本技术介绍了一种结合离散屏蔽和局部强化技术的板件胀形新方法。该方法依据板件材料特性和成形需求,精确设定驱动线圈参数,并据此制造驱动线圈。同时,确定屏蔽环的尺寸参数,以实现屏蔽环与驱动线圈的完美配合,优化板件胀形效果。
背景技术
轻量化技术作为缓解能源紧张和环境问题的关键策略,展现出了显著的优势,包括提升能源效率、减少污染排放以及增强耐腐蚀性,这些特性使其在多个工业领域中得到广泛应用。研究表明,汽车重量的减少能够显著降低能源消耗和排放量;具体来说,汽车重量每减少10%,其油耗可降低约8%,排放量减少约13%。在航空领域,商用飞机每减轻5公斤,便能增加50公斤的有效商载。此外,轻量化技术也广泛应用于3C电子产品、军事装备、大型风力涡轮机叶片以及航天工程等领域。
轻量化材料的开发和应用是实现轻量化目标的关键途径之一。铝合金作为一种成熟的轻量化材料,因其轻质、耐腐蚀和加工便利等特性,在结构优化设计之外,已成为轻量化技术研究和应用的焦点。与钢铁材料相比,铝合金在减轻重量的同时,还能保持或提升产品的性能和耐用性。随着技术的进步,未来可能会有更多新型轻量化材料被开发出来,以满足不同行业对轻量化的特定需求。
电磁成形技术利用驱动线圈产生的洛伦兹力作为驱动力,实现轻质铝合金材料的高效成形。与传统的液压、冲压和旋压等成形方法相比,电磁成形展现出独特的优势。首先,由于脉冲磁场与工件中的感应涡流相互作用产生的力是无接触的,减少了成形过程中的摩擦,从而保持了工件表面的高质量。其次,感应涡流引起的电塑性效应有助于降低材料的强度,使得加工更为容易。此外,电磁成形的高速度和高应变率特点,能够显著提高轻质铝合金材料的成形极限,并有效减少零件的回弹和表面起皱现象。
现有的电磁成形相关文献主要集中在利用改变线圈形状和利用集磁器改变磁场分布,提高工件成形性能。2022年,吴伟业的论文“新型线圈加载的管件电磁胀形电磁力及成形性分析[1]
”提出利用新型线圈取代原有的柱形线圈提高成形性能,新型线圈为两端线圈匝数靠近管件增多,中间线圈匝数靠近线圈增多,利用新型线圈加强两端的电磁力,削弱中部电磁力。此方法解决了磁场成形不均匀的问题,但是线圈绕制太复杂。2023年,邵子豪的论文“基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析[2]
”提出利用凸形集磁器改善电磁力分布,其中凸形集磁器的凸起与驱动线圈相邻,在凸起处感应与驱动线圈相反的感应涡流,外侧感应与驱动线圈方向相同的涡流,同时,外侧的感应涡流分布较均匀,从而使管件收到的电磁力较均匀,整体成形均匀度更高。但此新型集磁器结构复杂,制作成本较高,且调控方式不灵活。综上,现有技术中缺乏调控方式灵活的、成本更低的提高电磁成形性能的方法。
参考文献:
[1]吴伟业.新型线圈加载的管件电磁胀形电磁力及成形性分析[J].材料开发与应用,2022,37(05):62-67。
[2] 邵子豪,吴伟业,汪晨鑫,等.基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析[J].塑性工程学报,2023,30(11):36-44。
实现思路