本发明专利技术公开一种磁浮式块体非晶板件电磁成形机构、系统与方法，属于非晶合金成形领域。本发明专利技术结合悬浮成形和电磁成形，整个成形过程工件悬浮，避免工件非成形阶段与固体模具接触影响成形质量，且电磁力受力均匀，双重机制提升非晶件表面表面平整度。短脉宽工作电流对非晶工件板进行加热，保证在微秒级时间尺度内完成非晶工件板升温至过超塑性成形温度区间，减少工件在高温区的停留时间，防止工件驰豫晶化，提高加热效率，大幅减少电能消耗，达到节能环保效果。可调节的电流脉冲控制磁场的强度和方向，能够更快速调节磁场的强度和方向，进而更精确地控制非晶工件板的悬浮和移动，不仅有助于提高成形精度和稳定性，还有助于提高成形速度和生产效率。速度和生产效率。速度和生产效率。
【技术实现步骤摘要】
一种磁浮式块体非晶板件电磁成形机构、系统与方法
[0001]本专利技术属于块体非晶合金电磁成形领域，更具体地，涉及一种磁浮式块体非晶板件电磁成形机构、系统与方法。
技术介绍
[0002]目前，已有的非晶合金构件成形技术主要包括铸造成形、热塑性成形和电磁成形。铸造成形方法在成形复杂构件时，难以准确控制构件内不同部位的急冷速率以保证成形并避免晶化，同时易出现空洞等缺陷，导致构件性能严重降低。热塑性成形方法虽然具有理想成形性能，但其避免晶化的工艺窗口非常窄，因此成形时必须严格控制成形温度和变形速度，导致成形效率较低。电磁成形成形过程非接触，电磁力受力均匀，成形速度快避免材料在高温区域重新晶化。
[0003]然而，现有电磁成形技术存在以下缺点和不足：电磁成形过程中加工工件和模具始终紧密接触，影响最终表面平整度。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种磁浮式块体非晶板件电磁成形机构、系统与方法，旨在解决现有成形方法无法保证最终表面平整度的问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种磁浮式块体非晶板件电磁成形机构，包括：真空组件、加热组件、磁场组件和测温组件；
[0006]所述真空组件，用于在成形过程中，为非晶工件板和模具提供真空环境；
[0007]所述加热组件，用于电连接外部高频电源和非晶工件板，所述高频电源能够切换交流模式和直流模式，其导通和模式受外部控制器控制，以将非晶工件板通过电热效应加热至温度阈值后，再触发微秒级脉冲电流，在微秒级时间内升温至过冷液相区内的超塑性成形温度区间，所述温度阈值低于过冷液相区温度起点，所述交流模式的频率为1KHz
‑
10KHz，；
[0008]所述磁场组件，用于电连接外部低频电源，所述低频电源提供1Hz
‑
10Hz的脉冲电流，其导通受外部控制器控制，以提供背景磁场，与高频电源配合产生瞬态向上的电磁力，将非晶工件板悬浮、加速撞击模具，发生塑性变形；
[0009]所述测温组件，用于实时测量非晶工件板的温度，并发送给外部控制器，以根据非晶工件板的实时温度，控制低频电源和高频电源的导通。
[0010]优选地，所述磁场组件包括脉冲磁体线圈，所述脉冲磁体线圈环绕固定于在所述真空组件的外侧。
[0011]需要说明的是，本专利技术优选脉冲磁体线圈产生背景磁场，产生的磁场强度，相对于其他形式，例如永磁体，高一至三个数量级，产生的场强能提供足够的电磁力，在成形过程中幅值相对稳定。线圈的形状、匝数都可以根据的非晶工件板的大小、尺寸等参数对应选择设计，采用可调节的电流脉冲控制磁场的强度和方向，能够更快速地调节磁场的强度，进而
更精确地控制非晶工件板的悬浮和移动，不仅有助于提高成形精度和稳定性，还有助于提高成形速度和生产效率。与传统的永磁体磁场组件相比，采用电流脉冲控制的线圈和低频电源能够产生更大的洛伦兹力，满足不同组分非晶、不同形状模具的加工需求。
[0012]优选地，所述加热组件包括铜排，所述非晶工件板嵌入式固定于铜排，使得脉冲电流能够稳定地传入非晶工件板。
[0013]需要说明的是，本专利技术优选铜排，铜排的导电性好，热导率高，可以保证非晶工件板的温度稳定性，避免出现温度不均匀的问题。嵌入式连接，使得第一脉冲电源所提供的脉冲电流能够稳定地传入非晶工件板，以更好地实现非晶件的加热。
[0014]优选地，所述机构还包括多个冷却管和介质循环系统；其中，
[0015]所述多个冷却管分别设置在所述非晶工件板的不同区域，用于快速降温和固化所述非晶工件板；
[0016]所述介质循环系统，用于提供冷却介质，并将其流经所述多个冷却管，以实现快速、均匀的冷却过程。
[0017]需要说明的是，本专利技术采用多个冷却管和介质循环系统可以实现快速、均匀的冷却过程，从而避免块体非晶件成形过程中出现温度梯度而引起的应力和变形问题；并且可以根据需要进行循环使用，减少资源浪费，节约成本。
[0018]为实现上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种磁浮式块体非晶板件电磁成形系统，包括如第一方面所述的机构、模具和控制组件；
[0019]所述模具的形状根据需要调整，用于辅助非晶工件板成形；
[0020]所述控制组件包括：低频电源开关、高频电源开关和控制器；其中，
[0021]所述低频电源开关，用于控制低频电源与磁场组件的电连接导通或者截断；
[0022]所述高频电源开关，用于控制高频电源与非晶工件板电连接导通或者截断；
