电磁成形

摘要： 采用电磁-结构-流场耦合的多物理场耦合模拟方法,对比分析了等内径和带锥角两种集磁器条件下Cu/Al管的磁脉冲辅助半固态钎焊过程,考察了外管的变形行为和半固态钎料的剪切流变行为.结果表明,采用等内径集磁器时,钎料所受的剪切应力和相应的剪切流变速率在端部最高,底部次之,中部最弱,导致搭接区域内去膜效果存在差异,甚至影响界面冶金结合;而带锥角集磁器能更为合理地满足无钎剂钎焊对外管变形与钎料剪切流变的协调性需求,有效改善钎料流变行为,使剪切应力、剪切流变速率及去膜效果在整个搭接区域相对均匀,有利于提高界面连接质量.基于分析结果设计制造了改进的集磁器,进行了钎焊试验及相关测试分析.结果表明,相较于等内径集磁器,带锥角集磁器能有效改善Cu/Al接头的界面连接质量,细化搭接区域中部纤缝组织,并最终提高钎焊接头的抗剪强度.

摘要： 电磁成形技术是一种利用洛伦兹力驱动金属材料发生高速变形的先进制造技术。与传统静态成形工艺相比,电磁成形因其极高的应变速率能显著地改善轻质合金材料的成形性能。同时,相比传统机械力或液压力,电磁成形所利用的洛伦兹力能够在时间和空间上灵活调控,因而具备更丰富的工艺潜能。然而,现有研究多将重点放在金属工件的成形方式及效果上,对其最主要部分——洛伦兹力,在电磁成形过程中随时间的变化过程及复杂的竞争关系并未系统分析。因此,该文针对典型的单脉冲电磁成形过程,细化电磁成形过程中各个物理量之间的动态变化关系,研究了成形过程中随时间变化洛伦兹力在铝合金板件上的竞争关系及对成形效果的影响,阐明了随时间变化的洛伦兹力的竞争关系,对所呈现成形效果的影响及原因进行了分析,更加深刻全面地理解电磁成形技术过程。

摘要： 目的 研究铝合金在磁脉冲成形后零件轮廓的形状偏差与工艺参数之间的关系,分析形状偏差形成原因.方法 开展螺旋线圈不同放电能量下的汽车车门把手零件的成形实验,并采用光子多普勒测速系统(Photonic doppler velocimeter,PDV)测速,利用Dyna/EM模块建立的数值模型,主要从电磁力的分布、应力波的传播效应和励磁源的影响3个方面进行对比分析.结果 零件和模具的形状偏差根据其位置存在不同,短轴区域的偏差明显大于长轴区域.形状缺陷主要是由电磁力的分布情况和惯性效应造成的.放电电流频率会影响板料和模具之间的回弹效应.结论 降低电流频率以及改变线圈电磁力分布可以有效抑制板料的回弹,提高板料贴模性能.

摘要： 目的 研究异形孔电磁翻边成形规律及不同预制孔尺寸对翻边质量的影响.方法 基于电磁成形平台实现椭圆孔电磁翻边试验,建立三维电磁成形仿真模型对3种预制孔的翻边过程进行模拟.通过显微硬度值、翻边轮廓、翻边高度及端部厚度等指标分析异形孔电磁翻边规律.结果 3种预制孔的翻边高度均表现为从长轴到短轴不断增大,随着预置高度从15 mm降到10 mm,长短轴两处的翻边高度差由2 mm下降至0.75 mm,且翻边零件与模具贴合效果逐渐变好.结论 电磁翻边件在长、短轴处的变形存在着明显差异;基于中性层不变原理的预制孔公式,在侧壁与模具贴合良好的案例中低估了电磁翻边高度;变形区域内较为均匀的电磁力密度分布有益于实现与模具良好贴合,同时翻边高度更加均匀.

摘要： 电磁成形是一种典型的高速率成形技术,能显著提高材料的成形性能,并已经成功应用于金属板材成形领域,获得了很好的成形效果.为了能够继续扩大电磁成形技术在板材成形方面的应用,对目前板材电磁成形技术研究进展进行了综述.首先介绍了电磁成形工艺的原理与主要特点;分析了目前电磁成形技术、电磁辅助冲压成形技术在金属板材成形方面的研究进展;提出了电磁成形技术在应用研究方面存在的主要问题,并展望了该技术的发展趋势;最后,分别从成形材料和成形工艺两个方面分析了后续研究的突破点以实现扩大该技术应用的目的.

