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电磁成形

/electromagnetic forming; EMF/
条目作者于海平

于海平

最后更新 2022-01-20
浏览 192
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利用瞬时脉冲磁场力使金属坯料变形的高速率成形工序。又称磁脉冲成形。

英文名称
electromagnetic forming; EMF
又称
磁脉冲成形
所属学科
机械工程

成形过程中载荷以脉冲方式作用于坯料,电磁成形时,电能在极短时间内转化为作用于坯料质点上的冲击载荷,使坯料发生塑性变形。

当把金属导体坯料邻近线圈放置,闭合高压开关,已储能的脉冲电容器通过螺线管线圈(以下简称线圈)瞬时放电,产生的脉冲强磁场在坯料内产生与通入线圈电流方向相反的感应电流,感应电流又产生感应磁场。感应电流和线圈与坯料间隙内的叠加磁场作用,产生作用于坯料质点上的体积磁场力,进而实现坯料的高速率塑性变形,通过与模具作用,实现精确成形。一般变形速率为几十米至几百米每秒,成形时间微秒级(见图)。

管坯电磁成形原理图管坯电磁成形原理图

电磁成形过程中,坯料受到的是窄脉宽、高幅值的脉冲磁场力,主要靠自身惯性进行高速率变形,并且磁场力与变形之间不存在常规对应关系。具有如下特点:①在体积磁场力作用下,坯料获得很高变形速度,大幅度提高变形材料的成形极限。②可对形状复杂零件进行高精度加工,残余应力低、回弹小。③为单模成形,简化了模具制造,工艺柔性高、反应快捷。④加工过程容易实现能量控制和生产自动化、机械化。

电磁成形主要应用于航空、航天、兵器、汽车制造及电子等领域。可完成大型薄壁构件的精确成形与校形,膜片无毛刺冲裁,航空航天用异型管的加工,飞机操纵杆的连接,核燃料棒的成形,核废料容器的密封,小电机外壳和骨架的连接,大型壳体构件铆接装配等。电磁成形技术已经取得长足进步,如大型壳体件整体数控电磁成形已取得原理突破,异种金属管连接与复合、大型壳体件局部特征电磁成形已取得技术突破,获得典型应用。

  • 李春峰.电磁成形.北京:科学出版社,2016.
  • ZHANG W W.Intelligent energy field manufacturing-interdisciplinary process innovations.New York:CRC Press,2010.
  • PSYK V,RISCH D,KINSEY B L,et al.Electromagnetic forming-A review.Journal of Materials Processing Technology,2011,211:787-829.

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