智慧电力：基于双集磁器结构的管件电磁胀形研究
2023-11-14【作 者】邱立;王成林
【前 言】
电磁成形是一种利用脉冲电磁力实现金属工件加工的高速率成形技术[1-3]。因其高应变率，与机械加工相比，电磁成形可提高材料变形能力，使材料成形极限提高 5~10 倍[4- 6]。电磁力属于非接触力，电磁成形可有效提高加工工件的表面质量[7-8]。
通过改变线圈结构施加不同的电磁力，能够解决管件轴向不均匀的问题，但其绕制工艺困难且成本较高。目前集磁器的应用主要以改变磁场均匀度和电磁力均匀度为主，但已有研究结果显示均匀的电磁力分布并不对应均匀的变形。为解决管件轴向变形不均匀的问题，本文采用一种双集磁器结构，通过构建基于双集磁器结构的管件电磁胀形方法，以提升管件在轴向变形的均匀度。该方法首先建立管件电磁胀形过程的电磁-结构二维轴对称模型，用以研究集磁器内外壁高度及集磁器间距等参数对管件径向电磁力和变形均匀度的影响。然后对比分析传统管件电磁胀形与基于双集磁器结构的管件电磁胀形的成形效果。最后通过仿真分析验证了采用双集磁器实现电磁力加载的管件胀形均匀度的可行性。
【结 语】
针对管件电磁胀形中存在的轴向变形不均匀问题，本文创新性提出了基于双集磁器结构的管件电磁胀形方法，分析了电磁力分布规律与管件变形均匀度。仿真结果显示，基于双集磁器结构的管件电磁胀形能为管件提供“凹型”分布的径向电磁力，改善管件胀形过程中的端部效应，使管件在轴向上变形更加均匀。当管件胀形量一致时，采用双集磁器结构时可使管件胀形均匀度提升 2.8 倍。此外，当系统放电参数不变时，存在一个合适的集磁器结构参数，使得管件电磁胀形的均匀度最佳。基于双集磁器结构的管件电磁胀形方法能够在一定程度上解决管件成形均匀性的问题，也为后续开展相关的实验研究奠定了理论基础。
以下是正文：
