机械设计与制造:铝合金管件电磁胀形中螺线管线圈的受力研究
2023-11-08【作 者】聂鹏;陈天缘;陶金
【引 言】
近些年,随着制造业结构轻量化的发展,铝、镁合金等低密度材料在航空航天、汽车等工业领域中的应用日益增加[1-2]。但是铝、镁合金等轻质合金材料成形性能低,在常温条件下塑性能力差,因此在很大程度上限制了其应用范围。电磁成形技术便是解决上述问题的有效途径之一。与常规的成形加工工艺相比,电磁成形具有的成形速度快、成形效率高、回弹小等特点[3]。电磁成形作为一种新型材料的加工成形工艺,深受世界各大工业强国的高度重视,现已在机械制造、电力电子、航空航天以及精密仪器制造领域得到了广泛的应用[4]。
这里把管件电磁胀形中的螺线管线圈作为主要研究对象,运用有限元仿真与实验相结合的方法,对匝数为10(高于铝合金管件)内半径分别为r=11mm及r=8.5mm的螺线管线圈进行铝合金管件的电磁胀形实验,分析螺线管线圈在不同固定方式下所受到的力的大小及方向变化,实现对管件电磁胀形中螺线管线圈使用方式的改进与使用寿命的提高。
【结 论】
(1)在管件电磁胀形中螺线管线圈不仅受到来自自身电磁力的作用,同时还受到管件对它的作用。对于高于管件的螺线管线圈来说,当螺线管线圈内半径r=l lmm时,无论匝间距是0.33mm还是2mm,线圈损坏的原因主要来管件端口处沿轴向向外的反作用力;当螺线管线圈内半径r=8.5mm,匝间距为0.33mm时,线圈由于受到自身产生的对其端口沿轴向向内的电磁力的作用,使线圈匝间相互挤压从而造成损坏;当螺线管线圈半径r=8.5mm,固定匝间距为2mm时,线圈未被管件包围处由于受到沿径向向外的电磁力的作用,使每匝线圈向外扩张拉伸从而造成损坏。
(2)—般在管件电磁胀形的过程中,多数螺线管线圈都含有对其径向起保护的绕线轴,因此螺线管线圈所受到的匝间轴向作用力是导致其失效的主要原因。
以下是正文: