一種基于低溫條件的電磁成形裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開一種基于低溫條件的電磁成形裝置，包括：凹模，用于承載待成形材料，待成形材料處于低溫狀態(tài)；壓邊圈，設(shè)置在凹模的上端，用于為待成形材料的法蘭區(qū)域提供壓邊力；成形線圈固定板，設(shè)置在壓邊圈的上端，用于固定成形線圈；成形線圈，設(shè)置在待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域的內(nèi)部，用于為待成形材料提供成形所需的電磁力；電容式脈沖電源，用于與成形線圈連接，為成形線圈提供電源；凹模，還用于當(dāng)待成形材料在電磁力的驅(qū)動下變形時，約束待成形材料的成形形狀。本實用新型專利技術(shù)增強傳統(tǒng)電磁成形系統(tǒng)的成形能力，優(yōu)化電磁成形過程中的力場分布，降低了成形線圈的溫升，延長了成形線圈的使用壽命，具有較好的應(yīng)用前景。

An electromagnetic forming device based on low temperature condition

Including the forming device, the utility model discloses an electromagnetic based on low temperature: die, to be used for carrying material for forming materials at low temperature; the edge pressing ring, is arranged on an upper end of the die, for providing blankholding force for the flange region to be forming material; forming coil fixing plate, is arranged in the upper ring blank, used for fixing the coil forming; forming coil is arranged in the interior to forming materials, and the binder forming coil plate surrounded by region, for providing electromagnetic forming force required for forming materials; capacitive pulse power source is connected to a coil forming, provide power for forming coil; the die is also used to drive to be formed when the deformation of the electromagnetic force of the material, shape forming materials to be constrained. The utility model enhances the forming ability of the traditional electromagnetic forming system, optimizes the force field distribution in the electromagnetic forming process, reduces the temperature rise of the forming coil, prolongs the service life of the forming coil, and has a good application prospect.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于低溫條件的電磁成形裝置
本技術(shù)屬于金屬成形制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于低溫條件的電磁成形裝置。
技術(shù)介紹
電磁成形是放電過程中金屬材料中的渦流與變化的磁場相互作用產(chǎn)生的脈沖電磁力使金屬材料產(chǎn)生高速塑性變形的一種成形方法。金屬工件在高速率成形過程中的慣性效應(yīng)、高應(yīng)變率效應(yīng)以及金屬工件與模具的高速碰撞能大幅改善金屬材料的成形性能，且成形過程具有無接觸、無污染、耗能低等優(yōu)勢，因此電磁成形在強度高、塑性差的輕質(zhì)合金中具有較好的應(yīng)用前景。但是傳統(tǒng)的電磁成形也有一定的局限性：1)傳統(tǒng)的電磁成形只適用于具有較高電導(dǎo)率的金屬材料，而某些具有較高應(yīng)用價值的高強度輕質(zhì)合金，電導(dǎo)率相對較低，導(dǎo)致電磁成形的成形能力不足；2)傳統(tǒng)的電磁成形過程中，成形線圈會產(chǎn)生較大的溫升，溫升不僅會降低線圈的結(jié)構(gòu)強度，而且會增加線圈的使用時間間隔，降低了生產(chǎn)效率；3)傳統(tǒng)的電磁成形方法，成形線圈的結(jié)構(gòu)決定了成形力的分布，可調(diào)性較差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種基于低溫條件的電磁成形裝置，旨在解決現(xiàn)有電磁成形技術(shù)僅適用于較高電導(dǎo)率的金屬材料，成形力受限于成形線圈結(jié)構(gòu)，對于高強度輕質(zhì)合金等電導(dǎo)率低成形力不足以及成形過程中成形線圈溫升較大，降低生產(chǎn)效率的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種基于低溫條件的電磁成形方法，包括：將待成形材料的溫度降低，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料；所述處于低溫狀態(tài)的待成形材料在電磁力的驅(qū)動下變形至模具成形，所述待成形材料在低溫狀態(tài)下的電導(dǎo)率大于其在室溫狀態(tài)下電導(dǎo)率，使得待成形材料在低溫狀態(tài)下的電磁力大于其在室溫狀態(tài)下的電磁力。