[发明专利]轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁脉冲管胀形的装置及方法。

背景技术

随着现代工业和科学技术的发展，人们对材料的性能要求越来越高，一些难成形材料的精确成形加工已成为亟待解决的技术问题。近年来，为了有效降低能耗和减轻环境污染,轻量化已成为现代结构设计的主流趋势，以铝合金为代表的轻质、高强度难成形材料在汽车、航空航天器等先进制造领域的应用日益增加。但是，众所周知，铝合金的室温变形能力较差。当用普通冲压工艺对铝合金进行准静态变形加工时，其成形极限远低于钢材，在高应变区极易产生破裂；由于刚度低，零件卸载后回弹较大，且容易产生扭曲现象，因此大大降低了尺寸精度。

磁脉冲成形作为一种高速，高质量的加工方法，在成形铝合金时具有能提高铝合金成形极限；有效控制回弹，工件成形精度高；工艺重复性高，易于实现自动化；工件表面无损伤等优点。与常规工艺相比，劳动量减少、生产率提高、节省不少材料。

但是，由于磁脉冲成形一般在微秒级的时间内完成高速率变形过程，通常只经历了无补料的纯胀形变形，即只通过表面积增大、厚度急剧减薄实现成形过程。因此，一般的磁脉冲成形在实现管件的局部胀形过程中必然伴随着管壁变形不均匀、过度减薄以致破裂等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置及方法，以解决采用现有的磁脉冲成形技术在进行管件的局部胀形过程中存在管壁变形不均匀、过度减薄以致破裂等问题。本发明实现轴向“积极”补料，通过轴向加载使管件径向变形趋于均匀，减小管壁的减薄程度。本发明装置简单，预紧力易于控制，可提高管件的成形极限，变形均匀性显著提高。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种轴向加载辅助磁脉冲管胀形的装置，所述装置包括长方形底板、丝杠、丝杠导向块、两个推板、弹簧、管件限位套、夹具、挡板、线圈、供电电源、丝杠限位套、管件护套、电容器组、放电控制开关及两个弹簧限位套；两个推板分别是左推板和右推板，夹具由上夹块和下夹块组成，

丝杠导向块、两个推板、夹具及挡板沿长方形底板的长度方向由左至右依次并列设置在长方形底板上，丝杠导向块与长方形底板可拆卸连接，挡板与长方形底板固接，挡板与夹具相贴靠设置，上夹块和下夹块与长方形底板可拆卸连接，丝杠沿长方形底板的长度方向设置，且丝杠与丝杠导向块螺纹连接，每个推板的底部设有两个凸块，长方形底板上靠近每一个长侧面处设置有两个导槽，两个导槽沿长方形底板的长度方向开设，四个凸块与四个导槽一一对应设置，四个凸块与四个导槽滑动连接，左推板的左侧面与丝杠限位套的一端固接，两个推板的两个相对侧面各与相应的弹簧限位套的一端固接，右推板的右侧面与管件护套的一端固接，夹具的左侧面与管件限位套的一端固接，丝杠限位套、管件护套、管件限位套及两个弹簧限位套与丝杠同轴设置，丝杠的右端设置在丝杠限位套内，弹簧的两端设置在两个弹簧限位套内，线圈设置在右推板与夹具之间，线圈的两引线段固定在夹具上，挡板上设有通孔，线圈的两引线段的端部穿过挡板的通孔并通过电容器组串联在放电控制开关上，用于控制电容器组对线圈的放电，电容器组与供电电源串联用于电容器组充电。

一种轴向加载辅助磁脉冲管胀形的方法，所述方法是按下述步骤实现的：

步骤一：安放管件：先使弹簧处于自由状态，再依次取下左推板、弹簧及右推板，将管件套装在线圈上，并将管件的两端设置在管件护套和管件限位套内，之后，将左推板及右推板上的凸块设置在底板的导槽内，并将弹簧的两端设置在两个弹簧限位套内，再旋动丝杠，使得丝杠向右移动顶靠在管件限位套上，并使弹簧压缩，控制弹簧的压缩量，使管件受到0~10kN轴向预紧力的作用；

步骤二：放电成形：电容器组与供电电源串联，此时，放电控制开关处于断开状态，接通供电电源，实现电容器组的充电，供电电源电压为220V或380V，电容器组电容量为380μF-2400μF，电容器组充电后断开该回路，关闭放电控制开关，电容器组向线圈放电，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，在线圈中产生瞬态的脉冲磁场，使得管件的内管壁面产生感应涡流，该感应涡流产生的方向与线圈电流方向相反，线圈与管件间产生排斥力，使管件被胀形，整个成形过程瞬间完成；

步骤三：取出成形管件：旋动丝杠，丝杠向左移动，使得弹簧处于自由状态，依次取下左推板、弹簧及右推板，将成形管件取出即可。