[发明专利]一种铝合金板材小直径翻边孔的磁脉冲成形装置及方法

权利要求书

1.一种铝合金板材小直径翻边孔的磁脉冲成形装置，其特征在于：它包括磁脉冲控制电路（1）、上压板（3）、集磁器限位环（4）、柱状集磁器（7）、定位环（8）、翻边凹模（10）、底板（11）及螺线管线圈；所述螺线管线圈包括线圈骨架（5）及线圈匝线（6），线圈匝线（6）缠绕成螺旋圆柱状灌封在线圈骨架（5）内，翻边凹模（10）固定在底板（11）上端面，定位环（8）的外侧壁设有环形平台（8-1），环形平台（8-1）将定位环（8）分成上下两段，定位环（8）的下段设置在翻边凹模（10）内，定位环（8）的上段设置在柱状集磁器（7）内，集磁器限位环（4）设置在柱状集磁器（7）上端面，螺线管线圈套设在柱状集磁器（7）和集磁器限位环（4）的外侧壁上，集磁器限位环（4）、柱状集磁器（7）、螺线管线圈、定位环（8）及翻边凹模（10）同轴设置，柱状集磁器（7）的侧壁沿其轴向开有与内腔相通的纵缝（7-1）；上压板（3）设置在集磁器限位环（4）及线圈骨架（5）上端面；磁脉冲成形前，将所述铝合金板材（9）设置在翻边凹模（10）与线圈骨架（5）之间，铝合金板材（9）中部设有与翻边凹模（10）同轴的预制孔，环形平台（8-1）设置在铝合金板材（9）的预制孔内，与铝合金板材（9）对应的柱状集磁器（7）下端面称为柱状集磁器（7）的工作区；磁脉冲控制电路（1）的一个输出端穿过线圈骨架（5）与线圈匝线（6）的一接线端相连，线圈匝线（6）的另一接线端从线圈骨架（5）内伸出，并与磁脉冲控制电路（1）的另一个输出端相连。

2.根据权利要求1所述一种铝合金板材小直径翻边孔的磁脉冲成形装置，其特征在于：所述磁脉冲控制电路（1）包括高压变压器（1-1）、整流器（1-2）、限流电阻器（1-3）、高压开关（1-4）、电容器组（1-5）及交流电源（1-6）；所述高压变压器（1-1）的次级线圈（1-1-1）的一端与整流器（1-2）的阳极相连，整流器（1-2）的阴极与限流电阻器（1-3）的一端相连，限流电阻器（1-3）的另一端与电容器组（1-5）的正极和高压开关（1-4）的正极相连，高压开关（1-4）的负极作为磁脉冲控制电路（1）的所述一个输出端，高压变压器（1-1）的次级线圈（1-1-1）的另一端与电源地、电容器组（1-5）的负极相连并作为磁脉冲控制电路（1）的所述另一个输出端，高压变压器（1-1）的初级线圈（1-1-2）的两端与交流电源（1-6）的两端相连。

3.根据权利要求2所述一种铝合金板材小直径翻边孔的磁脉冲成形装置，其特征在于：所述纵缝（7-1）的缝宽为0.3-1mm。

4.根据权利要求3所述一种铝合金板材小直径翻边孔的磁脉冲成形装置，其特征在于：所述柱状集磁器（7）的材质为铜合金。具有高导电率、高强度特性。

5.一种利用权利要求2、3或4所述磁脉冲成形装置实现铝合金板材小直径翻边孔的的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据磁脉冲成形工艺原理，对电容器组（1-5）充电，当电容器组（1-5）被充电到3～20kV时，则断开由高压变压器（1-1）、整流器（1-2）、限流电阻器（1-3）及电容器组（1-5）组成的充电电路；

步骤二：高压开关（1-4）闭合，储存在电容器组（1-5）中的电能通过引线对线圈匝线（6）放电，由于线圈匝线（6）的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在柱状集磁器（7）外壁表层产生20～200kA感应电流，感应电流沿柱状集磁器（7）外壁表层和侧壁上的纵缝（7-1）流入到柱状集磁器（7）的工作区表面，此感应电流对应的变化磁场在置于柱状集磁器（7）工作区下面的铝合金板材（9）的上表面产生感应电流，此感应电流和被约束在柱状集磁器（7）与铝合金板材（9）间隙内的增强磁场相互作用，产生沿轴向向下的、作用于铝合金板材（9）待成形区的脉冲磁场力，在此脉冲磁场力作用下，待成形区向下以30～100m/s的高速率运动和变形，直到与翻边凹模（10）冲击接触，从而得到成形后的铝合金翻边孔零件（12）。