一种基于低温条件的电磁成形装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于低温条件的电磁成形装置，包括：凹模，用于承载待成形材料，待成形材料处于低温状态；压边圈，设置在凹模的上端，用于为待成形材料的法兰区域提供压边力；成形线圈固定板，设置在压边圈的上端，用于固定成形线圈；成形线圈，设置在待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域的内部，用于为待成形材料提供成形所需的电磁力；电容式脉冲电源，用于与成形线圈连接，为成形线圈提供电源；凹模，还用于当待成形材料在电磁力的驱动下变形时，约束待成形材料的成形形状。本实用新型专利技术增强传统电磁成形系统的成形能力，优化电磁成形过程中的力场分布，降低了成形线圈的温升，延长了成形线圈的使用寿命，具有较好的应用前景。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种基于低温条件的电磁成形装置
本技术属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种基于低温条件的电磁成形装置。
技术介绍
电磁成形是放电过程中金属材料中的涡流与变化的磁场相互作用产生的脉冲电磁力使金属材料产生高速塑性变形的一种成形方法。金属工件在高速率成形过程中的惯性效应、高应变率效应以及金属工件与模具的高速碰撞能大幅改善金属材料的成形性能，且成形过程具有无接触、无污染、耗能低等优势，因此电磁成形在强度高、塑性差的轻质合金中具有较好的应用前景。但是传统的电磁成形也有一定的局限性：1)传统的电磁成形只适用于具有较高电导率的金属材料，而某些具有较高应用价值的高强度轻质合金，电导率相对较低，导致电磁成形的成形能力不足；2)传统的电磁成形过程中，成形线圈会产生较大的温升，温升不仅会降低线圈的结构强度，而且会增加线圈的使用时间间隔，降低了生产效率；3)传统的电磁成形方法，成形线圈的结构决定了成形力的分布，可调性较差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于低温条件的电磁成形装置，旨在解决现有电磁成形技术仅适用于较高电导率的金属材料，成形力受限于成形线圈结构，对于高强度轻质合金等电导率低成形力不足以及成形过程中成形线圈温升较大，降低生产效率的技术问题。为实现上述目的，第一方面，本技术实施例提供了一种基于低温条件的电磁成形方法，包括：将待成形材料的温度降低，得到处于低温状态的待成形材料；所述处于低温状态的待成形材料在电磁力的驱动下变形至模具成形，所述待成形材料在低温状态下的电导率大于其在室温状态下电导率，使得待成形材料在低温状态下的电磁力大于其在室温状态下的电磁力。可选地，该方法还包括：将成形线圈的温度降低，以降低成形线圈在提供电磁力过程中引入的温升，所述电磁力用于对待成形材料进行电磁成形。本技术实施例通过降低电磁成形过程中，成形线圈产生的温升，可以减小线圈的使用时间间隔，提高生产效率。需要说明的是，待成形材料可以为工件坯料或半成品。待成形材料的材质可为金属或者合金材料。低温状态为温度低于-50℃。例如低温状态可以为液氮或者液氦的温度。其中，液氮的温度为-196℃，液氦的温度为-269℃。所述待成形材料在低温状态下的电导率大于其在常温状态下的电导率。可选地，将待成形材料的温度降低，得到处于低温状态的待成形材料，包括：将待成形材料的整体温度降低，以提高所述待成形材料的成形深度，所述成形深度为所述待成形材料距离模具最低端的距离。其中，凹模为模具的一种，本专利技术实施例涉及的模具可不限于凹模本技术通过降低待成形材料的温度，提高了待成形材料的电导率，提升了待成形材料的成形电磁力，进而可提高模具(凹模)的深度。本技术实施例提供的电磁成形方法不仅适用于较高电导率的金属材料，尤其适用于高强度轻质合金等低电导率的材料，具有广阔的应用前景。可选地，将待成形材料的温度降低，得到处于低温状态的待成形材料，包括：通过调节待成形材料不同区域的温度，使处于低温状态的待成形材料具有不同的温度梯度分布，从而在对其进行电磁成形时，使得处于低温状态的待成形材料上具有不同的成形力场分布，以改善待成形材料成形后与的凹模的紧贴效果。本技术可以通过调节待成形材料不同区域的温度，可以使得电磁成形方法可以更好地适应各种形状结构的凹模。例如，对于椭球形壳体的凹模，通过降低待成形材料外围与凹模边缘相对应区域的温度，使得待成形材料外围与凹模边缘相对应区域的温度与其中间的温度形成温度梯度，可以改善待成形材料成形后与的凹模的紧贴效果，提高成形质量。可选地，在对所述处于低温状态的待成形材料进行电磁成形之前，所述方法还包括：若所述处于低温状态的待成形材料的表面有结冰，则除去所述处于低温状态的待成形材料表面的冰块，以保证进行电磁成形的处于低温状态的待成形材料的表面未结冰。第二方面，本技术实施例提供了一种基于低温条件的电磁成形装置，包括：凹模、压边圈、成形线圈、成形线圈固定板以及电容式脉冲电源；所述凹模，用于承载待成形材料，所述待成形材料处于低温状态，所述待成形材料在低温状态下的电导率大于其在室温状态下电导率，使得待成形材料在低温状态下的电磁力大于其在室温状态下的电磁力；所述压边圈，设置在所述凹模的上端，用于为待成形材料的法兰区域提供压边力，防止待成形材料外围区域在成形过程中过度流动产生起皱失效；所述成形线圈固定板，设置在所述压边圈的上端，用于固定所述成形线圈；所述成形线圈，设置在待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域的内部，与凹模的型腔相对应，用于为所述待成形材料提供成形所需的电磁力；电容式脉冲电源，用于与所述成形线圈连接，为所述成形线圈提供电源；所述凹模，还用于当所述待成形材料在电磁力的驱动下变形时，约束所述待成形材料的成形形状。