佛山兴迪源机械

【作 者】聂鹏;朱树峰;王哲峰;李聪

【引 言】

在航空航天及其他领域，为了满足设计要求需要对圆管进 行二次加工，其中管端扩口胀形应用很广，用于制造不同产品，通常采用的成形方法有锥形模压入扩孔、软膜胀形、液压胀形、旋压等，但都存在着对模具要求高、设备及工装复杂等缺点。电磁成形是利用脉冲磁场对金属坯料进行压力加工的高能率成形技术， 适用于导电率较高的金属材料成形，尤其在管件成形中应用广泛，如连接、冲裁、校形及复杂形状零件成形等。

TC4 钛合金具有密度低，强度高，高温服役性能优异等特点，广泛应用于航空航天及汽车等产业。采用电磁成形工艺加工钛合金可以充分利用电磁成形高速变形的特点，解决由于钛合金 TC4 是α+β双相合金，且室温下以密排六方（HCP）的α相为主，滑移系少，难成形的问题，是一种非常有意义的技术尝试。目前针对管件电磁胀形已有部分研究。文献对纯铝管件和 LF21 管件进行了初步的电磁校形过程分析，得出了放电电压是影响管件端 口校形的关键因素，增加放电次数能有效地解决放电能量低时形 变小，贴模差的问题，但增加放电次数不能完全解决校形精度差 的问题。文献[6]分析了管坯电磁成形时线圈的受力情况并采用数 值模拟的方法得到了磁脉冲成形时线圈所受到的磁压力分布；复 杂形状线圈磁脉冲成形时，线圈受力情况复杂，力的分布与线圈 的结构尺寸有关。文献[7]考虑了管件变形对磁场计算的影响，准确的模拟出了电磁成形过程。目前对于管件端口校形的研究侧重于 单匝线圈矩形线圈，在分析管件受力时，通常将线圈完全放置在 被校形管件中，没有考虑到线圈校形深度对管件端口精度的影 响。在保证放电回路电感不变的情况下，通过改变线圈截面形状、层数以及线圈与管件的相对位置，采用数值模拟方法研究胀形时 管件受到的电磁力，得到了校形线圈最佳工艺参数，最后以管件 外圆端口圆度作为评价指标，通过实验进行验证。

【结 论】

（1）在放电回路系统电感不变的情况下，与圆形螺线管线圈相比，矩形螺线管线圈在胀形时自身电阻较小，产生的电磁力大，校形效果更好。

（2）在校形能量相对较低时，增加线圈层数可以有效的提高校形效果，但线圈层数大于 2 层后，系统电感的增加导 致校形效果明显降低。

（3）线圈校形深度对管件校形后圆度具有 一定影响，校形深度变化后管件端口所受电磁力方向发生改变有 助于提高校形精度，当校形深度等于校形线圈长度的一半时管件端口校形效果最佳。