摘要： 将电磁成形与现有板料成形工艺相结合,能够有效拓宽电磁成形应用领域,可为汽车、航空、航天等高端装备中铝合金零件高性能精确成形带来新的突破.主要综述了电磁复合成形工艺、多物理场耦合数值模拟与本构建模、铝合金板料电磁成形性能与组织演变等3个方面的研究进展,并结合笔者的研究工作对电磁成形工艺与理论研究中存在的问题进行了简要分析.着重综述了以电磁辅助冲压与电磁渐进成形为典型代表的电磁复合成形工艺,阐述了电磁成形过程多物理场耦合数值模拟分析方法,介绍了基于管材电磁成形或板材电磁胀形实验的高应变速率本构模型参数逆向识别方法,为电磁成形数值分析提供必要的材料模型.阐明了电磁成形能够有效提高铝合金板料成形性能,并揭示了多物理场耦合作用下铝合金板塑性变形机理与组织性能演变规律,为电磁成形工艺研究打下重要理论基础.最后,对铝合金板料电磁成形工艺与理论的研究进展进行了总结,并对其发展前景和研究方向进行了展望.

摘要： 目的 研究不同热处理状态下多种铝合金在准静态拉伸和电磁单向拉伸条件下的成形性能,并探究其中机理.方法 选择不同牌号(1060,3003,5052)和不同热处理状态(加工硬化态和完全退火态)的铝合金材料,获得材料在准静态和电磁成形条件下材料的成形性能,并通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对1060铝合金试样进行显微断口和微观组织分析.采用数值仿真方法,获取板料和线圈的最佳相对位置.结果 与退火态材料相比,在电磁成形条件下加工硬化态材料的成形性能提高得更多,特别是在1060铝合金中,退火态试样准静态拉伸的伸长率和动态拉伸的伸长率几乎一致,而H24态试样的动态拉伸伸长率(20.2％)为准静态拉伸(5.1％)的3.96倍.扫描断口发现电磁成形断裂面更窄,韧窝大小更均匀.1060-O试样电磁成形后,晶粒内部位错密度低,微观结构主要为亚晶.1060-H24试样电磁成形后的组织中位错密度较高,出现位错胞.结论 加工硬化态材料中存在的初始缺陷有利于电磁成形过程中位错的产生和交滑移的发生,从而提高合金成形性.

摘要： 目的 研究放电时序对翻边变形的影响规律,提高成形能力.方法 以双向加载式管件电磁翻边系统为研究对象,建立基于电路-磁场-固体力学耦合的仿真模型,针对放电时序的变化,详细分析驱动电流、电磁力和翻边变形受到的影响,揭示其作用机理.结果 与常用的同时放电相比,最佳的时序放电在保证脉冲时间一致性的同时,将径、轴向线圈电流峰值分别提高11.6％和降低12.4％,最终使径、轴向电磁力峰值分别提高18.8％和6.8％,翻边角度提升约30％,显著提升了系统的翻边能力.结论 控制放电系统开关时刻改变放电时序,可以使放电能量在线圈间发生转移,影响线圈中的驱动电流波形,从而提高电磁力大小并改善其径轴向分量的比例关系,显著增强电磁系统的成形能力.

摘要： 电磁成形过程中线圈温升过高会缩短其使用寿命,优化线圈结构可以在不影响成形效果的情况下降低温升.该文以管件电磁成形所使用的螺线管线圈为研究对象,利用电磁场—机械结构场—温度场耦合有限元模型,针对线圈绕制工艺的特点,详细探讨线圈层数、匝数、高度、宽度、匝间距以及层间距这六种结构参数对线圈温升及成形效果的影响.仿真结果表明,合适的结构参数均能抑制线圈温升,同时保持工件成形效果,但六种结构参数的影响程度并不相同.该结果为管件电磁成形线圈的结构优化设计提供了建议,为提高线圈使用寿命指明了方向.

