管件电磁缩径成形机理及工艺参数的研究
发布时间：2021-09-24 10:20
管件电磁缩径是金属管件与金属或者非金属的管件、杆件连接时用到的一种高速电磁脉冲成形工艺,能替代传统成形方法。集磁器线圈将成形电磁力作用于管件使之产生变形,集磁器和工作线圈的参数变化对电磁力效率、工装稳定性有直接影响,而管件金属材料特性和几何参数差异也会对缩径效率、电磁力作用情况产生影响。为了研究基于集磁器线圈的管件电磁缩径机理和各工艺参数对缩径电磁力、成形效率的影响规律,本文通过理论分析、数值模拟和试验研究的相互结合的方式对各工艺参数进行研究。通过理论分析可将集磁器看做是特殊形式的单匝传统线圈,缩径电磁力大小和分布情况主要与集磁器工作区电流、长度,管材电导率、磁导率,管件长度、外半径,管件集磁器间隙等参数有关。通过数值模拟软件分析,确定线圈匝数为6、集磁器内斜面角度为40°、集磁器缝隙宽度为1mm是合理的。基于优化参数的集磁器、线圈结合数值模拟和缩径试验对不同管长的3003铝管和6063铝管研究分析,同等条件下3003铝管电磁缩径效率、缩径率、缩径均匀性都明显优于6063铝管,放电电流幅值大小只与管材有关,与管长无关。两种铝管的缩径磁场力的大小与分布范围与管长总体呈反比关系,管长越长缩...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁成形系统示意图
不太适合加工大型零部件，只适合成形尺寸较为精密形状复杂的小型工件，随着研究人员的深入探究电磁成形设备技术水平还会继续上升。随着电磁成形技术的不断发展，现在该新工艺已经能够较为成熟地运用到工业生产中，通常用于管件成形、平板件成形[17-18]，还包括借助电磁力特性在传统加工工艺上延伸发展出的新工艺：电磁粉末压实[19]，电磁焊接[20-21]，电磁铆接[22]，电磁管件连接[23]电磁翻边[24]，电磁冲裁[25]，电磁冲孔[26]，电磁复合成形[27]，电磁装配[28]等（如图 1.2 示）。(a) 电磁焊接 (b) 电磁铆接
相对位置可以达到多种成形目的[29]。接着张守彬、李硕本研究了在脉冲电磁力作用下圆管的动力响应和放电回路参数及放电电流的计算方法，得出在脉冲载荷幅值较大持续时间较短的情况下，理论分析变形结果才与实际变形接近，在管件不动的情况下采用预选频率法计算放电回路参数及放电电流的结果与实际测量结果重合，为圆管的电磁成形提供了理论基础[30]。2000 年，黄尚宇、常志华等人在分析管件电磁成形的电磁力分布特性时，提出管件不仅受径向磁压力，还受轴向电磁力的作用，管件的直径越小越难成形，轴向电磁力及电流热效应提高了管件的成形极限，忽略轴向电磁力将会导致变形分析误差[31]。李春峰、张景辉等人分析了管件胀形用集磁器的参数，确定了铁磁材料不适合用作制造集磁器，集磁器的相对直径比越大（体积越小）胀形效果越好[32]。2008 年，邓将华，赵志衡等人对管件电磁成形中管件长度对工作线圈的放电电流的影响规律进行了研究，通过试验分析和数学解析得到随着管长增大线圈放电电流的频率、幅值都增大，管长与放电回路的等效电感成反比[33]。随着电磁缩径工艺中开始使用集磁器，管件成形质量可以明显提高，如 Brad Kinsey，Ali Nassiri 在电磁缩径中使用带有集磁器的成形系统，通过集磁器可以指定变形位置和控制变形量，使管件的电磁成形更易控制[34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于管件电磁缩径的螺旋槽集磁器结构参数研究[J]. 王哲峰,姜孔明,高铁军. 锻压技术. 2018(12)
[2]汽车用新材料的最新进展[J]. 李春晓. 新材料产业. 2018(10)
[3]全铝及钢-铝混合车身轻量化连接技术[J]. 张林阳. 汽车工艺与材料. 2018(07)
[4]铝合金管缩口-冲孔复合电磁成形试验研究[J]. 陈文韬,于海平,赵鹏,王煜. 锻压技术. 2018(03)
[5]铝合金板材磁脉冲辅助U形弯曲过程回弹数值模拟分析[J]. 李国栋,黄亮,李建军,崔俊佳,冯飞. 精密成形工程. 2018(01)
[6]用电磁成形技术装配钛合金板材零件[J]. 袁秦峰,陈岩. 金属加工(热加工). 2017(07)
[7]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[8]低碳经济背景下的节能减排发展分析[J]. 师铁军. 资源节约与环保. 2016(01)
[9]虚拟仿真技术在飞机轻量化设计中的应用[J]. 王碧玲,刘本刚,许世娇,肖蜜,万应兵. 航空制造技术. 2015(17)
[10]金属管件电磁脉冲连接特性研究[J]. 范伟,莫健华,崔晓辉,周波. 锻压技术. 2015(06)
博士论文
[1]置氢Ti6Al4V粉末磁脉冲压实—烧结体组织结构与性能[D]. 李敏.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]电磁胀形管件的吸能特性研究[D]. 单业奇.湖南大学 2016
