电工技术学报：基于双层凹型集磁器的管件电磁胀形电磁力特性及变形行为研究
2023-09-09【作 者】邵子豪;吴伟业;汪晨鑫;邱立
【前 言】
轻质合金材料的应用是航空航天、汽车等领域提高装备运载能力、实现节能减排的重要途径[1]。然而，以铝合金为代表的轻质合金材料在传统准静态成形工艺下成形性能普遍较差，存在易破裂、回弹大和表面质量欠佳等问题[2]。基于脉冲电磁力驱动金属工件发生塑性变形的电磁成形技术具有非接触、高速率、单模具等特征，可以显著提高材料的成形极限和改善成形性能，已在铝合金板管件成形中得到广泛应用[3-10]。
本文提出一种新型管件电磁成形方法，通过在驱动线圈和加工工件之间引入双层凹型结构集磁器来调控管件中电磁力场分布，以期为解决管件轴向变形均匀性差的同时改善管件壁厚减薄问题提供新的技术途径。在后续章节，将系统阐述该成形方法原理以及成形过程中管件的电磁力特性及变形行为等。
【结 论】
针对传统螺线管线圈管件胀形中存在的管件壁厚减薄和轴向变形非均匀的问题，本文提出基于单驱动线圈和双层凹型集磁器管件电磁胀形方案，并探究了集磁器内凹高度对管件胀形特性的影响。研究表明，通过在线圈和管件之间引入该类新型集磁器，一方面管件端部可形成显著轴向压缩电磁力，促进端部材料流动，进而可抑制成形过程中管件壁厚减薄；另一方面，凹型集磁器结构下管件中部区域的径向电磁力变小，可避免传统管件成形中出现的“两端小，中间大”现象，显著提升变形均匀度。
与此同时，研究指出增大集磁器内凹高度有助于提升管件壁厚减薄抑制效果、在一定范围内能够增大成形管件轴向均匀度，但是随着集磁器内凹高度不断增加，成形管件轴向均匀度反而会略微降低，但是仍显著优于传统管件胀形。值得一提的是，该方案采用单个驱动线圈，工装结构非常简单，集磁器结构参数可以根据具体的成形需求进行设计和调整。后续将构建相关实验系统，从实验层面进一步验证所提新型管件电磁胀形方法的实际效果。
以下是正文：