摘要： 结合磁脉冲成形、半固态成形以及钎焊的复合优势,采用磁脉冲辅助半固态钎焊的方法来实现Cu/Al异质金属管件的连接.基于LS-DYNA对钎焊过程进行了多物理场耦合仿真,分析了钎料厚度对流变行为的影响,提出了综合考虑氧化膜去除效果及钎料流失缺陷的壁厚设计思路.利用附加能谱仪的电子探针显微分析仪和电子万能材料试验机研究了半固态Zn-15Al-1.0Si钎料的厚度对钎焊接头质量的影响.结果 表明:在钎焊过程中,半固态钎料所受压、剪应力复合作用随着其厚度的增加而变弱,且在搭接区域中部最弱.钎料过厚,其与母材两侧难以形成良好的冶金结合,而钎料过薄,会导致接头钎料缺失的缺陷.在合适的放电参数条件下,当钎料固相率为0.6,厚度为300 μm时,能获得以球晶组织为主的磁脉冲辅助半固态钎焊Cu/Al管接头.

摘要： 大型铝合金板管类零件的成形制造是实现航空航天、汽车等领域轻量化的重要途径.为解决现有大型构件成形受压力机台面限制的问题,提出了一种以电磁力代替传统机械压力的新型电磁脉冲压边方法.在此基础上,结合多级多向脉冲强磁场电磁成形理念,构建了一套压边-成形-工装一体化的电磁系统,完成了大型构件成形所需的压边力场和成形力场设计、成形装置研制及实验研究.

摘要： 具有复杂外形和结构的整体壁板成形技术是现代先进飞机的关键制造技术之一.本文将脉冲磁场成形方法拓展应用于整体壁板这类筋板构件的成形.研究表明:不同于平板或管件,壁板是在筋条及腹板同时受到脉冲磁场力的作用下成形的,成形过程中应力逐渐均匀分布.本文通过模拟与试验的方法验证了网格式整体壁板电磁成形的可行性,并研究了放电参数对成形过程中壁板应力应变以及成形高度的影响规律.

摘要： 为了研究航空航天中整体壁板在电磁成形过程中产生的典型缺陷及其机理,本文采用ANSYS软件建立了整体壁板在平板螺旋线圈放电下的成形模型,实验验证该模型是可靠的.采用该模型,揭示了双曲率整体壁板电磁成形过程缺陷产生的机理.结果表明,整体壁板电磁成形中容易产生贴模性差和边缘区域褶皱两种缺陷.前者产生的主要原因是电磁力分布不均匀所导致的局部成形不足以及电磁力过大导致壁板与模具碰撞反弹;后者则由于边缘区域成形力不足产生的局部压应力所致.

摘要： 电磁成形是一种高能、高效的成形技术,与传统成形方法相比有着巨大的优势.本文主要描述电磁成形技术在汽车领域发展,包括电磁冲裁、管坯成形、平板电磁成形及电磁复合冲压成形等汽车制造方面的应用.

摘要： 电磁成形作为一种高能率高速度的金属成形方法,可提高金属的塑性变形能力,克服轻金属难成形性的障碍.以电磁平面螺旋线圈加工板材为研究对象,对平面螺旋线圈在电流激励下磁场强度的分布进行了分析.在此基础上,推导出了磁感应强度的计算方程,并建立了加工板材感应的涡流方程和所受电磁力方程,同时给出了电磁成形中运动板材的电磁行为,以此指导电磁成形在轻金属板材加工方面的研究与完善.

摘要： 电磁成形是一种高应变率成形方法,具有提高材料成形极限、减小金属回弹、非接触式施力等优点,但其过程受到多物理场耦合作用,使得分析其成形机理和过程变得十分困难.本工作针对一种最基本的电磁成形过程——电磁胀环实验,利用电磁感应定律设计了一种简单易行、经济、限制少的测位移方法,为高速变形行为研究提供重要的实验数据.基于电磁感应定律的电磁探针PCB板测位移法对于电磁胀环实验具有可行性，是一种可靠、经济、简单易行，不受温度、环境等因素影响的新型高速测量方法，将在电磁成形过程的研究中发挥重要作用。

摘要： 电磁成形制造技术是突破目前轻质合金材料成形制造瓶颈的一种重要途径.本工作主要利用可简化为一维单向拉伸形式电磁胀环实验,研究不同电磁条件下5083铝合金变形行为并与准静态单向拉伸实验对比.利用EBSD和TEM对变形前后材料的微观结构进行了系统研究以揭示电磁脉冲成形的增塑机理.5083铝合金电磁成形条件下塑形提高主要的原因是由于成形过程中工件所感应的涡流产生的焦耳热导致材料温升，从而引发铝合金在变形过程中发生动态回复提高了塑形。