可選地，該方法還包括：將成形線圈的溫度降低，以降低成形線圈在提供電磁力過程中引入的溫升，所述電磁力用于對待成形材料進行電磁成形。本技術(shù)實施例通過降低電磁成形過程中，成形線圈產(chǎn)生的溫升，可以減小線圈的使用時間間隔，提高生產(chǎn)效率。需要說明的是，待成形材料可以為工件坯料或半成品。待成形材料的材質(zhì)可為金屬或者合金材料。低溫狀態(tài)為溫度低于-50℃。例如低溫狀態(tài)可以為液氮或者液氦的溫度。其中，液氮的溫度為-196℃，液氦的溫度為-269℃。所述待成形材料在低溫狀態(tài)下的電導(dǎo)率大于其在常溫狀態(tài)下的電導(dǎo)率。可選地，將待成形材料的溫度降低，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料，包括：將待成形材料的整體溫度降低，以提高所述待成形材料的成形深度，所述成形深度為所述待成形材料距離模具最低端的距離。其中，凹模為模具的一種，本專利技術(shù)實施例涉及的模具可不限于凹模本技術(shù)通過降低待成形材料的溫度，提高了待成形材料的電導(dǎo)率，提升了待成形材料的成形電磁力，進而可提高模具(凹模)的深度。本技術(shù)實施例提供的電磁成形方法不僅適用于較高電導(dǎo)率的金屬材料，尤其適用于高強度輕質(zhì)合金等低電導(dǎo)率的材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。可選地，將待成形材料的溫度降低，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料，包括：通過調(diào)節(jié)待成形材料不同區(qū)域的溫度，使處于低溫狀態(tài)的待成形材料具有不同的溫度梯度分布，從而在對其進行電磁成形時，使得處于低溫狀態(tài)的待成形材料上具有不同的成形力場分布，以改善待成形材料成形后與的凹模的緊貼效果。本技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)待成形材料不同區(qū)域的溫度，可以使得電磁成形方法可以更好地適應(yīng)各種形狀結(jié)構(gòu)的凹模。例如，對于橢球形殼體的凹模，通過降低待成形材料外圍與凹模邊緣相對應(yīng)區(qū)域的溫度，使得待成形材料外圍與凹模邊緣相對應(yīng)區(qū)域的溫度與其中間的溫度形成溫度梯度，可以改善待成形材料成形后與的凹模的緊貼效果，提高成形質(zhì)量。可選地，在對所述處于低溫狀態(tài)的待成形材料進行電磁成形之前，所述方法還包括：若所述處于低溫狀態(tài)的待成形材料的表面有結(jié)冰，則除去所述處于低溫狀態(tài)的待成形材料表面的冰塊，以保證進行電磁成形的處于低溫狀態(tài)的待成形材料的表面未結(jié)冰。第二方面，本技術(shù)實施例提供了一種基于低溫條件的電磁成形裝置，包括：凹模、壓邊圈、成形線圈、成形線圈固定板以及電容式脈沖電源；所述凹模，用于承載待成形材料，所述待成形材料處于低溫狀態(tài)，所述待成形材料在低溫狀態(tài)下的電導(dǎo)率大于其在室溫狀態(tài)下電導(dǎo)率，使得待成形材料在低溫狀態(tài)下的電磁力大于其在室溫狀態(tài)下的電磁力；所述壓邊圈，設(shè)置在所述凹模的上端，用于為待成形材料的法蘭區(qū)域提供壓邊力，防止待成形材料外圍區(qū)域在成形過程中過度流動產(chǎn)生起皺失效；所述成形線圈固定板，設(shè)置在所述壓邊圈的上端，用于固定所述成形線圈；所述成形線圈，設(shè)置在待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域的內(nèi)部，與凹模的型腔相對應(yīng)，用于為所述待成形材料提供成形所需的電磁力；電容式脈沖電源，用于與所述成形線圈連接，為所述成形線圈提供電源；所述凹模，還用于當(dāng)所述待成形材料在電磁力的驅(qū)動下變形時，約束所述待成形材料的成形形狀。具體地，待成形材料的法蘭區(qū)域為待成形材料中與凹模對應(yīng)區(qū)域以外的區(qū)域。成形線圈與凹模的型腔相對應(yīng)為成形線圈與凹模同軸。可選地，該電磁成形裝置還包括：冷卻模塊；所述冷卻模塊，用于將待成形材料的溫度降低，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料。可選地，所述壓邊圈的下端與待成形材料接觸的一面設(shè)有n個環(huán)形循環(huán)通道，所述n個環(huán)形循環(huán)通道與待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域連通，所述成形線圈固定板上設(shè)有通孔，n為大于0的整數(shù)；所述壓邊圈還用于盛裝冷卻介質(zhì)；所述成形線圈固定板上的通孔用于使冷卻介質(zhì)可以流進所述壓邊圈，以使得冷卻介質(zhì)降低所述成形線圈在提供電磁力過程中引入的溫升，以及使得冷卻介質(zhì)通過所述壓邊圈下端的n個環(huán)形循環(huán)通道以冷卻所述待成形材料，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料。