值进行控制，可灵活调控涡流与磁场，实现洛伦兹力的多样化加载。

技术领域

本发明涉及金属成形制造领域，特别是一种基于三线圈双电源板件的电磁成形方法及装置。

背景技术

节能减排、绿色环保是中国航空航天事业、汽车生产制造工业等领域较为关键的发展目标。在此发展目标的引导下，轻量化技术以其能够有效提高飞机、汽车运载承受能力和降低能源消耗的优势成了众多研究人员竞相探究的对象，其中汽车制造相关的轻量化技术已经成为了该行业未来数十年研究开发的重点领域。电磁成形技术主要应用于板、管件的加工，板件电磁成形过程中的电磁力又可分为排斥式电磁力和吸引式电磁力。本发明主要利用吸引式电磁力对金属板件进行加工制造。现有的板件吸引式电磁成形技术存在能量利用率低的问题，导致板件成形深度不理想。目前的板件吸引式电磁成形专利例如：专利CN201911303862.0——一种采用双线圈电源结构的板件吸引式成形方法及装置，该装置主要利用两组螺线管线圈，在第一组线圈中先通入长脉宽脉冲电流，形成背景磁场；在第一组线圈通入的长脉宽电流达到峰值后立刻向第二组线圈中通入短脉宽电流，而板件在磁场的影响下产生环向感应涡流；最后感应出环向涡流的板件在洛伦兹力的作用下，配合一块成形模具，进行可控快速成形。此方法拓宽了吸引式板件的成形方案，解决了吸引式板件电磁成形方案单一的问题。但是此方法产生的吸引式电磁力能量的利用率较低，导致板件成形深度不理想的问题。本发明在原双线圈吸引式电磁成形的基础上引入改善线圈，其通入短脉宽电流后所产生的磁场和涡流有效补偿了原背景磁场的强度和板件上涡流的密度，使得成形过程中的电磁力更大，板件成形效果更佳，能量的利用率更高。

现有的板件吸引式成形技术中双频电流法和双线圈双电源吸引式电磁成形技术,它们都存在明显的不足之处：1、由于双频电流法需要在单线圈中通入两个方向相反的脉冲大电流，而这将会对线圈结构的稳定性带来巨大的影响缩短其使用寿命，同时通入线圈的两套电源设备需要严格控制其放电参数，以匹配出相应的电磁力效果，这也使得放电系统能量利用率低成了该方案不可避免的缺陷。2、在双线圈双电源的电磁成形方案中，由于成形过程涉及到两个放电线圈，因此涡流竞争和磁场竞争的问题也就随之而来，这两者带来最直接的影响就是能量损耗地增加，进而使板件成形效果变差，最终严重制约了整套系统的能量利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于三线圈双电源板件的电磁成形方法及装置，通过在原背景磁场线圈和感应涡流线圈轴向位置引入改善线圈，在背景磁场线圈通入的长脉宽电流达到峰值后，于感应涡流线圈和改善线圈中同时通入短脉宽电流，使板件所在磁场的整体区域受到吸引式电磁力的作用，而此刻由于改善线圈的加入，使得原背景磁场强度和板件内涡流密度因为磁场竞争和涡流竞争而减弱的情况得到改善，提高系统的能量利用率。同时改善线圈产生的电磁力能与原吸引力相互促进，衍生出更大的电磁力，进而使板件达到更好的成形效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于三线圈双电源板件的电磁成形方法，包括以下步骤：

S1、夹持住金属板件的边缘，对金属板件进行固定，在金属板件的上方放置背景磁场线圈及涡流线圈，在金属板件的下方放置改善线圈；

S2、将背景磁场线圈连接至长脉宽电源系统，产生背景磁场；

S3、当长脉宽脉冲电流达到峰值时，将涡流线圈与改善线圈串联后连接至短脉宽电源系统，使磁场中的板件受到向上洛伦兹力的作用，向上形变。