摘要： 对于铝合金力学性能的深入了解,将会使许多工业应用受益,尤其是航空航天领域.本文运用电磁单向拉伸试验来研究电磁成形对于铝合金2219力学性能的影响.通过退火态和固溶处理后的铝合金2219再经历电磁单向拉伸成形,进一步研究不同热处理工艺、不同放电能量对材料力学性能的影响.结果表明:电磁成形对于退火态铝合金2219不能起到明显的形变强化作用,也没有提升其塑性.固溶处理后铝合金2219,随着放电能量的增大,抗拉强度和延伸率都是先增大再减小;在放电能量为12.89kJ时,延伸率最大,相较固溶后的延伸率提升85.40％.退火态2219经过535°C固溶处理再经历电磁成形,这一工艺方案可以实现铝合金2219的强度到达335.5MPa,延伸率高达34.67％.电磁成形后的退火态试样断口形貌显现出更大而深的韧窝,表明电磁成形有利于铝合金2219韧性的提高.

摘要： 基于LS-DYNA对板料电磁碰撞过程进行了有限元数值模拟分析,研究结果表明:随着放电电压增大,板料与模具底部发生高速碰撞,碰撞区域的直径大小与反弹高度也随之增大.当板料中心位置与模具底部发生碰撞前,等效塑性应变已达到一个稳定值,而当板料与模具底部发生碰撞后,等效塑性应变值突然增大,并达到一个更高的稳定值.当放电电压增加到较大值时,板料碰撞区域出现了颈缩,但板料发生破裂的区域却是在其中心部位而非颈缩部位,这说明板料与模具的高速碰撞可以抑制颈缩,分散应力,进而提高材料的成形性能.

摘要： 基于LS-DYNA对板料电磁碰撞过程进行了有限元数值模拟分析,研究结果表明:随着放电电压增大,板料与模具底部发生高速碰撞,碰撞区域的直径大小与反弹高度也随之增大.当板料中心位置与模具底部发生碰撞前,等效塑性应变已达到一个稳定值,而当板料与模具底部发生碰撞后,等效塑性应变值突然增大,并达到一个更高的稳定值.当放电电压增加到较大值时,板料碰撞区域出现了颈缩,但板料发生破裂的区域却是在其中心部位而非颈缩部位,这说明板料与模具的高速碰撞可以抑制颈缩,分散应力,进而提高材料的成形性能.

摘要： 本发明提供一种能够长期保持优异的性能的电磁波吸收体，该电磁波吸收体具有：由高分子薄膜构成的电介质层B、在电介质层B的第1面的以氧化铟锡为主成分的电阻层A、和在电介质层B的第2面的具有比所述电阻层A低的薄层电阻的导电层C，上述电阻层A的氧化铟锡中含有的氧化锡为氧化铟锡重量的20～40重量％。

摘要： 本发明提供一种能够长期保持优异的性能的电磁波吸收体，该电磁波吸收体具有：由高分子薄膜构成的电介质层B、在电介质层B的第1面的以氧化铟锡为主成分的电阻层A、和在电介质层B的第2面的具有比所述电阻层A低的薄层电阻的导电层C，上述电阻层A的氧化铟锡中含有的氧化锡为氧化铟锡重量的20～40重量％。

摘要： 本发明公开一种电磁辅助滚弯成形方法及其成形装置，包括以下步骤：利用弹性辊下压板材弯曲变形，形成具有内弧面和外弧面的板材；保持弹性辊的下压位置，在板材的外弧面对板材进行周期性的电磁脉冲放电；放电增幅时，板材受到电磁加载反弯曲变形，同时，压缩弹性辊的弹性表面发生形变；放电衰减时，弹性辊的弹性表面恢复形变且迫使板材复位；驱动板材沿滚弯方向连续移动，同时，持续进行周期性的电磁脉冲放电，直至板材的连续滚弯弧长大于等于成形目标弧长。本发明通过对板材周期性的交替进行局部反弯曲和局部弯曲，能够改善板材的塑性成形性能，抑制滚弯后板材的回弹，提高小曲率薄壁弯曲零件成形后的表面质量和成形精度。

摘要： 铝管构件的电磁成形装置具备：夹具板，其在基板上固定有具有贯通孔的支承构件；以及管插入机构，其将管构件插入支承构件的贯通孔。并且，电磁成形装置具备：线圈单元，其具有电磁成形线圈部；线圈移动机构，其支承线圈单元；电流供给部，其向电磁成形线圈部供给电磁成形用的电流；以及夹具板搬运机构，其将夹具板从管插入工位ST1向扩管工位ST2搬运。