[2]铝合金与钢管件电磁脉冲连接特性研究[D]. 范伟.华中科技大学 2015
[3]6016铝合金板材冲压成形性能研究[D]. 葛丽丽.大连交通大学 2014
[4]基于集磁器线圈的3A21铝合金-20钢管磁脉冲连接研究[D]. 赵志学.哈尔滨工业大学 2011
[5]管件电磁成形均匀性研究[D]. 卢永进.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3407586
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁成形系统示意图
不太适合加工大型零部件，只适合成形尺寸较为精密形状复杂的小型工件，随着研究人员的深入探究电磁成形设备技术水平还会继续上升。随着电磁成形技术的不断发展，现在该新工艺已经能够较为成熟地运用到工业生产中，通常用于管件成形、平板件成形[17-18]，还包括借助电磁力特性在传统加工工艺上延伸发展出的新工艺：电磁粉末压实[19]，电磁焊接[20-21]，电磁铆接[22]，电磁管件连接[23]电磁翻边[24]，电磁冲裁[25]，电磁冲孔[26]，电磁复合成形[27]，电磁装配[28]等（如图 1.2 示）。(a) 电磁焊接 (b) 电磁铆接
相对位置可以达到多种成形目的[29]。接着张守彬、李硕本研究了在脉冲电磁力作用下圆管的动力响应和放电回路参数及放电电流的计算方法，得出在脉冲载荷幅值较大持续时间较短的情况下，理论分析变形结果才与实际变形接近，在管件不动的情况下采用预选频率法计算放电回路参数及放电电流的结果与实际测量结果重合，为圆管的电磁成形提供了理论基础[30]。2000 年，黄尚宇、常志华等人在分析管件电磁成形的电磁力分布特性时，提出管件不仅受径向磁压力，还受轴向电磁力的作用，管件的直径越小越难成形，轴向电磁力及电流热效应提高了管件的成形极限，忽略轴向电磁力将会导致变形分析误差[31]。李春峰、张景辉等人分析了管件胀形用集磁器的参数，确定了铁磁材料不适合用作制造集磁器，集磁器的相对直径比越大（体积越小）胀形效果越好[32]。2008 年，邓将华，赵志衡等人对管件电磁成形中管件长度对工作线圈的放电电流的影响规律进行了研究，通过试验分析和数学解析得到随着管长增大线圈放电电流的频率、幅值都增大，管长与放电回路的等效电感成反比[33]。随着电磁缩径工艺中开始使用集磁器，管件成形质量可以明显提高，如 Brad Kinsey，Ali Nassiri 在电磁缩径中使用带有集磁器的成形系统，通过集磁器可以指定变形位置和控制变形量，使管件的电磁成形更易控制[34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于管件电磁缩径的螺旋槽集磁器结构参数研究[J]. 王哲峰,姜孔明,高铁军. 锻压技术. 2018(12)
[2]汽车用新材料的最新进展[J]. 李春晓. 新材料产业. 2018(10)
[3]全铝及钢-铝混合车身轻量化连接技术[J]. 张林阳. 汽车工艺与材料. 2018(07)
[4]铝合金管缩口-冲孔复合电磁成形试验研究[J]. 陈文韬,于海平,赵鹏,王煜. 锻压技术. 2018(03)
[5]铝合金板材磁脉冲辅助U形弯曲过程回弹数值模拟分析[J]. 李国栋,黄亮,李建军,崔俊佳,冯飞. 精密成形工程. 2018(01)
[6]用电磁成形技术装配钛合金板材零件[J]. 袁秦峰,陈岩. 金属加工(热加工). 2017(07)
[7]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[8]低碳经济背景下的节能减排发展分析[J]. 师铁军. 资源节约与环保. 2016(01)
[9]虚拟仿真技术在飞机轻量化设计中的应用[J]. 王碧玲,刘本刚,许世娇,肖蜜,万应兵. 航空制造技术. 2015(17)
[10]金属管件电磁脉冲连接特性研究[J]. 范伟,莫健华,崔晓辉,周波. 锻压技术. 2015(06)
博士论文
[1]置氢Ti6Al4V粉末磁脉冲压实—烧结体组织结构与性能[D]. 李敏.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]电磁胀形管件的吸能特性研究[D]. 单业奇.湖南大学 2016
[2]铝合金与钢管件电磁脉冲连接特性研究[D]. 范伟.华中科技大学 2015
[3]6016铝合金板材冲压成形性能研究[D]. 葛丽丽.大连交通大学 2014
[4]基于集磁器线圈的3A21铝合金-20钢管磁脉冲连接研究[D]. 赵志学.哈尔滨工业大学 2011
[5]管件电磁成形均匀性研究[D]. 卢永进.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3407586
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