[发明专利]轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置及方法

权利要求书

1.一种轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置，其特征在于：所述装置包括长方形底板（1）、丝杠（4）、丝杠导向块（5）、两个推板、弹簧（7）、管件限位套（10）、夹具（13）、挡板（14）、线圈（15）、供电电源（16）、丝杠限位套（19）、管件护套（21）、电容器组（C）、放电控制开关（K）及两个弹簧限位套（20）；两个推板分别是左推板（6）和右推板（8），夹具由上夹块（17）和下夹块（18）组成，

丝杠导向块（5）、两个推板、夹具（13）及挡板（14）沿长方形底板（1）的长度方向由左至右依次并列设置在长方形底板（1）上，丝杠导向块（5）与长方形底板（1）可拆卸连接，挡板（14）与长方形底板（1）固接，挡板（14）与夹具（13）相贴靠设置，上夹块（17）和下夹块（18）与长方形底板（1）可拆卸连接，丝杠（4）沿长方形底板（1）的长度方向设置，且丝杠（4）与丝杠导向块（5）螺纹连接，每个推板的底部设有两个凸块（24），长方形底板（1）上靠近每一个长侧面处设置有两个导槽（23），两个导槽（23）沿长方形底板（1）的长度方向开设，四个凸块（24）与四个导槽（23）一一对应设置，四个凸块（24）与四个导槽（23）滑动连接，左推板（6）的左侧面与丝杠限位套（19）的一端固接，两个推板的两个相对侧面各与相应的弹簧限位套（20）的一端固接，右推板（8）的右侧面与管件护套（21）的一端固接，夹具（13）的左侧面与管件限位套（10）的一端固接，丝杠限位套（19）、管件护套（21）、管件限位套（10）及两个弹簧限位套（20）与丝杠（4）同轴设置，丝杠（4）的右端设置在丝杠限位套（19）内，弹簧（7）的两端设置在两个弹簧限位套（20）内，线圈（15）设置在右推板（8）与夹具（13）之间，线圈（15）的两引线段固定在夹具（13）上，挡板（14）上设有通孔（22），线圈（15）的两引线段的端部穿过挡板（14）的通孔（22）并通过电容器组（C）串联在放电控制开关（K）上，用于控制电容器组（C）对线圈的放电，电容器组（C）与供电电源（16）串联用于电容器组（C）充电。

2.根据权利要求1所述轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置，其特征在于：所述线圈（15）由单根导线在线圈骨架上螺旋缠绕多圈构成，相邻两圈导线之间用高压绝缘材料隔开，线圈15表面用高压高强绝缘材料灌封。

3.根据权利要求1所述轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置，其特征在于：所述弹簧（7）由60Si₂Mn材料制成。

4.一种利用权利要求1、2或3所述装置实现轴向加载辅助磁脉冲管胀形的方法，其特征在于：所述方法是按下述步骤实现的：

步骤一：安放管件（9）：先使弹簧（7）处于自由状态，再依次取下左推板（6）、弹簧（7）及右推板（8），将管件（8）套装在线圈（15）上，并将管件（9）的两端设置在管件护套（21）和管件限位套（10）内，之后，将左推板（6）及右推板（8）上的凸块（24）设置在底板1的导槽（23）内，并将弹簧（7）的两端设置在两个弹簧限位套（20）内，再旋动丝杠（4），使得丝杠（4）向右移动顶靠在管件限位套（10）上，并使弹簧（7）压缩，控制弹簧（7）的压缩量，使管件（9）受到0~10kN轴向预紧力的作用；

步骤二：放电成形：电容器组（C）与供电电源（16）串联，此时，放电控制开关K处于断开状态，接通供电电源（16），实现电容器组（C）的充电，供电电源（16）电压为220V或380V，电容器组（C）电容量为380μF-2400μF，电容器组（C）充电后断开该回路，关闭放电控制开关（K），电容器组（C）向线圈（15）放电，放电电压为2kV-5kV，放电频率为3kHz-10kHz，脉冲电流为10kA-50kA，高强脉冲电流流经线圈（15），在线圈（15）中产生瞬态的脉冲磁场，使得管件（9）的内管壁面产生感应涡流，该感应涡流产生的方向与线圈（15）电流方向相反，线圈（15）与管件（9）间产生排斥力，使管件（9）被胀形，整个成形过程瞬间完成；

步骤三：取出成形管件（9）：旋动丝杠（4），丝杠（4）向左移动，使得弹簧（7）处于自由状态，依次取下左推板（6）、弹簧（7）及右推板（8），将成形管件（9）取出即可。

5.根据权利要求4所述轴向加载辅助磁脉冲管胀形的方法，其特征在于：步骤二中，电容器组（C）电容量为768μF，放电电压为3.5kV，放电频率为8kHz，脉冲电流为40kA。