[发明专利]一种金属材料的电磁热成形方法及装置

权利要求书

1.一种金属材料的电磁热成形装置，其特征在于，包括：脉冲电流源(1)、成形模具(6)、成形线圈(4)、线圈压块(10)以及开关(3)；

所述成形模具(6)与所述成形线圈(4)之间用于放置待成形样件；所述脉冲电流源(1)的第一输出端用于与所述待成形样件的第一端连接，所述成形线圈(4)的第一端及所述开关(3)的第一端用于与所述待成形样件的第二端连接，所述成形线圈(4)的第二端与所述开关(3)的第二端及所述脉冲电流源(1)的第二输出端连接；

所述脉冲电流源(1)，用于在所述开关(3)闭合时，为所述待成形样件提供脉冲电流并加热所述待成形样件，在所述开关(3)断开时，为所述成形线圈(4)及所述待成形样件提供脉冲电流，以通过所述成形线圈(4)为所述待成形样件提供电磁成形力；

所述成形模具(6)，用于约束所述待成形样件的成形形状；所述线圈压块(10)，用于防止所述成形线圈(4)受反作用力而弹起。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：样件压边圈(9)，所述样件压边圈(9)，用于放置在所述待成形样件上表面边缘，以防止所述待成形样件在受力趋近于所述成形模具(6)后边缘部分起皱。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：绝缘层(7)，所述绝缘层(7)用于将所述待成形样件与所述成形模具(6)及所述样件压边圈(9)绝缘。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的装置，其特征在于，所述成形线圈(4)采用多匝多层、多匝单层、单匝多层、单匝单层的螺旋线圈及平行于所述待成形样件的单根导电导线中的任一种构成方式。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述成形线圈(4)为螺旋线圈时，应使所述成形线圈(4)所环流的电流所在平面与所述待成形样件流过的电流所在的直线平行。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲电流源(1)包括充电机、二极管、n个充电开关、n个储能电容器、n个放电开关、n个放电二极管、续流二极管及保护电阻；

所述充电机的正极端与所述二极管的正极端连接，所述二极管的负极端分别与所述n个充电开关中的各充电开关的第一端连接；所述n个充电开关中的各充电开关的第二端分别与所述n个储能电容器中各储能电容器的第一端及所述n个放电开关中各放电开关的第一端一一对应连接；所述n个放电开关中各放电开关的第二端分别与所述n个放电二极管中各放电二极管的正极端一一对应连接，所述n个放电二极管中各放电二极管的负极端均与所述续流二极管的负极端连接，所述续流二极管的正极端与所述保护电阻的第一端连接，所述保护电阻的第二端分别与所述n个储能电容器中各储能电容器的第二端连接，并与所述充电机的负极端连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述脉冲电流源(1)，用于通过所述充电机，在所述n个充电开关中各充电开关的通断控制下选择性地对所述n个储能电容器中对应的储能电容器进行充电；并在放电过程中，在所述n个放电开关中各放电开关的通断控制下按照任意时序独立放电。

8.一种基于权利要求6或7所述的金属材料的电磁热成形装置的电磁热成形方法，其特征在于，包括：

将待成形样件放置于所述成形线圈(4)与所述成形模具(6)之间，通过所述充电机，在所述n个充电开关中各充电开关的通断控制下选择性地对所述n个储能电容器中对应的储能电容器进行充电；

在所述n个放电开关中各放电开关的通断控制下选择性地按照任意时序独立放电，首先闭合所述开关(3)仅为所述待成形样件提供电流，使得所述待成形样件升到目标温度区间，然后断开所述开关(3)，为所述待成形样件及所述成形线圈(4)提供脉冲电流，使得所述成形线圈(4)在所述待成形样件所在区域产生脉冲磁场，以使所述待成形样件中的脉冲电流与所述成形线圈(4)产生的脉冲磁场相互作用产生用于驱动所述待成形样件发生变形的电磁力，使所述待成形样件受所述电磁力发生形变，向所述成形模具(6)趋近成形。