[发明专利]一种快速冷却板件电磁驱动成形方法及装置

说明书

本发明涉及一种快速冷却板件电磁驱动成形方法及装置，在成形线圈的一侧设置成形工件，并将一辅助线圈置于成形线圈与成形工件之间，成形线圈的脉冲电流与辅助线圈的感应电流之间的相互作用使辅助线圈加速并驱动成形工件，完成电磁驱动成形过程；在成形线圈的另一侧设置一冷却线圈，通过成形线圈与冷却线圈之间的相互耦合在冷却线圈内部产生感应涡流，带走成形线圈中的部分能量，降低成形线圈的温度。本发明在成形线圈与成形工件之间设置了一由铜编织线绕制的、轴向单层径向多匝的自闭合柔性线圈。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，特别涉及一种快速冷却板件电磁驱动成形方法及装置，主要用于金属板件的成形加工。

背景技术

轻量化是航空航天、汽车工业等领域实现节能减排的重要技术手段。而实现轻量化的主要途径是采用轻质合金材料，高性能铝合金、钛合金、镁合金成为现代航空航天、汽车工业等实现轻量化的首选材料；电磁成形是一种高速率脉冲成形技术，能大幅改善金属材料成形性能，是解决轻质合金成形困难的有效手段之一。

现有板件电磁成形技术中，成形线圈的脉冲电流会使成形温度上升，导致绝缘老化严重，成形线圈的寿命短；此外，目前板件电磁成形通常采用成形工件直接感应涡流，电磁耦合系数小，成形效率低。

目前，电磁成形按加工工件类型，主要分为板材电磁成形和管件电磁成形，本发明提出的技术方案是主要针对金属板件电磁成形。现有的电磁成形专利，如专利“一种电磁驱动成形方法及装置（CN102248693A）”，提出了一种电磁驱动成形方法及装置，采用脉冲电磁力驱动复合冲头快速撞击工件，使其与凹模贴膜完成高精度成形。这一方法虽采用了电磁驱动成形方法，但其复合冲头中的良导体驱动片为一整块导体，驱动线圈与复合冲头之间的耦合系数小，成形效率较低。专利“多级多向电磁成形方法及装置（CN201110162641.3）”，公开了一种多级多向电磁成形方法，其采用多套电源和多组线圈配合使用为驱动线圈供电，可为工件提供更广区域和更长时间的电磁力，然而这一方法需要多套电源、多组线圈，设备成本高，控制难度大。

发明内容

基于上述技术问题，为了提高板件电磁成形的效率，同时降低成形线圈的温度，提高成形线圈的寿命，本发明在成形线圈与成形工件之间设置了一由铜编织线绕制的、轴向单层径向多匝的自闭合柔性线圈；同时在成形线圈的另一侧设置一冷却线圈，通过成形线圈与冷却线圈之间的相互耦合在冷却线圈内部产生感应涡流，带走成形线圈中的部分能量，降低成形线圈的温度。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种快速冷却板件电磁驱动成形方法，在成形线圈的一侧设置成形工件，并将一辅助线圈置于成形线圈与成形工件之间，成形线圈的脉冲电流与辅助线圈的感应电流之间的相互作用使辅助线圈加速并驱动成形工件，完成电磁驱动成形过程；在成形线圈的另一侧设置一冷却线圈，通过成形线圈与冷却线圈之间的相互耦合在冷却线圈内部产生感应涡流，带走成形线圈中的部分能量，降低成形线圈的温度。

采用所述的快速冷却板件电磁驱动成形方法的成形装置，它包括用于产生脉冲强磁场的成形线圈、用于产生驱动电磁力的辅助线圈、用于冷却成形线圈的冷却线圈、成形工件、凹模、脉冲电源、放电开关、用于降低冷却线圈温度的水循环系统；

脉冲电源通过放电开关为成形线圈供电；

辅助线圈的一侧紧贴成形线圈的一侧而感应涡流产生驱动电磁力；

冷却线圈的一侧紧贴成形线圈的另一侧而感应涡流带走成形线圈中的部分能量；

辅助线圈的另一侧紧贴成形工件的一侧将动能传递给成形工件实现加工；

冷却线圈的另一侧置于水循环系统带走冷却线圈的热量；

凹模位于成形工件的另一侧约束成形工件。

所述辅助线圈采用铜编织线绕制而成的轴向单层、径向多匝的自闭合柔性线圈。