监控磁脉冲成形或焊接工艺性能的方法技术

磁脉冲成形或焊接工艺的性能是通过放置一个与设备的感应线圈相关的变形部件，然后激励感应线圈对其施加一个力来监控的。该变形部件可以是塑性变形管材，并且当感应线圈激励时出现的这种塑性变形量能被测量以确定由感应线圈产生的力的大小。可选地，该变形部件可以是弹性变形体，并且当感应线圈激励时出现的这种弹性变形量能被测量以确定由感应线圈产生的力的大小。在两种情况中，由感应线圈产生的力的大小代表了磁脉冲成形或焊接工艺的性能，当必要时，可以用于调整磁脉冲成形或焊接工艺的参数以维持操作的一致性。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求NO.60/501770，2003年9月10日提交的美国临时申请的优先权，在此引用参考其所公开的内容。
技术介绍
本专利技术通常涉及被用于将金属工件变形到要求形状的磁脉冲成形技术的应用。本专利技术还通常涉及被用于将两金属工件永久的固定在一起的磁脉冲焊接技术的应用。特别是，本专利技术涉及一种方法和装置，该方法和装置用于监控经过一段时间后磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的性能，以及用于当必须维持操作的一致性时，调整这种磁脉冲成形或焊接工艺的参数。磁脉冲成形和磁脉冲焊接是公知工艺，其可被用于金属材料的工件的连接。磁脉冲成形工艺典型地被用于将金属工件变形到要求的形状。典型地，磁脉冲成形工艺这样进行，首先将金属工件的一部分放在电磁感应线圈周围或内部。然后该感应线圈被一高能电流脉冲通过而激励(energize)以在工件的一部分的周围或者内部产生一强烈的电磁场。当此发生时，较大的压力施加在工件的外部或内部，引起工件或者远离感应线圈向内变形(当感应线圈放置在工件的外部时)或者远离感应线圈向外变形(当感应线圈放置在工件的内部时)。如果需要，工件可以向内变形与内部芯轴结合或向外变形与外模结合，这样工件变形到精确地要求的形状。磁脉冲焊接工艺典型地被用于两金属工件的永久固定。典型地，进行该磁脉冲焊接工艺首先将第一和第二金属工件的两部分以同心、轴线重叠的关系放置。接着，第一和第二金属工件的重叠部分被放置在电磁感应线圈的周围或内部。然后该感应线圈被通过的高能电流脉冲激励以在第一和第二工件的重叠部分周围或内部产生强烈的电磁场。当此发生时，较大的压力施加在第一和第二工件的其中一个上，引起其向第一和第二工件的另一个高速移动。如果感应线圈被放置在两个工件的外部，那么外部工件向内变形与内部工件结合。另一方面，如果感应线圈被放置在两工件的内部，那么内部工件向外变形与外部工件结合。无论这样或那样，第一和第二工件的高速冲击引起两工件永久地固定在一起。由上述描述明显可知，磁脉冲成形工艺和磁脉冲焊接工艺导致或者在一个工件或多个工件的周围或者在内部产生高能电磁场。为了调节由这些高能电磁场产生的电抗力，通常必须以某种方式制造感应线圈以达到足够强的机械强度。然而，经过一段时间，这种电抗力的重复产生能引起磁脉冲成形或焊接设备的物理变化。例如，由于这些电抗力的重复产生，感应线圈的形状或空间定位发生轻微的改变。这些磁脉冲成形或焊接设备上的物理变化会导致在一段使用时间后电磁场强度的局部变化，于是导致磁脉冲成形或焊接工艺的稳定性出现不希望的变动因而，期望提供一种方法和设备，这种方法和设备用于监控一段时间内磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的性能，以及用于在必须维持操作的一致性时调整这种磁脉冲成形或焊接工艺的参数。
技术实现思路
本专利技术涉及一种在一段时间内监控磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的性能，以及当必须维持其操作的一致性时调整这种磁脉冲成形或焊接工艺的参数的方法和设备。这些工艺的参数可通过放置一个与该设备的感应线圈相关的变形部件来监控，然后将感应线圈通电以对其施加力。该变形部件可以是塑性变形管材，并且当通电时可以测量发生的这种塑性变形量以确定由感应线圈产生的力的大小。可选的，该变形部件可以是弹性变形体，并且当通电时可以测量发生的这种弹性变形量以确定由感应线圈产生的力的大小。在两种情况下，由感应线圈产生的力的大小代表了磁脉冲成形或焊接工艺的性能，当必要时，可用于调整磁脉冲成形或焊接工艺的参数以维持该操作的一致性。对于那些本领域普通技术人员，本专利技术的各种目的和优点从以下优选实施例的描述并参考附图阅读时将变得明显。