本发明专利技术公开了一种电磁成形的复合波纹管成形装置，其特征在于：包括整流器（1）、电阻（2）、开关（3）、电容器（4）、升压变压器（5）、上固定板（6）、固定螺栓（7）、压块（8）、模架（9）、约束模（11）、线圈（12）、下固定板（13）、T形台（14）、梯形孔（15）、排气孔（16）、固定槽（17）、导线孔（18），本发明专利技术加工工序少，加工效率高，成形精度高，其管件成形速度极快，可以使管件在高应变率下成形，由于是高应变变形过程，可以用于常规方法难变形金属材料的成形，大大提高金属材料的可塑性，大幅度提高材料的屈服强度。可以通过改变模具中约束模形状，形成不同的波形，其加工柔性大。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电磁成形的复合波纹管成形装置，其特征在于：包括整流器（1）、电阻（2）、开关（3）、电容器（4）、升压变压器（5）、上固定板（6）、固定螺栓（7）、压块（8）、模架（9）、约束模（11）、线圈（12）、下固定板（13）、T形台（14）、梯形孔（15）、排气孔（16）、固定槽（17）、导线孔（18），本专利技术加工工序少，加工效率高，成形精度高，其管件成形速度极快，可以使管件在高应变率下成形，由于是高应变变形过程，可以用于常规方法难变形金属材料的成形，大大提高金属材料的可塑性，大幅度提高材料的屈服强度。可以通过改变模具中约束模形状，形成不同的波形，其加工柔性大。【专利说明】一种基于电磁成形技术的复合波纹管及其成形装置
本专利技术涉及一种金属复合波纹管成形技术，尤其涉及一种基于电磁成形原理的吸能复合波纹管及其成形装置。
技术介绍
电磁成形是利用金属在强脉冲磁场中受电磁力作用而发生塑性变形的一种高能、高速率成形技术。电磁成形具有提高材料的塑性变形的能力，且磁脉冲成形是利用磁场力，而不是利用机械力实现对金属的加工，因此成形过程中不需要传力介质、成形过程稳定、生产效率高、能量易于控制。一般电磁成形要求工件的电阻率低于0.15 μ Ω.πι，非常适合铝、铜及其合金等导电性高的材料的加工。电磁成形的重要特征就是能量释放时间短，惯性力在成形过程中起主要作用，工件变形时的运动速度可达50m/s-300m/s，从变形时间短和速度高这一点上来说类似于爆炸成形，故它也表现出了爆炸成形那样的超塑性，因此与常规成形方法相比、电磁成形可大幅度提高材料的塑性变形能力。电磁成形中，由于电磁胀形放电时间短暂(微秒级)，管件在毫秒级即可完成变形，应变速率可达到IO3s-1,金属薄壁圆管在高应变速率下成形，屈服强度可明显提高，因此利用电磁成形技术可显著提高胀形后金属管件的能量吸收效率。金属复合薄壁管是由多种不同种材料类的金属通过某些变形和连接技术结合而成的薄壁管。传统上金属薄壁管件是由单一材料制成，在特定的场合下单一种类的金属薄壁圆管不能满足要求。例如在汽车发生碰撞时，单一的铝合金薄壁圆管不能很好的吸收碰撞产生的能量，易对车内乘员造成伤害，降低了汽车行驶的安全性，而单一的薄壁钢管质量很大，在一定程度上降低汽车行驶的经济性，不能满足汽车轻量化的要求。金属复合薄壁圆管在保证吸能效果的情况下可以减轻质量，具有良好的经济效益。薄壁钢管的强度大，但导电性没有铝合金薄壁管好，在进行电磁膨胀时不能轻易达到满足要求的膨胀尺寸，铝合金薄壁圆管的导电性好，且质量轻，适合对不易通过电磁成形技术来进行径向膨胀的薄壁管件进行驱动，提高其可塑性。金属波纹薄壁圆管由于有波峰和波谷的存在，在进行轴向压溃时，波谷产生凹陷，可以诱发渐进折叠，以此可以精准控制薄壁管件压溃时的折叠模式，折叠区越多，吸能效果越好，波纹管的吸能效果比非波纹管要好。一般金属薄壁波纹管是由单一金属材料制成，而单一种类的金属薄壁圆管不能很好地满足使用要求，如单一的铝合金管强度不高，吸能效果不好，单一的高强度钢质量太大，不能满足轻量化要求。现有金属复合管制造过程复杂，管件的组装布置要求多。如专利申请201210495953.0中复合管制造方法，外管加热，内管贯穿在导向管上，再用液压使其成形，其金属复合管其制造流程复杂，成形条件要求高。现有技术的波纹管的加工制造通常采用液压成形、辊轧成形、机械胀形、焊接成形等，其成形效率低，工序复杂。如专利申请201210595118.X中金属波纹管的制造方法，先对管件进行加热，然后在管件内充入液体，进行膨胀，其加工过程所需条件要求高，工况复杂。如中国专利申请200710302010.0中金属波纹管的制造方法，先在管件内侧进行施压，使其隆起并形成蛇腹形凸起，再利用滚压加工形成波形管，其加工过程复杂，不能一次成形。因此，需要一种双金属复合波纹管成形方法来解决上述的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电磁成形原理的高强度、轻量化、吸能效果好的预变形双金属复合管成形方法，提供一种利用电磁成形原理加工金属复合波纹管的装置以及利用该成形方法所得到的金属复合吸能波纹管，为金属薄壁构件吸能装置的设计提供新的方法。在本专利技术所提供的成形模具中，通过电磁成形技术对金属复合管进行径向膨胀，膨胀时通过内管驱动外管，使金属复合管的内管与外管一起按照预定的约束模形状进行贴模，使膨胀后金属复合管的膨胀部分具有一定波纹状规则形状。