具体地，待成形材料的法兰区域为待成形材料中与凹模对应区域以外的区域。成形线圈与凹模的型腔相对应为成形线圈与凹模同轴。可选地，该电磁成形装置还包括：冷却模块；所述冷却模块，用于将待成形材料的温度降低，得到处于低温状态的待成形材料。可选地，所述压边圈的下端与待成形材料接触的一面设有n个环形循环通道，所述n个环形循环通道与待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域连通，所述成形线圈固定板上设有通孔，n为大于0的整数；所述压边圈还用于盛装冷却介质；所述成形线圈固定板上的通孔用于使冷却介质可以流进所述压边圈，以使得冷却介质降低所述成形线圈在提供电磁力过程中引入的温升，以及使得冷却介质通过所述压边圈下端的n个环形循环通道以冷却所述待成形材料，得到处于低温状态的待成形材料。可选地，所述压边圈的下端与待成形材料接触的一面设有n个环形循环通道，所述n个环形循环通道与待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域不连通，所述成形线圈固定板上设有通孔；所述压边圈还用于盛装冷却介质；所述成形线圈固定板上的通孔用于使冷却介质可以流进所述压边圈，以使得冷却介质降低所述成形线圈在提供电磁力过程中引入的温升；所述压边圈的下端的n个环形循环通道用于流通冷却介质，以冷却所述待成形材料，得到处于低温状态的待成形材料。具体地，冷却模块可以为：压边圈的下端与待成形材料接触的一面设有n个环形循环通道，n个环形循环通道与待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域连通，成形线圈固定板上设有通孔，通过通孔使得压边圈盛装冷却介质以降低待成形材料的温度。冷却模块还可以为：压边圈的下端与待成形材料接触的一面设有n个环形循环通道，所述n个环形循环通道与待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域不连通，压边圈的下端的n个环形循环通道用于流通冷却介质，以冷却待成形材料，得到处于低温状态的待成形材料。冷却模块还可以通过单独的模块实现，在冷却模块降低完待成形材料的温度后，立即将处于低温状态的待成形材料放入凹模上端，对其进行电磁成形。可选地，所述压边圈的下端的n个环形循环通道用于降低待成形材料的整体温度，以提高所述成形材料的成形深度，所述成形深度为所述待成形材料距离所述凹模最低端的距离。可选地，所述压边圈的下端的n个环形循环通道用于降低待成形材料的外围与凹模边缘相对应区域的温度，使得待成形材料具有不同的温度梯度分布，从而在对其进行电磁成形时，使得待成形材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低温条件的电磁成形装置，其特征在于，包括：凹模、压边圈、成形线圈、成形线圈固定板以及电容式脉冲电源；所述凹模，用于承载待成形材料，所述待成形材料处于低温状态，所述待成形材料在低温状态下的电导率大于其在室温状态下电导率，使得待成形材料在低温状态下的电磁力大于其在室温状态下的电磁力；所述压边圈，设置在所述凹模的上端，用于为待成形材料的法兰区域提供压边力，防止待成形材料外围区域在成形过程中过度流动产生起皱失效；所述成形线圈固定板，设置在所述压边圈的上端，用于固定所述成形线圈；所述成形线圈，设置在所述待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域的内部，与凹模的型腔相对应，用于为所述待成形材料提供成形所需的电磁力；电容式脉冲电源，用于与所述成形线圈连接，为所述成形线圈提供电源；所述凹模，还用于当所述待成形材料在电磁力的驱动下变形时，约束所述待成形材料的成形形状。

【技术特征摘要】
1.一种基于低温条件的电磁成形装置，其特征在于，包括：凹模、压边圈、成形线圈、成形线圈固定板以及电容式脉冲电源；所述凹模，用于承载待成形材料，所述待成形材料处于低温状态，所述待成形材料在低温状态下的电导率大于其在室温状态下电导率，使得待成形材料在低温状态下的电磁力大于其在室温状态下的电磁力；所述压边圈，设置在所述凹模的上端，用于为待成形材料的法兰区域提供压边力，防止待成形材料外围区域在成形过程中过度流动产生起皱失效；所述成形线圈固定板，设置在所述压边圈的上端，用于固定所述成形线圈；所述成形线圈，设置在所述待成形材料、压边圈以及成形线圈固定板所包围区域的内部，与凹模的型腔相对应，用于为所述待成形材料提供成形所需的电磁力；电容式脉冲电源，用于与所述成形线圈连接，为所述成形线圈提供电源；所述凹模，还用于当所述待成形材料在电磁力的驱动下变形时，约束所述待成形材料的成形形状。2.根据权利要求1所述的电磁成形装置，其特征在于，所述电磁成形装置还包括：冷却模块；所述冷却模块，用于将待成形材料的温度降低，得到处于低温状态的待成形材料。3.根据权利要求2所述的电磁成形装置，其特征在于，所述压边圈的下端与待成形材料接触的一面设有n个环形循环通道，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，刘宁，韩小涛，曹全梁，赖智鹏，李潇翔，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42