[发明专利]集磁器内外壁双向加载的管件电磁胀形方法及装置

说明书

本发明涉及集磁器内外壁双向加载的管件电磁胀形方法，包括：根据胀形管件的成形规格需要，确定胀形线圈参数；根据管件的成形规格以及胀形线圈的参数，确定新型集磁器的参数，制作集磁器；将胀形线圈、新型集磁器、待胀形管件由里到外放置在胀形基座上，与胀形基座中心对齐并固定好；将胀形线圈连接到脉冲电源，对胀形线圈通电，控制脉冲电源的放电时间，对待胀形管件进行电磁胀形；判断管件的胀形效果是否符合管件的成形规格，若符合成形规格则结束，否则再次对管件进行电磁胀形。本发明的胀形方法利用环状集磁器内外壁双向加载的方式，提高了管件胀形的轴向均匀性，并有效抑制了管件胀形过程中的壁厚减薄。

技术领域

本发明属于航空管件成形控制领域，具体涉及一种集磁器内外壁双向加载的管件电磁胀形方法及装置。

背景技术

电磁成形的技术革新往往以新型驱动线圈结构产生更合理的电磁力分布为标志。

现有的管件胀形系统由充电系统、放电电容、开关、驱动线圈、管件组成。充电系统首先给电容充电，然后合上开关，电容器储存的能量以脉冲电流的形式传递给驱动线圈，线圈自身产生的磁场和管件上产生的感应涡流叠加后，产生驱动管件胀形的电磁力。然而目前采用的驱动线圈加载系统会导致管件胀形为不均匀的凸型，并且管件的壁厚减薄量较大。

公开号为CN103406418B的发明专利“径向与轴向双向加载式金属管件电磁成形方法及装置”提供了一种径向与轴向双向加载式金属管件电磁成形方法及装置，主要包括产生感应涡流的涡流线圈、产生径向磁场的磁场线圈以及为涡流线圈和磁场线圈供电的电源系统。同时，该发明还提供了径向与轴向双向加载式金属管件电磁成形方法，可为金属管件提供不同载荷形式下的高速变形实验条件，为材料高速变形机理研究提供新的实验手段。然而，这一专利能够为管件提供双向电磁力加载，但线圈数目较多，工装起来较复杂且经济效益不够高。

公开号为CN110210116A的发明专利“一种适用于带集磁器管件电磁成形的二维轴对称仿真模型及建模方法”提供了一种适用于带集磁器管件电磁成形的二维轴对称仿真模型及建模方法，与现有三维模型相比，该发明提供的仿真模型与方法计算速度更快；与现有二维轴对称模型对比，该发明提供的仿真模型与方法更贴合物理实际，计算精度更高。然而，这一专利并没有设计磁场变换器以适用于对管件进行双向电磁力的加载。

发明内容

本发明的技术问题是现有的管件胀形方法的胀形线圈提供的径向电磁力远大于轴向电磁力，导致管件胀形后壁厚减薄。由于径向电磁力沿管件轴向分布不均匀，导致管件胀形后呈现轴向不均匀的凸形。

本发明的目的是针对上述问题，提供一种集磁器内外壁双向加载的管件电磁胀形方法及装置，在胀形线圈和待胀形管件之间设置圆环状集磁器，利用集磁器改变胀形线圈和待胀形管件之间的磁场分布。利用环状集磁器内壁产生的与集磁器外壁方向相反的感应涡流减小集磁器外侧的待胀形管件中部的径向电磁合力，使管件成形的轴向均匀性更好；采用纵向长度大于待胀形管件长度的集磁器，增大管件受到的轴向电磁力与径向电磁力的比值，促使管件材料轴向流动，抑制管件胀形时的壁厚减薄现象。

所述管件电磁胀形方法包括以下步骤：

步骤1：根据待胀形管件的成形规格需要，确定集磁器的形状和参数；

步骤2：根据步骤1得到的集磁器的形状和参数，制作集磁器；

步骤3：将胀形线圈、新型集磁器、待胀形管件由里到外放置在胀形基座上，分别将胀形线圈、新型集磁器、待胀形管件的中轴线与胀形基座中心线对齐并固定好；

步骤4：将胀形线圈连接到脉冲电源，对胀形线圈通电，控制脉冲电源的放电时间，对待胀形管件进行电磁胀形；

步骤5：判断管件的胀形效果是否符合管件的成形规格，若符合成形规格则结束，否则执行步骤4再次对管件进行电磁胀形。