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是提供了一种电磁成形的复合波纹管成形装置，其特征在于:整流器、电阻、开关、电容器、升压变压器、上固定板、固定螺栓、压块、模架、约束模、线圈、下固定板、T形台、梯形孔、排气孔、固定槽、导线孔，其中:上固定板设置固定槽，用于连接模架，并对模架进行固定，上固定板中间设置一导线孔，用于引出线圈的电线，且法兰边缘处有均匀分布的四个通孔，用于固定螺栓的连接；下固定板边缘处均布四个通孔，用于螺栓的连接固定；压块中心设置与上固定板相同直径的导线孔，用于线圈电线的导入和导出；金属复合管的约束模组件是由垂直轴线方向截面为半圆形的约束模11拼合而成，且每个约束模的凹形槽中具有均匀分布的三个排气孔；约束模可设置若干弧形凹槽；压块放入上固定板的内圆中，金属复合管放置在T形台上，且处于上固定板和下固定板的内圆中，金属复合管受到压块和T形台的约束，不能进行移动，线圈套在T形台上，金属复合管处于约束模内，在膨胀时约束模具对其进行径向约束；模架夹住约束模并对其进行固定；四个固定螺栓从下固定板底部的四个梯形孔插入，从上固定板法兰边缘处四个通孔中穿出并固定，使上固定板向下压住压块和模架，压块对金属复合管和线圈施压；整流器将经升压变压器升高后电压整流为直流电压，经过电阻后，直流电压对电容器充电，当开关闭合瞬间，电容器对线圈进行放电。进一步地，用于金属复合管膨胀贴模时，排气孔可及时将约束模与管件之间的气体排出。进一步地，压块的外径与上固定板的内圆直径相一致，相应的T形台底部外径与下固定板内圆直径一致。进一步地，线圈采用5mmX 7mm矩形紫铜线进行螺旋缠绕，铜线间采用绝缘胶带隔离，铜线外侧涂覆环氧树脂和凝固剂，比例为1:2混合，凝固后外缘车削加工至需要的尺寸。本专利技术还提供了一种利用电磁成形的复合波纹管成形装置加工复合波纹管的方法，其特征在于包括如下步骤:步骤1、选取待加工的金属复合波纹管的内管和外管；步骤2、将选取好的外管套在内管上；步骤3、将金属复合管放入成形模具中；步骤4、对交变电压通过升压变压器进行升压；步骤5、经过升压变压后，电流通过整流器后，变为直流电，经过电阻的作用充电回路中电流降低，直流电压对电容器充电；步骤6、闭合电路开关，使电容放电；感应线圈中电流变化，产生感应磁场，而感应磁场对金属复合管产生作用，使金属复合管内产生感应电流。步骤7、金属复合管内的感应电流产生次级感应磁场，次级感应磁场与线圈产生的感应磁场在金属复合管内壁处因方向相同，产生磁场压力。步骤8、线圈处金属复合管的内壁受到磁场压力而发生径向塑性膨胀；由于内管导电性比外管的好，其受到的电磁力比高强度钢管的大，膨胀速度也更快，在膨胀时通过内管的驱动，使外管随本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电磁成形的复合波纹管成形装置，其特征在于：包括整流器（1）、电阻（2）、开关（3）、电容器（4）、升压变压器（5）、上固定板（6）、固定螺栓（7）、压块（8）、模架（9）、约束模（11）、线圈（12）、下固定板（13）、T形台（14）、梯形孔（15）、排气孔（16）、固定槽（17）、导线孔（18），其中：上固定板（6）设置固定槽（17），用于连接模架（9），并对模架（9）进行固定，上固定板（6）中间设置一导线孔（18），用于引出线圈的电线，且法兰边缘处有均匀分布的四个通孔，用于固定螺栓的连接；下固定板（13）边缘处均布四个通孔，用于螺栓的连接固定；压块（8）中心设置与上固定板（6）相同直径的导线孔（18），用于线圈电线的导入和导出；金属复合管的约束模组件是由垂直轴线方向截面为半圆形的约束模（11）拼合而成，且每个约束模（11）的凹形槽中具有均匀分布的三个排气孔（16）；约束模（11）可设置若干弧形凹槽；压块（8）放入上固定板（6）的内圆中，金属复合管（10）放置在T形台（14）上，且处于上固定板（6）和下固定板（13）的内圆中，金属复合管（10）受到压块（8）和T形台（14）的约束，不能进行移动，线圈套在T形台（14）上，金属复合管（10）处于约束模内，在膨胀时约束模具对其进行径向约束；模架（9）夹住约束模（11）并对其进行固定；四个固定螺栓从下固定板底部的四个梯形孔插入，从上固定板（6）法兰边缘处四个通孔中穿出并固定，使上固定板（6）向下压住压块（8）和模架（9），压块（8）对金属复合管（10）和线圈（12）施压；整流器（1）将经升压变压器（5）升高后电压整流为直流电压，经过电阻后，直流电压对电容器充电，当开关闭合瞬间，电容器对线圈进行放电。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊佳，孙光永，李光耀，康贺贺，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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