本发明专利技术公开了一种电液‑电磁复合成形系统，属于金属成形制造领域，包括：待成形的金属管件，其置于模具内且两端封闭，其中存储有液体介质；金属丝浸没于液体介质中；第一电源模块与金属相连，用于对金属丝放电，使金属管件中产生冲击波；两个助推线圈分别设置于金属管件的顶端和底端；第二电源模块与两个助推线圈均相连，用于对两个助推线圈放电，使金属管件中产生助推电磁力；放电控制模块与两个二电源模块均相连，用于控制两个电源模块的放电时序，从而在冲击波和助推电磁力的协同作用下，实现对金属管件的塑性变形加工。本发明专利技术能够有效解决现有电液成形技术中由于材料流动性差所导致的工件减薄、破裂等问题，并提高工件的贴模性能。
【技术实现步骤摘要】
一种电液-电磁复合成形系统及成形方法
本专利技术属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种电液-电磁复合成形系统及成形方法。
技术介绍
轻质铝合金材料由于其优越的机械性能，在汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。但是使用传统的加工工艺对铝合金进行塑性加工的效果并不理想，这主要是由于铝合金塑性差、难成形。有研究表明，高速率成形可以显著提高材料的成形性能。电液成形是一种利用金属丝爆炸产生冲击波对工件进行加工的制造技术，属于高速率成形，能极大提高材料的成形性能。然而在进行电液成形制造过程中，由于加工工件端部材料流动性不足，加工工件面临减薄甚至破裂等问题，另一方面，对于复杂工件来说，电液成形技术下工件的贴模性能有待提高。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种电液-电磁复合成形系统及成形方法，旨在解决现有电液成形技术中由于材料流动性差所导致的工件减薄、破裂等问题，并提高工件的贴模性能。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种电液-电磁复合成形系统，包括：待成形的金属管件、模具、金属丝、液体介质、两个助推线圈、第一电源模块、第二电源模块以及放电控制模块；模具的内壁形状与待成形的形状相匹配；金属管件置于模具内，且两端密封；液体介质存储于金属管件内；金属丝浸没于液体介质中，并通过两个金属电极与第一电源模块相连；第一电源模块用于对金属丝放电，使金属丝发生气化爆炸后产生等离子体，在金属管件上产生冲击波；两个助推线圈分别设置于金属管件的顶端和底端，且均与第二电源模块相连；第二电源模块用于对两个助推线圈放电，使金属管件中产生与管件方向一致的助推电磁力，从而提高金属管件端部材料的流动性；放电控制模块与第一电源模块和第二电源模块相连，放电控制模块用于根据待成形的形状控制第一电源模块和第二电源模块的放电时序，从而在冲击波和助推电磁力的协同作用下，实现对金属管件的塑性变形加工。本专利技术利用第一电源模块对金属丝放电，在金属丝里产生脉冲大电流，金属丝温度迅速升高，发生气化爆炸，并与周围液体介质发生剧烈化学反应，产生等离子体，随着气体的膨胀，将在待成形的金属管件上产生高速冲击波；同时，利用第二电源模块对助推线圈放电，助推线圈在金属管件端部产生感应涡流和脉冲磁场，进而使金属管件中产生与管件方向一致的助推电磁力，在助推电磁力的作用下，待成形金属管件端部材料流动性提高，从而可以有效解决工件减薄、破裂等问题；在高速冲击波和助推电磁力的协同作用下，实现对待成形金属管件的塑性变形加工，提高成形性能。本专利技术利用第一电源模块对金属丝放电，实现径向(工件中心区域)加载，利用第二电源模块对助推线圈放电，实现轴向(工件端部区域)加载，并通过放电控制模块对第一电源模块和第二电源模块的放电时序进行控制，实现了轴向和径向加载的精确匹配，能够有效提高工件的贴模性能。进一步地，若模具的内壁形状上下对称，则第二电源模块包括一套电源，且两个助推线圈串联或并联后与第二电源模块中的电源相连接；若模具的内壁形状上下不对称，则第二电源模块包括两套电源，且每个助推线圈分别与一套电源相连接。本专利技术在模具的内壁形状(即待成形的形状)上下对称时，将两个助推线圈串联或并联后连接至同一套电源，能够减少电源数量。进一步地，两个助推线圈的导线区域的中心均位于金属管件管壁的轴线上。本专利技术中，设置两个助推线圈的导线区域的中心均位于金属管件管壁的轴线上，金属管件的材料区域就会正好处于两个助推线圈的导线区域之间，由此能够最大化助推线圈向金属管件提供的电磁力。进一步地，模具上设置有排气孔，用于在成形过程中平衡模具的内、外气压。进一步地，两个金属电极的第一端均插入金属管件内且浸没在液体介质中，金属丝缠绕于两个金属电极的第一端；两个金属电极的第二端均暴露在外，且两个金属电极的第二端分别连接至第一电源模块的正、负极。进一步地，设置于金属管件顶端的助推线圈为空心线圈。本专利技术利用空心线圈作为设置于金属管件顶端的助推线圈，能够方便金属电极的插入金属管件内。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于本专利技术提供的电液-电磁复合成形系统的成形方法，包括：根据待成形的形状确定第一电源模块和第二电源模块的放电时序；在第一电源模块的放电时序到达时，生成相应的控制信号，使第一电源模块中的电源向金属丝放电，使金属丝发生气化爆炸后产生等离子体，在金属管件上产生冲击波；在第二电源模块的放电时序到达时，生成相应的控制信号，使第二电源模块中的电源向助推线圈放电，使金属管件中产生与管件方向一致的助推电磁力，从而提高金属管件端部材料的流动性。