[发明专利]采用金属涂层集磁器的管件胀形方法及装置

说明书

本发明涉及采用金属涂层集磁器的管件胀形方法，包括：计算得到集磁器的趋肤深度的参考值；初步确定集磁器金属涂层的整体厚度；对管件胀形进行仿真，调整集磁器的电导率，使胀形后管件的均匀性最好，记录集磁器的最优电导率；仿真分析集磁器的磁场分布对端部效应的影响，调整集磁器上、下端金属涂层的厚度，最小化端部效应；仿真调整集磁器不同部位的金属涂层的厚度，使胀形后的管件整体均匀；根据仿真得到的集磁器不同部位的金属涂层的厚度，制作金属涂层集磁器，用于管件的胀形加工。本发明减小了端部效应，使管件整体均匀性更好；利用集磁器不同部位不同厚度的金属涂层，使管件区域的磁场分布更合理，提高了管件成形质量和成形效率。

技术领域

本发明属于金属工件成形控制领域，具体涉及一种采用金属涂层集磁器的管件胀形方法及装置。

背景技术

集磁器又称磁通集中器，是电磁成形中的主要配件之一，它具有把磁通移向集磁器和工件之间的间隙内的作用，在管件及板件的电磁成形中有着广泛应用。集磁器可通过改变其内壁形状来改变磁道分布，使部分空间磁场加强，其余空间磁场减弱，达到成形不同工件的目的。

文献“Inductor for forming metals by the pressure of a pulsed magneticfield”率先将集磁器工装引入电磁成形中，集磁器外表面的感应电流流经内表面时，感生磁场的磁通聚集在集磁器与工件外表面间隙内，调整集磁器内表面的几何尺寸即可实现对管件所受洛伦兹力大小和分布情况的控制。

文献“缩径用集磁器研究”研究了集磁器相对直径、材料和集磁器与线圈匹配关系对管件缩径成形性能的影响，通过实验确定集磁器最佳相对直径比为0.5，其材料应选用电阻率小的非铁磁性材料如紫铜，并指出线圈的高度不应该超过集磁器的高度。

文献“Impact of metal thickness and field converter on the time-varying processes during impulse electromagnetic forming in tubulargeometries”分析了管件厚度和集磁器的结构参数对工装系统的影响，并提出管件成形中的几何尺寸受磁压力作用而不断变化，从而在分析管件变形过程时，应从时变的角度考虑应力与应变关系。

文献“Effect of various field shapers on magnetic pressure inelectromagnetic inward tube forming”对多种不同结构的集磁器进行研究，并以磁感应强度和管件成形区域受到的磁场力为评价指标，分析了不同几何形状集磁器的效率。

现有的集磁器研究，都未有效解决改变集磁器结构、封装过程复杂，不易制作以及集磁器趋肤深度大的问题。

[1]Khimenko L T，Mezhuev A T，Legeza A V，et al.Inductor for formingmetals by the pressure of a pulsed magnetic field.USA：4143532，1965-03-13。

[2]赵志衡，李春峰，王永志，等.缩径用集磁器研究.电子工艺技术，1998，19(6)：215-217。

[3]Peyman D B，Pedram G，Kaveh N.Impact of metal thickness and fieldshaper on the time-varying processes during impulse electro-magnetic formingin tubular geometries.Journal of Korean Physical Society，2011，59(61)：3560。