[发明专利]一种采用轴向电磁拉力减小管件压缩时起皱的装置及方法

说明书

一种采用轴向电磁拉力减小管件压缩时起皱的装置及方法，用于给待成形金属管件提供成形力的脉冲力线圈；位于待成形金属管件上、下端的第一环型磁轭、第二环型磁轭；所述第一、二环型磁轭的截面呈一带间隙的矩形框架型；环型磁轭的空腔内设有恒定磁场线圈；恒定磁场线圈用于在待成形金属管件端部产生径向恒定磁场；环型磁轭的空腔内设有脉冲磁场线圈，脉冲磁场线圈用于在待成形金属管件端部产生感应涡流；脉冲磁场线圈均开有一轴向通槽，通槽的位置与环型磁轭的间隙对应。本发明一种采用轴向电磁拉力减小管件压缩时起皱的装置及方法，在管件压缩的过程中通过轴向电磁拉力减少材料的轴向流动，可以有效的抑制管件起皱。

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电磁拉力减小管件压缩时起皱的装置及方法，主要用于抑制金属管件压缩过程中的起皱现象。

背景技术

金属管件由于其轻量化、强韧化及高精度的特征优势，已被交通运输、航空航天等技术领域广泛采纳，各国工业领域都投入了大量资金来研发其相关的成形技术。然后，由于金属管件压缩过程中的起皱失稳问题，使其在工程领域的应用和制造受到了很大程度的制约。

文献“金属薄壁管件外压缩径成形理论及实验研究（中国有色金属学报，第28卷第3期，586-593）” 对金属薄壁管件缩径成形过程中的弹塑性失稳规律进行研究，提出预测缩径褶皱、提高成形件质量的方法及技术手段；同时，基于 L. H. Donnell 线性屈曲理论，推导了管坯均布外压作用下的环向弹性及塑性起皱临界载荷表达式；探讨了成形条件及材料参数对管材抗起皱性能强弱的影响。然而，该文献只对管件起皱的理论进行了相关研究，并未提出较为合理的方法解决管件压缩起皱问题。

中国专利“一种耦合冷却式管件柔性电磁成形方法及装置（CN 108405700 A）” 公开了一种耦合冷却式管件柔性电磁成形方法及装置，包括用于产生脉冲强磁场的多匝多层主线圈；用于帮助所述多匝多层主线圈增强耦合效应的柔性电磁力线圈；带走所述多匝多层主线圈热量、实现让所述多匝多层主线圈降温的耦合降温线圈；用于加快耦合降温线圈热量耗散的压缩空气冷凝管；用于给所述多匝多层主线圈供电的脉冲电源、控制开关。然而，这一专利仅实现了径向力轴向分布的可控性，对管件压缩起皱的效果甚小。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种采用轴向电磁拉力减小管件压缩时起皱的装置及方法，在管件压缩的过程中通过轴向电磁拉力减少材料的轴向流动，可以有效的抑制管件压缩时的起皱失稳问题。

本发明采取的技术方案为：

一种采用轴向电磁拉力减小管件压缩时起皱的装置，包括：

用于给待成形金属管件提供成形力的脉冲力线圈；

位于待成形金属管件上端的第一环型磁轭、位于待成形金属管件下端的第二环型磁轭；

所述第一、二环型磁轭的截面呈一带间隙的矩形框架型，第一环型磁轭的间隙开设于矩形框架型下边，第二环型磁轭的间隙开设于矩形框架型上边；所述第一、二环型磁轭用于构成恒定磁场磁回路；

所述第一环型磁轭的空腔内设有第一恒定磁场线圈，所述第二环型磁轭的空腔内设有第二恒定磁场线圈；所述第一、二恒定磁场线圈用于在待成形金属管件端部产生径向恒定磁场；第一恒定磁场线圈、第二恒定磁场线圈分别连接第一直流电源、第二直流电源；

所述第一环型磁轭的空腔内设有第一脉冲磁场线圈，所述第二环型磁轭的空腔内设有第二脉冲磁场线圈；所述第一、二脉冲磁场线圈用于在待成形金属管件端部产生感应涡流；所述第一、二脉冲磁场线圈均开有一轴向通槽，通槽的位置与环型磁轭的间隙对应；第一脉冲磁场线圈、第二脉冲磁场线圈分别连接第一脉冲电源、第二脉冲电源；

所述间隙的宽度较待成形金属管件的壁厚大0.2-0.5mm。

所述第一、二环型磁轭由厚度为0.2mm的绝缘硅钢片叠制而成。