进一步地，第一电源模块的放电时序t0与助推线圈的电流峰值时刻tp之间的差值|t0-tp|≤δ；其中，δ＞0。本专利技术将第一电源模块的放电时序设置在助推线圈的电流峰值时刻附近，能够保证利用到最大的助推电磁力。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术在待成形的金属管件两端分别设置助推线圈，通过第二电源模块对助推线圈放电，使金属管件中产生与管件方向一致的助推电磁力，提高了金属管件端部材料的流动性，有效避免了工件减薄、破裂的问题。(2)本专利技术利用第一电源模块对金属丝放电，实现径向加载，利用第二电源模块对助推线圈放电，实现轴向加载，并通过放电控制模块对第一电源模块和第二电源模块的放电时序进行控制，实现了轴向和径向加载的精确匹配，能够有效提高工件的贴模性能。附图说明图1为本专利技术实施例提供的电液-电磁复合成形装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的助推线圈在待成形的金属管件端部产生的感应涡流和脉冲电磁力的原理图；图3为本专利技术实施例提供的第一电源模块和第二电源模块的放电时序示意图；图4为本专利技术实施例提供的前期助推电磁力作用示意图；图5为本专利技术实施例提供的助推电磁力和高速冲击波作用示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：1为第一电源模块，2为金属电极，3为金属丝，4为液体介质，5为助推线圈，6为第二电源模块，7为模具，8为金属管件，9为密封圈，10为放电控制模块，81为初始状态下的金属管件，82为加工完成后的金属管件。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。为了解决现有电液成形技术中由于材料流动性差所导致的工件减薄、破裂等问题，并提高工件的贴模性能，在本专利技术的一个实施例中，提供了一种电液-电磁复合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电液-电磁复合成形系统，其特征在于，包括：待成形的金属管件(8)、模具(7)、金属丝(3)、液体介质(4)、两个助推线圈(5)、第一电源模块(1)、第二电源模块(6)以及放电控制模块(10)；/n所述模具(7)的内壁形状与待成形的形状相匹配；所述金属管件(8)置于所述模具(7)内，且两端密封；所述液体介质(4)存储于所述金属管件(8)内；/n所述金属丝(3)浸没于所述液体介质(4)中，并通过两个金属电极(2)与所述第一电源模块(1)相连；所述第一电源模块(1)用于对所述金属丝(3)放电，使所述金属丝(3)发生气化爆炸后产生等离子体，在所述金属管件(8)上产生冲击波；/n两个助推线圈(5)分别设置于所述金属管件(8)的顶端和底端，且均与所述第二电源模块相连；所述第二电源模块(6)用于对两个助推线圈(5)放电，使所述金属管件(8)中产生与管件方向一致的助推电磁力，从而提高所述金属管件(8)端部材料的流动性；/n所述放电控制模块(10)与所述第一电源模块(1)和所述第二电源模块(6)相连，所述放电控制模块用于根据待成形的形状控制所述第一电源模块(1)和所述第二电源模块(6)的放电时序，从而在冲击波和助推电磁力的协同作用下，实现对所述金属管件(8)的塑性变形加工。/n...
【技术特征摘要】
1.一种电液-电磁复合成形系统，其特征在于，包括：待成形的金属管件(8)、模具(7)、金属丝(3)、液体介质(4)、两个助推线圈(5)、第一电源模块(1)、第二电源模块(6)以及放电控制模块(10)；
所述模具(7)的内壁形状与待成形的形状相匹配；所述金属管件(8)置于所述模具(7)内，且两端密封；所述液体介质(4)存储于所述金属管件(8)内；
所述金属丝(3)浸没于所述液体介质(4)中，并通过两个金属电极(2)与所述第一电源模块(1)相连；所述第一电源模块(1)用于对所述金属丝(3)放电，使所述金属丝(3)发生气化爆炸后产生等离子体，在所述金属管件(8)上产生冲击波；
两个助推线圈(5)分别设置于所述金属管件(8)的顶端和底端，且均与所述第二电源模块相连；所述第二电源模块(6)用于对两个助推线圈(5)放电，使所述金属管件(8)中产生与管件方向一致的助推电磁力，从而提高所述金属管件(8)端部材料的流动性；
所述放电控制模块(10)与所述第一电源模块(1)和所述第二电源模块(6)相连，所述放电控制模块用于根据待成形的形状控制所述第一电源模块(1)和所述第二电源模块(6)的放电时序，从而在冲击波和助推电磁力的协同作用下，实现对所述金属管件(8)的塑性变形加工。
2.如权利要求1所述的电液-电磁复合成形系统，其特征在于，若所述模具(7)的内壁形状上下对称，则所述第二电源模块(6)包括一套电源，且两个助推线圈(5)串联或并联后与所述第二电源模块(6)中的电源相连接；
若所述模具(7)的内壁形状上下不对称，则所述第二电源模块(6)包括两套电源，且每个所述助推线圈(5)分别与一套电源相连接。
3.如权利要求1所述的电液-电磁复合成形系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，王晨，曹全梁，欧阳少威，李潇翔，张毅，韩小涛，赖智鹏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。