一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种电流辅助的金属管件电磁成形装置及成形方法
本专利技术涉及管件塑性成形
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，根据本专利技术的一个方面，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。进一步地，内部胀形线圈为一内部螺线管线圈，内部螺线管线圈置于待成形圆管件的管腔内，且内部螺线管线圈的长度方向与待成形圆管件的长度方向一致。进一步地，还包括：第二外部胀形模具，第二外部胀形模具内具有一第二模具腔，第二模具腔为圆柱形腔体，待成形圆管件的待成形部分置于第二模具腔内。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，采用上述的具有内部分瓣线圈组件的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：步骤S1：在待成形圆管件的内腔中放置内部分瓣线圈组件，使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；步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部分瓣线圈通电，使待成形圆管件的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；步骤S4：断电后旋转内部分瓣线圈组件，使内部分瓣线圈的两条侧边分别对应待成形圆管件待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；步骤S5：重复步骤S3，对待成形圆管件的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成待成形圆管件四个圆角的成形，形成带圆角的方管。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，采用上述的具有内部分瓣线圈组件和第一外部胀形模具的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：步骤S1：将第一外部胀形模具套设在待成形圆管件的待成形部分外侧，且待成形圆管件的待成形圆角的外侧对应第一模具腔的圆角；在待成形圆管件的内腔中放置内部分瓣线圈组件，使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；步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部分瓣线圈通电，使待成形圆管件的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；步骤S4：断电后旋转内部分瓣线圈组件，使内部分瓣线圈的两条侧边分别对应待成形圆管件待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；步骤S5：重复步骤S3，对待成形圆管件的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成待成形圆管件四个圆角的成形，形成带圆角的方管。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将圆形金属管件进行局部扩径，采用上述的具有内部螺线管线圈的金属管件电磁成形装置对待成形圆管件进行成形，该电磁成形方法包括以下步骤：步骤S1：在待成形圆管件的内腔中放置内部螺线管线圈；步骤S2：在待成形圆管件的一端安装第一侧推电极和第一轴向加压线圈，在待成形圆管件的另一端安装第二侧推电极和第二轴向加压线圈，第一侧推电极、待成形圆管件、第二侧推电极与外部电源构成闭合放电回路；步骤S3：通过第一侧推电极、第二侧推电极向待成形圆管件通电，向第一轴向加压线圈和第二轴向加压线圈通电，同时向内部螺线管线圈通电，使待成形圆管件的待扩径部分在电磁力的相互作用下向外发生变形，形成局部扩径的金属管件。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将圆形金属管件进行局部扩径，采用上述的具有内部螺线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述电磁成形装置包括：/n第一侧推电极(1)，安装于待成形圆管件(100)的一端，所述第一侧推电极(1)远离所述待成形圆管件(100)的一侧设有第一轴向加压线圈(3)；/n第二侧推电极(2)，安装于所述待成形圆管件(100)远离所述第一侧推电极(1)的一端，所述第二侧推电极(2)远离所述待成形圆管件(100)的一侧设有第二轴向加压线圈(4)；/n内部胀形线圈，置于所述待成形圆管件(100)的管腔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述电磁成形装置包括：
第一侧推电极(1)，安装于待成形圆管件(100)的一端，所述第一侧推电极(1)远离所述待成形圆管件(100)的一侧设有第一轴向加压线圈(3)；
第二侧推电极(2)，安装于所述待成形圆管件(100)远离所述第一侧推电极(1)的一端，所述第二侧推电极(2)远离所述待成形圆管件(100)的一侧设有第二轴向加压线圈(4)；
内部胀形线圈，置于所述待成形圆管件(100)的管腔内。


2.根据权利要求1所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述内部胀形线圈为一内部分瓣线圈组件(5)，所述内部分瓣线圈组件(5)置于所述待成形圆管件(100)的管腔内，且所述内部分瓣线圈组件(5)对应于所述待成形圆管件(100)的待成形圆角的内侧设置。


3.根据权利要求2所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述内部分瓣线圈组件(5)包括：
分瓣线圈固定装置(51)，置于所述待成形圆管件(100)的管腔内；
内部分瓣线圈(52)，多圈缠绕设置在所述分瓣线圈固定装置(51)上，所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边与所述待成形圆管件(100)的长度方向平行，所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应于所述待成形圆管件(100)待成形圆角的两个对角的内侧设置。


4.根据权利要求3所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，还包括：
第一外部胀形模具(6)，所述第一外部胀形模具(6)内具有一第一模具腔(61)，所述第一模具腔(61)为带圆角的方管形腔体，所述待成形圆管件(100)的待成形部分置于所述第一模具腔(61)内，且所述待成形圆管件(100)的待成形圆角处与所述第一模具腔(61)的圆角处相对应。


5.根据权利要求1所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，所述内部胀形线圈为一内部螺线管线圈(7)，所述内部螺线管线圈(7)置于所述待成形圆管件(100)的管腔内，且所述内部螺线管线圈(7)的长度方向与所述待成形圆管件(100)的长度方向一致。


6.根据权利要求5所述的电流辅助的金属管件电磁成形装置，其特征在于，还包括：
第二外部胀形模具(8)，所述第二外部胀形模具(8)内具有一第二模具腔(81)，所述第二模具腔(81)为圆柱形腔体，所述待成形圆管件(100)的待成形部分置于所述第二模具腔(81)内。


7.一种电流辅助的金属管件电磁成形方法，将金属管件由圆管成形为带圆角的方管，其特征在于，采用如权利要求3所述的金属管件电磁成形装置对所述待成形圆管件(100)进行成形，所述电磁成形方法包括以下步骤：
步骤S1：在所述待成形圆管件(100)的内腔中放置所述内部分瓣线圈组件(5)，使所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应于所述待成形圆管件(100)待成形圆角的两个对角的内侧；
步骤S2：在所述待成形圆管件(100)的一端安装所述第一侧推电极(1)和所述第一轴向加压线圈(3)，在所述待成形圆管件(100)的另一端安装所述第二侧推电极(2)和所述第二轴向加压线圈(4)，所述第一侧推电极(1)、所述待成形圆管件(100)、所述第二侧推电极(2)与外部电源构成闭合放电回路；
步骤S3：通过所述第一侧推电极(1)、所述第二侧推电极(2)向所述待成形圆管件(100)通电，向所述第一轴向加压线圈(3)和所述第二轴向加压线圈(4)通电，同时向所述内部分瓣线圈(52)通电，使所述待成形圆管件(100)的两个相对的待成形圆角处在电磁力的相互作用下发生变形；
步骤S4：断电后旋转所述内部分瓣线圈组件(5)，使所述内部分瓣线圈(52)的两条侧边分别对应所述待成形圆管件(100)待成形圆角的另外两个对角的内侧设置；
步骤S5：重复步骤S3，对所述待成形圆管件(100)的另外两个相对的待成形圆角进行成形，从而完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓辉，孙晓明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43