智慧電力：基于雙集磁器結(jié)構(gòu)的管件電磁脹形研究
2022-03-01【作 者】邱立;王成林
電磁成形是一種脈沖電磁力實現(xiàn)金屬工件加工的高速率成形技術(shù)。因其高應(yīng)變率，與機(jī)械加工相比，電磁成形可提高材料變形能力，使材料成形極限提高5~10倍，電磁力屬于非接觸力，電磁成形可有效提高加工工件的表面質(zhì)量。
【前 言】
電磁成形中，工件變形的均勻度是諸多學(xué)者關(guān)注的熱點問題。文獻(xiàn)9-10采用凹型線圈對管件進(jìn)行電磁力加載，結(jié)果表明巴型線圈提供的電磁力能有效提高管件軸向成形的均勻性，進(jìn)而提出基于凸型線圈的管件電磁脹形方法，其優(yōu)點在于能同時提高管件的軸向均勻度和扣制管件厚的減薄量。文獻(xiàn)11模擬了管件電磁壓縮時受到的電磁壓力，結(jié)果表明當(dāng)放電能量一定時集磁器有助于增大電磁壓力，且電磁壓力均面積隨著集磁器有效區(qū)域的增大增大。文獻(xiàn)12采用3D模型分析了帶集磁器電磁成形系統(tǒng)中的電磁場分布，結(jié)果表明集磁器不僅能夠增強(qiáng)磁場，而且能夠提高特定區(qū)域內(nèi)的磁場均勻度。文獻(xiàn)13在電磁焊接系統(tǒng)中引入集磁器，結(jié)果表明集磁器不僅能增大磁場強(qiáng)度，同時可以得到相對均勻的磁場分布和電磁力分布。
通過改變線圈結(jié)構(gòu)施加不同的電磁力，能夠解決管件軸向不均創(chuàng)的問題，但其繞制工藝?yán)щy且成本較高。目前集磁器的應(yīng)用主要以改變磁場均勻度和電磁力均勻度為主，但已有研究結(jié)果顯示均勻的
電磁力分布并不對應(yīng)均勻的變形。為解決管件軸向變形不均句的同題，本文采用一種雙集磁器結(jié)構(gòu)，通過構(gòu)建基于雙集磁器結(jié)構(gòu)的管件電磁脹形方法，以提升管件在軸向變形的均勻度。
該方法首先建立管件電磁脹形過程的電磁-結(jié)構(gòu)二維軸對殊模型，用以研究集磁器內(nèi)外壁厚度及集磁器間距等參數(shù)對管件徑向電磁力和變形均勻度的影響。然后對比分析傳統(tǒng)管件電磁脹形與基于雙集磁器結(jié)構(gòu)的管件電磁脹形的成形效果，最后通過仿真分析驗證了采用雙集磁器實現(xiàn)電磁力加載的管件服形均勻度的可行性。
【結(jié) 語】
針對管件電磁脹形中存在的軸向變形不均勻問題，本文創(chuàng)新性提出了基于雙集磁器結(jié)構(gòu)的管件電磁脹形方法，分析了電磁力分布規(guī)律與管件變形均勻度。仿真結(jié)果顯示，基于雙集磁器結(jié)構(gòu)的管件電磁脹形能為管件提供“凹型”分布的徑向電磁力，改善管件脹形過程中的端部效應(yīng)，使管件在軸向上變形更加均勻。當(dāng)管件脹形量一致時，采用雙集磁器結(jié)構(gòu)時可使管件脹形均勻度提升2.8倍。此外，當(dāng)系統(tǒng)放電參數(shù)不變時，存在一個合適的集磁器結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得管件電磁脹形的均勻度最佳。基于雙集磁器結(jié)構(gòu)的管件電磁脹形方法能夠在一定程度上解決管件成形均勻性的問題，也為后續(xù)開展相關(guān)的實驗研究奠定了理論基礎(chǔ)。
以下是正文：