摘要： 提供一种在电磁成形时被成形材的希望的加工部位以外的部位不易发生电磁力引起的变形的电磁成形用线圈装置及电磁成形材的制造方法。电磁成形用线圈装置具备：卷绕成螺旋状的导体线圈；和磁通集中器，其具备：在导体线圈的内部沿着线圈配置于长度方向的筒状部；和端部壁部，其以筒状部的长度方向的一端为基端部向导体线圈的轴中心侧延伸，在延伸的前端具有包围被成形材并沿着被成形材的外周形成的空腔面，磁通集中器的筒状部以及端部壁部在长度方向分割为多个，磁通集中器具备在筒状部以及端部壁部被分割的部分和空腔面设置的绝缘层，端部壁部的向轴中心侧延伸的前端被配置于比导体线圈的位置更向长度方向的外侧突出的位置。

摘要： 本发明公开了一种流体冲击板料成形的电磁成形装置及其成形方法，电磁成形装置包括电磁成形线圈、凹模、驱动板和用于将板料密封压紧在凹模上的压边块，驱动板与压边块的内孔密封滑接，板料、驱动板和压边块形成一压力容腔，压力容腔内设有流体，电磁成形线圈设置在压力容腔外且靠近驱动板设置。本发明采用高速流体驱动零件微成形，能利用高速率提高材料的成形极限和减小回弹的优势，同时流体能够实现将板料完全压靠在凹模模腔，提高成形精度。

摘要： 铝管构件的电磁成形装置具备：夹具板，其在基板上固定有具有贯通孔的支承构件；以及管插入机构，其将管构件插入支承构件的贯通孔。并且，电磁成形装置具备：线圈单元，其具有电磁成形线圈部；线圈移动机构，其支承线圈单元；电流供给部，其向电磁成形线圈部供给电磁成形用的电流；以及夹具板搬运机构，其将夹具板从管插入工位ST1向扩管工位ST2搬运。

摘要： 提供一种在电磁成形时被成形材的希望的加工部位以外的部位不易发生电磁力引起的变形的电磁成形用线圈装置及电磁成形材的制造方法。电磁成形用线圈装置具备：卷绕成螺旋状的导体线圈；和磁通集中器，其具备：在导体线圈的内部沿着线圈配置于长度方向的筒状部；和端部壁部，其以筒状部的长度方向的一端为基端部向导体线圈的轴中心侧延伸，在延伸的前端具有包围被成形材并沿着被成形材的外周形成的空腔面，磁通集中器的筒状部以及端部壁部在长度方向分割为多个，磁通集中器具备在筒状部以及端部壁部被分割的部分和空腔面设置的绝缘层，端部壁部的向轴中心侧延伸的前端被配置于比导体线圈的位置更向长度方向的外侧突出的位置。

摘要： 本发明公开了一种流体冲击板料成形的电磁成形装置及其成形方法，电磁成形装置包括电磁成形线圈、凹模、驱动板和用于将板料密封压紧在凹模上的压边块，驱动板与压边块的内孔密封滑接，板料、驱动板和压边块形成一压力容腔，压力容腔内设有流体，电磁成形线圈设置在压力容腔外且靠近驱动板设置。本发明采用高速流体驱动零件微成形，能利用高速率提高材料的成形极限和减小回弹的优势，同时流体能够实现将板料完全压靠在凹模模腔，提高成形精度。

摘要： 本发明公开了一种无空气影响的电磁成形装置及成形方法，装置包括环氧骨架腔体、背景场线圈和载物台；环氧骨架腔体的两端部均设置有压边法兰，一侧密封另一侧为端盖结构；在环氧骨架腔体端部的密封侧壁上设置四个小孔并放置导电螺杆，背景场线圈绕制在环氧骨架腔体的压边法兰内，并将线圈用螺栓与压边法兰进行固定；载物台设置环氧骨架腔体内，顶面两侧均设置梯形导电板，梯形导电板的顶面可转动且设置压边机构，载物台的顶面设置有成型模具，压边机构和梯形导电板的顶面之间压紧并设置有金属坯料，压边机构远离其转动轴线的一端和载物台的侧面之间扣合连接。本发明使整个成形过程在真空环境下完成，能有效减少工件氧化和表面起皱等现象的发生。