附图说明图1是正剖视图，简要地说明了用于磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的装置的感应器和控制电路，以及按照本专利技术可以用于监控这些工艺的一个变形部件的第一实施例，其中所示的是变形部件的第一实施例在感应线圈激励前的情况。图2是类似于图1的简图，其中所示的是变形部件的第一实施例在感应线圈激励后的情况。图3是类似于图2的简图，其中示出的测量规插在变形部件的第一实旋例内。图4是端部正视图，简要地说明了图1中所述的用于磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的装置的感应器，以及按照本专利技术可用于监控这些工艺的性能的变形部件第二实施例。图5是类似于图4的按照本专利技术的变形部件的第三实施例的端部正视图。图6是类似于图5的按照本专利技术的变形部件的第四实施例的端部正视图。图7是沿图6中的7-7线得到的变形部件的第四实施例的正剖视图。具体实施例方式现在将参考附图，图1中说明的是进行磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的装置的一部分，一般标注为10。装置10本身在本领域是常规技术，而所介绍的装置10意在是用于磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的任何结构的代表。因此，本专利技术的范围不局限于在图1中所示的具体装置10的使用。所示的装置10包括一放置在金属工件(未示出)周围或内部的感应线圈11。该感应线圈11可以形成任何需要的结构，例如Yablochnikov的专利号为4129846的美国专利中所指出并描述的线圈。该专利的公开内容这里被参考引用。感应线圈11连接到概略介绍的用于选择性操作同样结构的控制电路上。为了实现此操作，感应线圈11的第一端连接到第一电导线12上，而感应线圈11的第二端通过通过放电开关13连接到第二电导线14上。多个高电压电容器15或其它能量存储装置连接在第一和第二电导线12和14之间。第一电导线12还连接到电源16上，同时第二电导线14通过一充电开关17连接到电源16上。该控制电路的结构和操作在Yablochnikov的专利US5981921中详细地描述了，并且该专利所公开的内容在此被参考引用。进行磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的感应线圈11的操作在本领域是公知技术，并且其细节说明仍然参考上述引用专利。然而，简要的说，如图1中所示，该感应线圈11的操作是首先断开放电开关13并闭合充电开关17。这使得电能从电源16被传输到各个电容器15。当电容器15充电到预定电压，断开充电开关17，如图2中所示。此后，当想要激励感应线圈11时，闭合放电开关13，也如图2中所示。结果，一电流的高能脉冲从电容器15流经感应线圈11，因此在工件周围或内部产生一强烈的瞬时电磁场。在所介绍的实施例中，感应线圈11的尺寸和形状能允许被放置在与工件同心的外围。从而，当感应线圈11被激励并产生电磁场时，一个非常大的力施加在工件的外表面，引起工件远离感应线圈11向内塌陷。然而，如上所述，感应线圈11的尺寸和形状可以能允许被同心地放置在工件内部。在这种情况下，当感应线圈11被通电而产生电磁场时，一个非常大的力施加在工件的内表面，引起其远离感应线圈向外膨胀。取决于产生的电磁场大小和其它因素，感应线圈11既可以用于进行磁脉冲成形工艺，其中工件变形到要求的形状，或者用于磁脉冲焊接工艺，其中两个金属件被永久的固定在一起，如上详细所述。如上所述，磁脉冲成形工艺和磁脉冲焊接工艺两者都导致在工件的周围或内部产生高能电磁场。为了调节由这些高能电磁场产生的电抗力，通常必须用这样的方式加工感应线圈11以使其有足够的机械强度。然而，经过一段时间，这种电抗力的重复产生可引起磁脉冲成形或焊接设备10上的物理变化。例如，感应线圈11的形状或空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控适合用于磁脉冲成形工艺或磁脉冲焊接工艺的感应线圈的性能的方法，包括以下步骤：　（ａ）相对于所述感应线圈放置一变形部件；（ｂ）激励感应线圈以使所述变形部件变形；（ｃ）测量出现在变形部件上的变形量；并（ｄ ）确定与所述变形部件的变形量对应的感应线圈的性能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲍里斯A亚布洛奇尼克夫，阿列克谢B亚布洛奇尼克夫，
申请(专利权)人：达纳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]