[发明专利]一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法

说明书

本发明公开了一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法，该电磁成形装置包括：第一侧推电极，安装于待成形圆管件的一端，第一侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第一轴向加压线圈；第二侧推电极，安装于待成形圆管件远离第一侧推电极的一端，第二侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第二轴向加压线圈；内部胀形线圈，置于待成形圆管件的管腔内。该电磁成形装置及成形方法能够成形电导率低的材料、能够避免管件端部及圆角部位过度减薄和开裂。

技术领域

本发明涉及管件塑性成形技术领域，具体而言，涉及一种电流辅助电磁加压的金属管件电磁成形装置及成形方法。

背景技术

电磁成形技术是通过在工件上产生感应涡流和洛伦兹力，驱动工件成形。由于成形速度快，变形过程中产生不同于准静态行为的动态变形行为，使材料的延展性和材料的成形极限得到大幅度提升。但在电磁成形中，被成形的零件必须具有高电导率。才能在脉冲磁场中得到感应涡流和洛伦兹力。由于铝合金的电导率高，目前电磁成形也主要应用于铝合金成形。但对于电导率低的镁合金、钛合金以及高强钢材料，传统电磁成形方法是不适用的。

另外，为满足产品轻量化、强韧性和低能耗等方面的要求，以空心结构件来代替实心部件，不仅可以减轻产品的重量，节约相关的材料，而且又能充分利用材料本身的强度和刚度，必然成为制造业领域的主流趋势。管件胀形工艺正是制造各类空心结构件的加工制造技术，在现代生产制造中占据了不可替代的位置。

管件磁脉冲胀形工艺，目前主要还是以自由胀形为主，但需要真正实现高精度成形，就需要有外围模具的约束。有模具束缚下的圆管成形为带圆角的方管，材料流动较为困难，管件直边部分不能贴模，转角难以填充，管件直边与转角之间的过渡区会出现开裂。

现有的采用电磁成形方法将圆管成形为带圆角的方管的研究中，主要面临以下问题：(1)在胀形过程中端部材料无流动，会造成端部过度减薄甚至开裂；(2)目前的管件成形所使用的材料为电导率高的材料铝合金，无法成形电导率低的材料；(3)胀形使用的线圈为螺旋线圈，作用在管子上的电磁力是均匀的，电磁力会把直边部位的材料紧压在模具上，在圆角胀形的过程中阻碍了直边部位的材料向圆角部位流动，从而造成圆角部位材料过度减薄。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法，该电磁成形装置及成形方法能够成形电导率低的材料、能够避免管件端部及圆角部位过度减薄和开裂。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形装置，该电磁成形装置主要包括：

第一侧推电极，安装于待成形圆管件的一端，第一侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第一轴向加压线圈；

第二侧推电极，安装于待成形圆管件远离第一侧推电极的一端，第二侧推电极远离待成形圆管件的一侧设有第二轴向加压线圈；

内部胀形线圈，置于待成形圆管件的管腔内。

进一步地，内部胀形线圈为一内部分瓣线圈组件，内部分瓣线圈组件置于待成形圆管件的管腔内，且内部分瓣线圈组件对应于待成形圆管件的待成形圆角的内侧设置。

进一步地，内部分瓣线圈组件包括：

分瓣线圈固定装置，置于待成形圆管件的管腔内；

内部分瓣线圈，多圈缠绕设置在分瓣线圈固定装置上，内部分瓣线圈的两条侧边与待成形圆管件的长度方向平行，内部分瓣线圈的两条侧边分别对应于待成形圆管件待成形圆角的两个对角的内侧设置。

进一步地，还包括：

第一外部胀形模具，第一外部胀形模具内具有一第一模具腔，第一模具腔为带圆角的方管形腔体，待成形圆管件的待成形部分置于第一模具腔内，且待成形圆管件的待成形圆角处与第一模具腔的圆角处相对应。