板材電磁成形的試驗(yàn)研究.pdf

1、汽車的輕量化是當(dāng)今汽車制造業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，特別是“綠色制造”概念的提出，加速了汽車輕量化的進(jìn)程。汽車的減重最有效的措施之一就是改變汽車的材質(zhì)，用輕合金來代替鋼材，常用的輕質(zhì)合金主要是鋁合金。由其代替鋼材用于汽車車體結(jié)構(gòu)和其它零件的成形，可使汽車減重30％，進(jìn)而減少燃油消耗和溫室氣體CO2及其它有害氣體的排放。鋁合金采用傳統(tǒng)的加工工藝進(jìn)行加工效果并不理想。采用電磁成形工藝進(jìn)行鋁合金件的成形是其中的一個(gè)方向。 電磁成形是利用金屬在

2、強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)中受力作用而使工件發(fā)生塑性變形的一種金屬成形方法，它屬于高能率高速度成形方法，也稱為高能率成形。電磁成形具有模具簡(jiǎn)單、成形精度高、精確可控的特點(diǎn)，并且可提高某些材料的塑性。對(duì)環(huán)境的污染小，可以直接或間接實(shí)現(xiàn)零件的成形、裝配、沖裁、精壓、焊接等工序。 該文主要研究工作： 通過平板線圈自由脹形試驗(yàn)，研究了趨膚深度對(duì)電磁成形的影響，從而得到了電磁成形工藝中的一個(gè)重要的參數(shù)—趨膚深度與料厚的比值δ/t的最優(yōu)取值。板件的

3、電磁成形中，趨膚深度對(duì)自由拉伸的影響是很大的，在δ/t趨近于2.0時(shí)，自由拉伸的深度最大，能量的利用率最高。拉伸深度的最大值和材料的導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率、屈服強(qiáng)度、工作線圈的由感、能量的大小等因素有關(guān)系，隨導(dǎo)電率和能量的增加而增加，隨屈服強(qiáng)度的增加而降低。而隨著工作線圈電感的增大，拉伸深度的最大值也隨著增加。同時(shí)，得到了平板線圈電磁成形的一個(gè)基本規(guī)律，可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。 通過對(duì)LY12鋁材在不同溫度下進(jìn)行電磁成形的試驗(yàn)結(jié)果的分析，得到在

4、電路參數(shù)不變的條件下，加熱對(duì)工件變形的影響規(guī)律。通過理論推導(dǎo)以及和試驗(yàn)相比較，對(duì)在加熱條件下工件的變形規(guī)律、材料在不同溫度下的力學(xué)性能及電阻率諸因素對(duì)電磁成形的影響進(jìn)行了分析。在加熱條件下，電磁成形的成形性能變化的趨勢(shì)與工件的溫度系數(shù)、材料在不同溫度下的力學(xué)性能及電阻率有關(guān)系。當(dāng)電阻的增長幅度大于材料的拉伸強(qiáng)度的降低時(shí)，則隨著溫度的升高工件的成形效果變差，否則相反。對(duì)于LY12鋁材，在加熱條件下，電磁成形的成形效果隨溫度的增加沒有變好，

5、根據(jù)理論推導(dǎo)，鋁板的電磁成形效果應(yīng)該在100℃～150℃區(qū)間比較理想。其結(jié)果對(duì)以后的生產(chǎn)實(shí)踐有一定的指導(dǎo)意義。 在做試驗(yàn)的同時(shí)，在合理簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，該文運(yùn)用大型計(jì)算機(jī)模擬軟件ANSYS對(duì)平板線圈的電磁成形過程進(jìn)行了模擬，對(duì)于平板線圈，建立了比較接近實(shí)際的幾何模型，用實(shí)際試驗(yàn)中測(cè)出的頻率和電壓等實(shí)際試驗(yàn)條件進(jìn)行了模擬，得到了平板線圈的磁場(chǎng)分布，特別是在線圈上放置工件后，對(duì)工件中的電流和力的分布進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)電磁力和磁場(chǎng)強(qiáng)度在半徑

6、的中心附近取到最大值，這和試驗(yàn)中得到的應(yīng)變沿徑向的分布規(guī)律是一樣的。得到的結(jié)果作試驗(yàn)得出的結(jié)果基本接近。對(duì)作試驗(yàn)得出的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證和解釋。 研究了平板集磁器的結(jié)構(gòu)以及原理，同時(shí)研究了平板集磁器用于成形時(shí)，頻率(趨膚深度)和集磁器厚度的關(guān)系，從而得出最佳的集磁器結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及一些使用時(shí)的一些注意事項(xiàng)。 通過試驗(yàn)，研究了電磁成形過程中衰減系數(shù)以及影響因素。主要對(duì)做功和等效電阻的影響進(jìn)行了研究，通過研究，對(duì)電磁成形過程以及衰