[发明专利]一种金属件电磁吸引成形装置

说明书

本发明公开了一种金属件电磁吸引成形装置，包括：电磁成形模块和控制电路；电磁成形模块用于产生成形驱动磁场和在板管件中感应出涡流，进而产生电磁力驱动板件发生变形；控制电路用于调控电磁成形模块中的电流波形，形成上升沿较缓、下降沿较陡的电流，来实现成形过程中电磁力方向的调控。金属板管件在电流快速下降阶段会产生很大的吸引力从而可实现吸引式成形。通过本发明实现了单电源‑单线圈下金属板管件的电磁吸引成形，无须任何时序配合装置，有效简化了传统金属板管件吸引成形工艺的同时大幅降低了经济成本。

技术领域

本发明属于金属板管件成形领域，更具体地，涉及一种基于单电源-单线圈的金属板管件电磁吸引成形装置。

背景技术

电磁成形是一种利用脉冲电磁功率实现金属胚料成形的方法，因其具有高速率、高能率的特点，特别适合轻质航空材料(如铝合金)的加工。

电磁成形的原理是利用板料中的电流在磁场受到的洛伦兹力实现成形工艺。电磁成形按照电磁力的方向可以分为排斥式和吸引式。传统的电磁成形以排斥式为主，目前已有大量的实验研究和可观的商业化应用案例，而吸引式电磁成形提出的时间较晚，研究较少，并且由于其实现过程往往需要多级线圈、多个电源的多时空配合，实现难度较大。但吸引式成形在金属件凹陷修补和小尺寸板管件塑形方面有着重要的应用前景。

在原理上，实现吸引式成形需要在成形线圈和金属工件中产生同向的电流。一种有效的方式是通过实现线圈中电流的快速下降从而在金属胚料上感应出同相电流。如文献1 《Electromagnetic attractive forming of sheet metals by means of a dual-frequency discharge current:design and implementation》中提到的采用双电源来实现电流的快速下降波形，具体做法是采用两套电源，首先在成形线圈中通入长脉宽电流，在电流达到峰值时刻，再通入反向的短脉宽电流，此时线圈中的电流大小快速下降，金属胚料上感应出与线圈中同向的电流，从而实现吸引式的电磁成形。专利公开号为CN 206763690U的文献2中介绍的金属管件的吸引力成形装置，包括线圈、集磁器、管件和模具等。该装置管件位于线圈内部，亦采用与文献1类似的双频率式放电电流波形，在电流下降阶段管件中可感应出与线圈同方向的电流，电磁力表现为吸引力，从而实现管件的胀形。

上述方法的缺点在于：(1)装置方面，需要两套脉冲电源提供电流，设备占地面积大，且成本高昂。(2)实现过程方面，需要精确的时序控制，一方面需要高水平的控制系统，另一方面对开关的相应速度提出了很高的要求，进一步的提高了实现难度和成本价格。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种金属板管件电磁吸引成形装置，旨在解决现有技术中由于采用多电源多线圈系统所导致的时序配合难和成本高昂等问题。

本发明提供了一种金属件电磁吸引成形装置，包括：控制电路和电磁成形模块；所述电磁成形模块用于在成形线圈和工件之间产生电磁力，促使待成形工件发生塑性变形；所述控制电路与所述电磁成形模块连接，所述控制电路用于通过给所述电磁成形模块中成形线圈通以设定波形的电流来实现成形过程中电磁力方向的调控。

更进一步地，所述控制电路包括：储能单元、续流单元和负载单元；储能单元的一端与电磁成形模块中成形线圈的一端连接，储能单元的另一端接地；续流单元和负载单元并联后一端与电磁成形模块中成形线圈的另一端连接，并联后的另一端接地。

其中，储能单元为电容器，所述电容器的容值应当在几十微法到几十毫法之间可调。

其中，续流单元包括：串联连接的续流二极管和可调电阻，所述可调电阻的阻值应当在零到几欧之间可调。