[发明专利]一种采用轴向恒定磁场与感应涡流实现板件电磁成形径向推力的装置及方法

说明书

一种采用轴向恒定磁场与感应涡流实现板件电磁成形径向推力的装置及方法，用于在待成形金属板件边缘产生轴向恒定磁场的第一、第二恒定磁场线圈；用于在待成形金属板件边缘产生感应涡流的第一、第二脉冲磁场线圈；用于构成恒定磁场磁回路的压边磁轭、磁性凹模、磁性软垫片；用于给待成形金属板件提供成形力的脉冲力线圈；所述压边磁轭包括一个第一环形槽，第一环形槽截面为矩形；所述磁性凹模包括一个第二环形槽，第二环形槽截面为矩形。本发明采用恒定磁场线圈产生轴向恒定磁场，采用脉冲磁场线圈产生环向感应涡流，轴向恒定磁场与环型感应涡流共同作用产生径向电磁推力；这一方法能够极大程度地增大径向电磁力，进一步提升板件流动性和成形性能。

技术领域

本发明属于金属加工领域，特别涉及一种采用轴向恒定磁场与感应涡流实现板件电磁成形径向推力的装置及方法，主要用于增加板件成形过程中金属流动性，防止板件撕裂。

背景技术

传统电磁板材成形时，在变形区域施加轴向电磁力使板件发生胀形；此时因为板件底部受力带动板件边缘往中心流动，板件以胀形为主，变形过程中流动性差，且极易发生板件撕裂。

文献“Radial Lorentz force augmented deep drawing for large drawingratio using a novel dual-coil electromagnetic forming system（Journal ofMaterials Processing Technology, 2015, 222 13-20）”提出采用轴-径双向加载电磁成形方法实现电磁拉深工艺，能够增加板件的径向流动性，提高工件的成形性能。然而，这一方法中，径向电磁力由同一脉冲线圈产生，因为脉冲线圈中的源电流与涡流之间的轴向磁场相互削弱，导致径向电磁力的强度很难提升。

发明内容

为此，本发明提供一种采用轴向恒定磁场与感应涡流实现板件电磁成形径向推力的装置及方法，采用恒定磁场线圈产生轴向恒定磁场，采用脉冲磁场线圈产生环向感应涡流，轴向恒定磁场与环型感应涡流共同作用产生径向电磁推力；这一方法能够极大程度地增大径向电磁力，进一步提升板件流动性和成形性能。

本发明采取的技术方案为：

一种采用轴向恒定磁场与感应涡流实现板件电磁成形径向推力的装置，包括：

用于在待成形金属板件边缘产生轴向恒定磁场的第一恒定磁场线圈、第二恒定磁场线圈；

用于在待成形金属板件边缘产生感应涡流的第一脉冲磁场线圈、第二脉冲磁场线圈；

用于构成恒定磁场磁回路的压边磁轭、磁性凹模、磁性软垫片；

用于给待成形金属板件提供成形力的脉冲力线圈；

所述压边磁轭包括一个第一环形槽，第一环形槽截面为矩形；第一环形槽内侧边缘与待成形金属板件的外侧边缘贴合；第一环形槽外侧边缘与磁性软垫片的内侧边缘重合；

所述磁性凹模包括一个第二环形槽，第二环形槽截面为矩形；第二环形槽内侧边缘与待成形金属板件的外侧边缘贴合；第二环形槽外侧边缘与磁性软垫片的内侧边缘重合；

第一恒定磁场线圈位于压边磁轭的第一环形槽内上部，第二恒定磁场线圈位于磁性凹模的第二环形槽内下部；第一、二恒定磁场线圈相对待成形金属板件所在的平面上下对称；第一、二恒定磁场线圈串联连接直流电源；

第一脉冲磁场线圈位于压边磁轭的第一环形槽内下部，第二脉冲磁场线圈位于磁性凹模的第二环形槽内上部；第一、二脉冲磁场线圈相对待成形金属板件所在的平面上下对称；第一、二脉冲磁场线圈串联连接脉冲电源。

所述压边磁轭由厚度为0.2mm的绝缘硅钢片叠制而成。

所述磁性凹模由厚度为0.2mm的绝缘硅钢片叠制而成。