可選地，所述壓邊圈的下端與待成形材料接觸的一面設(shè)有n個環(huán)形循環(huán)通道，所述n個環(huán)形循環(huán)通道與待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域不連通，所述成形線圈固定板上設(shè)有通孔；所述壓邊圈還用于盛裝冷卻介質(zhì)；所述成形線圈固定板上的通孔用于使冷卻介質(zhì)可以流進所述壓邊圈，以使得冷卻介質(zhì)降低所述成形線圈在提供電磁力過程中引入的溫升；所述壓邊圈的下端的n個環(huán)形循環(huán)通道用于流通冷卻介質(zhì)，以冷卻所述待成形材料，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料。具體地，冷卻模塊可以為：壓邊圈的下端與待成形材料接觸的一面設(shè)有n個環(huán)形循環(huán)通道，n個環(huán)形循環(huán)通道與待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域連通，成形線圈固定板上設(shè)有通孔，通過通孔使得壓邊圈盛裝冷卻介質(zhì)以降低待成形材料的溫度。冷卻模塊還可以為：壓邊圈的下端與待成形材料接觸的一面設(shè)有n個環(huán)形循環(huán)通道，所述n個環(huán)形循環(huán)通道與待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域不連通，壓邊圈的下端的n個環(huán)形循環(huán)通道用于流通冷卻介質(zhì)，以冷卻待成形材料，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料。冷卻模塊還可以通過單獨的模塊實現(xiàn)，在冷卻模塊降低完待成形材料的溫度后，立即將處于低溫狀態(tài)的待成形材料放入凹模上端，對其進行電磁成形。可選地，所述壓邊圈的下端的n個環(huán)形循環(huán)通道用于降低待成形材料的整體溫度，以提高所述成形材料的成形深度，所述成形深度為所述待成形材料距離所述凹模最低端的距離。可選地，所述壓邊圈的下端的n個環(huán)形循環(huán)通道用于降低待成形材料的外圍與凹模邊緣相對應(yīng)區(qū)域的溫度，使得待成形材料具有不同的溫度梯度分布，從而在對其進行電磁成形時，使得待成形材料本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于低溫條件的電磁成形裝置，其特征在于，包括：凹模、壓邊圈、成形線圈、成形線圈固定板以及電容式脈沖電源；所述凹模，用于承載待成形材料，所述待成形材料處于低溫狀態(tài)，所述待成形材料在低溫狀態(tài)下的電導(dǎo)率大于其在室溫狀態(tài)下電導(dǎo)率，使得待成形材料在低溫狀態(tài)下的電磁力大于其在室溫狀態(tài)下的電磁力；所述壓邊圈，設(shè)置在所述凹模的上端，用于為待成形材料的法蘭區(qū)域提供壓邊力，防止待成形材料外圍區(qū)域在成形過程中過度流動產(chǎn)生起皺失效；所述成形線圈固定板，設(shè)置在所述壓邊圈的上端，用于固定所述成形線圈；所述成形線圈，設(shè)置在所述待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域的內(nèi)部，與凹模的型腔相對應(yīng)，用于為所述待成形材料提供成形所需的電磁力；電容式脈沖電源，用于與所述成形線圈連接，為所述成形線圈提供電源；所述凹模，還用于當(dāng)所述待成形材料在電磁力的驅(qū)動下變形時，約束所述待成形材料的成形形狀。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于低溫條件的電磁成形裝置，其特征在于，包括：凹模、壓邊圈、成形線圈、成形線圈固定板以及電容式脈沖電源；所述凹模，用于承載待成形材料，所述待成形材料處于低溫狀態(tài)，所述待成形材料在低溫狀態(tài)下的電導(dǎo)率大于其在室溫狀態(tài)下電導(dǎo)率，使得待成形材料在低溫狀態(tài)下的電磁力大于其在室溫狀態(tài)下的電磁力；所述壓邊圈，設(shè)置在所述凹模的上端，用于為待成形材料的法蘭區(qū)域提供壓邊力，防止待成形材料外圍區(qū)域在成形過程中過度流動產(chǎn)生起皺失效；所述成形線圈固定板，設(shè)置在所述壓邊圈的上端，用于固定所述成形線圈；所述成形線圈，設(shè)置在所述待成形材料、壓邊圈以及成形線圈固定板所包圍區(qū)域的內(nèi)部，與凹模的型腔相對應(yīng)，用于為所述待成形材料提供成形所需的電磁力；電容式脈沖電源，用于與所述成形線圈連接，為所述成形線圈提供電源；所述凹模，還用于當(dāng)所述待成形材料在電磁力的驅(qū)動下變形時，約束所述待成形材料的成形形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁成形裝置，其特征在于，所述電磁成形裝置還包括：冷卻模塊；所述冷卻模塊，用于將待成形材料的溫度降低，得到處于低溫狀態(tài)的待成形材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁成形裝置，其特征在于，所述壓邊圈的下端與待成形材料接觸的一面設(shè)有n個環(huán)形循環(huán)通道，所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李亮，劉寧，韓小濤，曹全梁，賴智鵬，李瀟翔，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：新型
國別省市：湖北,42