[0023]所述控制器，用于接收所述测温组件测量的实时温度，并根据实时温度控制低频电源开关和高频电源开关，使得处于超塑性成形区域的非晶工件板在最大磁力条件下撞击模具。
[0024]需要说明的是，本专利技术根据实时温度数据控制低频电源和高频电源的开关，从而使得非晶工件板在最大磁力条件下撞击模具，进一步提高了成形的精度和效率。同时，控制器作为控制组件的一部分，可以对系统进行更加精确和细致的控制，提升了非晶合金制备工艺的自动化程度。
[0025]优选地，所述控制器通过以下方式实现控制：
[0026](1)获取高频电源的频率F、低频电源的频率f、温度阈值Q和控制延迟时间ΔT，所述温度阈值低于过冷液相区温度起点，所述延迟时间的取值范围为(1/4f
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Δt,1/4f+Δt)，其中，Δt表示延迟裕度，且Δt＜＜1/4；
[0027](2)接收测温组件测量的实时温度q，当实时温度q达到温度阈值Q，控制低频电源开关导通低频电源与磁场组件；
[0028](3)经过控制延迟时间ΔT后，控制高频电源开关导通高频电源与非晶工件板，使得非晶工件板在1/F的时间段内产生高压，并令超塑性成形区域的非晶工件板在最大磁力条件下撞击模具。
[0029]需要说明的是，本专利技术控制高频电源和低频电源采用上述优选时序配合方式，使
得非晶工件板在1/F的时间段内产生高压，并令超塑性成形区域的非晶工件板在最大磁力条件下撞击模具。此外，该控制实现方法还可以根据温度阈值设置高频电源的频率和幅值，从而更好地控制整个成形过程。因此，本专利技术所提出的控制组件的控制实现方法，不仅可以更精确地控制块体非晶件成形系统的工作，还能提高非晶件的成形质量和效率。
[0030]为实现上述目的，第三方面，本专利技术提供了一种磁浮式块体非晶板件电磁成形方法，包括：
[0031]S1.在真空环境下，将非晶工件板通过电热效应加热至温度阈值后，再触发微秒级脉冲电流，使得非晶工件板在微秒级时间内升温至过冷液相区内的超塑性成形温度区间，所述温度阈值低于过冷液相区温度起点；
[0032]S2.在真空环境下，在微秒级脉冲电流和毫秒级脉宽背景磁场共同作用下，处于超塑性成形温度区间的非晶工件板产生瞬时向上的电磁力，并在电磁力作用下悬浮、加速撞击模具，发生塑性变形，得到工件。
[0033]优选地，所述毫秒级脉宽背景磁场由线圈本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁浮式块体非晶板件电磁成形机构，其特征在于，包括：真空组件、加热组件、磁场组件和测温组件；所述真空组件，用于在成形过程中，为非晶工件板和模具提供真空环境；所述加热组件，用于电连接外部高频电源和非晶工件板，所述高频电源能够切换交流模式和直流模式，其导通和模式受外部控制器控制，以将非晶工件板通过电热效应加热至温度阈值后，再触发微秒级脉冲电流，在微秒级时间内升温至过冷液相区内的超塑性成形温度区间，所述温度阈值低于过冷液相区温度起点，所述交流模式的频率为1KHz
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10KHz，；所述磁场组件，用于电连接外部低频电源，所述低频电源提供1Hz
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10Hz的脉冲电流，其导通受外部控制器控制，以提供背景磁场，与高频电源配合产生瞬态向上的电磁力，将非晶工件板悬浮、加速撞击模具，发生塑性变形；所述测温组件，用于实时测量非晶工件板的温度，并发送给外部控制器，以根据非晶工件板的实时温度，控制低频电源和高频电源的导通。2.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述磁场组件包括脉冲磁体线圈，所述脉冲磁体线圈环绕固定于在所述真空组件的外侧。3.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述加热组件包括铜排，所述非晶工件板嵌入式固定于铜排，使得脉冲电流能够稳定地传入非晶工件板。4.如权利要求1至3任一项所述的机构，其特征在于，所述机构还包括多个冷却管和介质循环系统；其中，所述多个冷却管分别设置在所述非晶工件板的不同区域，用于快速降温和固化所述非晶工件板；所述介质循环系统，用于提供冷却介质，并将其流经所述多个冷却管，以实现快速、均匀的冷却过程。5.一种磁浮式块体非晶板件电磁成形系统，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的机构、模具和控制组件；所述模具的形状根据需要调整，用于辅助非晶工件板成形；所述控制组件包括：低频电源开关、高频电源开关和控制器；其中，所述低频电源开关，用于控制低频电源与磁场组件的电连接导通或者截断；所述高频电源开关，用于控制高频电源与非晶工件板电连接导通或者截断；所述控制器，用于接收所述测温组件测量的实时温度，并根据实时温度控...
【专利技术属性】
技术研发人员：谌祺，丁伟光，吴泽霖，董芃欣，韩小涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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