[发明专利]基于脉冲电磁力的铝合金空心板件加工方法

说明书

一种基于脉冲电磁力的铝合金空心板件加工方法，步骤为：选择两块符合所需生产规格的铝合金板件进行退火预处理操作，搭建加工平台后，组装连接三组脉冲电源发生装置；向第三线圈组通通入长脉宽电流，当在长脉宽电流达到峰值时，向第一线圈组和第二线圈组通入短脉宽电流进行并联运行，在第三组线圈产生的背景磁场与第二组线圈产生的感应涡流相互作用下使下板件受吸引力成形；在第三线圈组、第二线圈组产生的背景磁场和第三线圈组产生的感应涡流相互作用下，给上板件提供排斥力；上板件边缘受排斥力产生变形，并与下板件边缘高速碰撞形成封闭区域；两种电磁力同步加载形成封闭的空心铝合金板件。本发明利用电磁成形提高材料的应变速率，不仅可以提高材料的成形极限，吸引力与排斥力共同作用形成空心腔体可使整个成形效率变得高效。

技术领域

本发明属于铝合金空心板件加工技术领域，特别涉及一种基于脉冲电磁力的铝合金空心板件加工方法。

背景技术

目前，空心板件大量应用于汽车，航空航天等领域，以满足这些行业对轻量化的需求。其中采用铝、镁等轻质合金所制造的空心板件更是发展的前沿和热点，常用的空心板件加工技术，如轧制，冲压后锻造，SPF/DB(超塑成形/扩散连接)技术等还存在大量不足，在实际生产加工中非常低效。总结起来，目前使用的技术在空心板件的成形方面存在下列不足：

1、传统的轧制，冲压，锻造等方法采用两块板件分别成形再进行焊接的方式组成空心件，工序繁琐，且其加工过程中材料应变速率较低，特别对于铝、镁等轻质合金，其在低应变速率下成形极限较低，这些加工方式极易导致零件未达到目标形状时，就发生破裂；同时，零件从冷冲压模具卸载后的回弹会比较大，构件抗凹性低，且容易产生扭曲、变形、起皱等现象，精度难以控制，也影响后续的焊接工艺。

2、SPF/DB工艺采用两块板件叠加放置于特殊设计的模具，以气压在需要产生空心结构的部位吹气实现材料的超塑性胀形，在需要焊接的部位同样用气压提供压力进行扩散连接。该工艺解决了轧制、冲压等工艺成形易破裂的问题。但无论是超塑性成形还是扩散连接都存在苛刻的工艺要求和显著的瓶颈。首先是两者均要求高温环境，需要大量的热源；其次，两者均在极低的应变速率下完成，导致成形周期长达数小时甚至数十小时；最后，由于采用了气压，需要模具进行特别设计，以满足气密性的要求，导致模具设计极其复杂且制造昂贵。现有的成形技术如SPF/DB不能满足目前的工业制造需求，虽然成形率高，但由于其制作工艺复杂，如其往往需要气体冲压，需要高温高压环境等，对环境，设备，加工者等要求较高，导致成本很高，成形普遍耗时过多。目前的SPF/DB专利例如：专利CN109226952A——空心结构成形方法，在两个板件之间涂覆止焊剂并叠层，再升温至扩散连接温度随后加压完成连接，再对板件进行封焊。但目前此技术遭遇较大的瓶颈，无论是超塑性成形还是扩散连接都存在苛刻的工艺要求和显著的瓶颈。且SPF/DB技术步骤复杂，成形周期长，成形周期长达数小时甚至数十小时；SPF/DB技术也需要气密性较高的模具，导致模具设计极其复杂且制造昂贵。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的基于脉冲电磁力的铝合金空心板件加工方法，本发明利用电磁成形提高材料的应变速率，不仅可以提高材料的成形极限，还可使整个成形效率变得高效，且成形过程即可完成空心件成形和焊接工艺，节省工序。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种基于脉冲电磁力的铝合金空心板件加工方法，包括以下步骤：

步骤1：选择两块符合所需生产规格的铝合金板件进行退火预处理操作，所述的两块铝合金板件包括上板件和下板件；

步骤2：搭建加工平台：所述的加工平台包括第一线圈组，第一线圈组下方设有第二线圈组，第二线圈组下方设有第三线圈组，第一线圈组和第二线圈组之间用于设置模具和上板件和下板件；

步骤3：选择三组电容器，并组装连接三组脉冲电源发生装置；