[发明专利]一种带预制孔管材电磁侧翻边装置及方法

说明书

本发明属于金属材料塑性加工领域，并公开了一种带预制孔管材电磁侧翻边装置，包括上模架、上模、下模、下模架、柱形支撑体、空间螺旋线圈和脉冲放电电路，上模和下模分别安装在所述上模架和下模架上，上模和下模共同形成容纳孔，柱形支撑体用于套接所述带预制孔管材，上模上设置有翻边孔，脉冲放电电路与所述空间螺旋线圈相连接，以形成脉冲磁场，空间螺旋线圈的俯视图呈螺旋状并且其侧视图呈弧形，该空间螺旋线圈设置于柱形支撑体的顶部，并且柱形支撑体的顶部设置有用于容纳空间螺旋线圈的凹槽。本发明的空间螺旋线圈所产生的径向电磁力在翻边孔区域分布更加集中，电磁力更大，能量利用率更高，且该线圈的使用寿命更长，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明属于金属材料塑性加工领域，更具体地，涉及一种带预制孔管材电磁侧翻边装置及方法。

背景技术

电磁成形是利用电磁力使金属材料发生高速率塑性变形的成形方法，具有回弹小，成形极限高等特点。成形时电能在极短时间里转化为高压冲击波，以脉冲形式作用在金属材料上，使金属材料瞬间获得极高的变形速度，随后在惯性力作用下发生高速率塑性变形。该技术主要应用于航空航天、船舶舰艇、武器装备和汽车制造等领域，具体在管材的塑性加工，尤其是带预制孔管材的电磁侧翻边工艺上应用较多。

电磁成形装置主要包括电磁成形储能系统和外部电磁力发生装置两大部分，其中电磁成形储能系统主要由控制电路、电容器组和电阻元件等部分组成，外部电磁力发生装置主要由放电线圈和联接电路等结构组成。放电线圈是将电能转化为磁场能，进而转化为机械能的关键装置，是外部电磁力发生装置的核心部件，直接影响着电磁成形力的输出。放电线圈的结构设计和该线圈配套使用的成形装置一直是电磁成形技术在实际应用中最为核心的机密。

目前，带预制孔管材的电磁侧翻边工艺所采用的放电线圈均为多匝密绕的内置螺线管线圈。该线圈主要由芯管、树脂绝缘层、铜合金导线和外接接头等结构组成。但在实际应用中发现：该螺旋管线圈闭合开关后，沿管材周向所形成的闭合涡流会被管材上的预制孔结构所截断，导致涡流骤降。并且该线圈所形成的径向电磁力，绝大部分被模具的支持力所抵消，用于管材侧翻边成形的电磁力非常有限。所以，传统的螺线管放电线圈在管材侧翻边成形时，存在能量利用率低、翻边支管高度不足和材料贴模效果不理想等缺点。在生产中为达到图纸所要求的翻边高度，常常在线圈两端加载大电压，这将导致螺线管各匝线圈之间存在较大斥力，造成线圈结构变形，严重影响线圈的使用寿命。此外，由于实际加工条件及选材的限制，制作螺线管线圈时常常降低了缠绕密度和匝数，这进一步加剧该线圈所存在的翻边效果差、能量利用率低等问题的严重性，不满足批量化、机械化和标准化生产要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种带预制孔管材电磁侧翻边装置及方法，利用空间螺旋线圈通电后在预制孔正下方产生的径向感应磁场，从而在管材侧面形成环绕预制孔的涡流，以提高用于翻边成形的电磁力大小。空间螺旋线圈不仅避免了传统螺线管线圈所存在的径向电磁力被管材与模具之间的支持力所抵消、感应涡流被预制孔截断等问题，又使电磁力更加集中分布在翻边区域，从而降低了线圈两端所需加载的电压值，即可以实现小电压电磁成形。空间螺旋线圈导线之间所存在的斥力较小，可以延长该线圈的使用寿命。同时，环绕预制孔的感应涡流又可以提高管材侧翻边的成形效果，满足批量化、机械化和标准化生产要求。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种带预制孔管材电磁侧翻边装置，包括上模架、上模、下模、下模架、柱形支撑体、空间螺旋线圈和脉冲放电电路，所述上模和下模分别安装在所述上模架和下模架上，所述上模和下模共同形成用于容纳带预制孔管材的容纳孔，所述柱形支撑体用于套接所述带预制孔管材，所述上模上设置有翻边孔，所述脉冲放电电路与所述空间螺旋线圈相连接，以形成所需要的脉冲磁场，其特征在于，

所述空间螺旋线圈的俯视图呈螺旋状并且其侧视图呈弧形，该空间螺旋线圈设置于所述柱形支撑体的顶部，并且所述柱形支撑体的顶部设置有用于容纳空间螺旋线圈的凹槽。