一種深沖性構件電磁成形方法
【專利摘要】本發明提供了一種深沖性構件電磁成形方法，包括以下步驟：（1）將待成形板料放于凹模；（2）在待成形板料之上放置線圈；（3）使待成形板料與凹模擋塊恰好接觸；（4）驅動線圈下行到與待成形板料恰好接觸的位置；（5）通過充放電，在線圈中產生脈沖電流，待成形板料發生高速變形；（6）待成形板料進行退火熱處理；（7）將退火熱處理后的待成形板料放回凹模上，并用壓邊圈壓緊；（8）重復步驟（2）-(7)，直到完成大深徑比的電磁成形。本發明利用1次放電+1次退火的電磁成形方法實現待成形板料（比如鋁合金）的深拉伸，實現大深徑比（成形深度：最終零件直徑>2：1）的電磁成型，與普通常溫下拉深相比，能夠顯著提高極限拉深比。
【專利說明】一種深沖性構件電磁成形方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于零件成形制造領域，具體涉及一種深沖性構件電磁成形方法。
【背景技術】
[0002]電磁成形是利用磁場力使金屬坯料變形的高速率成形方法，它具有工裝簡單，工藝過程無須潤滑，產品精度高等優點，特別是在鋁合金板料成形方面表現出了日益廣闊的應用前景。
[0003]雖然招合金板料在電磁成形中體現出超塑性(hyperplasticity),成形極限得到了一定的提高；但是由于電磁力作用時間很短，瞬間完成放電，大部分變形是在慣性階段完成，由于電磁力作用無法持續，成形深度受到限制。而且，成形精度靠單邊模具保證，當凹模固定時會發生碰撞反彈現象，影響工件成形質量。
[0004]目前電磁成形技術在板料方面的應用主要體現在局部成形，翻孔，整形等方面，在深成形方面應用受到限制。

【發明內容】

[0005]為了克服現有電磁成形中不能實現深拉伸的不足，本發明提供了一種深沖性構件電磁成形方法，每次放電通過吸能擋塊得到較為平整的工件，在每次放電之后采用退火熱處理，然后重復以上過程，逐步實現大深徑比的零件成形。
[0006]本發明所采用的技術方案是:
[0007]一種深沖性構件電磁成形方法，包括以下步驟:
[0008](I)將待成形板料放于凹模上，并用壓邊圈壓緊；
[0009](2)在待成形板料位于凹模型腔之上的部分放置線圈；
[0010](3)在凹模型腔的底部設置凹模擋塊，并在凹模擋塊的下方添加吸能物質或者彈簧，使待成形板料與凹模擋塊恰好接觸；
[0011](4)驅動線圈下行，直至線圈運動到與待成形板料恰好接觸的位置；
[0012](5)通過充放電，在線圈中產生脈沖電流，同時在待成形板料上感生出方向相反的渦流，在洛倫茲力的作用下，待成形板料發生高速變形；
[0013](6)取下高速變形后的待成形板料，進行退火熱處理；
[0014](7)將退火熱處理后的待成形板料放回凹模上，并用壓邊圈壓緊；
[0015](8)重復步驟(2)-(7)，直到完成電磁成形。
[0016]進一步的，待成形板料第一次發生高速變形時采用的線圈為平面螺旋線圈或者多匝線圈；之后的高速變形時采用的線圈為多匝線圈。
[0017]本發明具有如下有益效果:
[0018]1、本發明利用I次放電+1次退火的電磁成形方法實現待成形板料(比如鋁合金)的深拉伸，實現大深徑比(成形深度:最終零件直徑>2:1)的電磁成形，與普通常溫下拉深相比，能夠顯著提高極限拉深比。[0019]2、當凹模底部固定時，待成形板料速度不能及時耗散，引起反彈；本發明采用在凹模擋塊下面添加吸能物質或者彈簧，有效控制待成形板料與模具碰撞產生的反彈，使得工件底部更加平整，減少了再次加工的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的原理圖；
[0021]圖2是第一次放電時采用吸能材料的示意圖；
[0022]圖3是第一次放電時采用彈簧進行吸能的示意圖；
[0023]圖4是第二次放電的示意圖；
[0024]圖中:1-壓邊圈，2_線圈,3_待成形板料,4_凹模擋塊,5_凹模,6_吸能物質,7_電阻、8-開關、9-電容器組、10-支撐板，11-支撐桿，12-驅動桿、13-彈簧。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發明，但并不構成對本發明的限定。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0026]如圖1所示為一種深沖性構件電磁成形裝置，包括壓邊圈1、線圈2、凹模擋塊4、凹模5、吸能物質6、電阻7、開關8、電容器組9、支撐板10、支撐桿11和驅動桿12，電阻7、開關8和電容器組9串聯組成一脈沖發生裝置，所述線圈2與該脈沖發生裝置相連；凹模5上設置有壓邊圈1，支撐板10通過支撐桿11將壓邊圈I壓??；線圈2設置在凹模5型腔之上，線圈2與驅動桿12相連，由驅動桿12驅動下行；所述驅動桿12與支撐板10連接，由電機驅動下行。凹模擋塊4設置在凹模5型腔的底部，凹模擋塊4的下方設置有吸能物質6 (或者彈黃13)。
[0027]利用上述裝置進行深沖性構件電磁成形的方法，包括以下步驟:
[0028](I)將待成形板料3放于凹模5上，并用壓邊圈I壓緊，設定壓邊力為0-20KN;
[0029](2)在待成形板料3位于凹模5型腔之上的部分放置線圈2 ；
[0030](3)在凹模5型腔的底部設置凹模擋塊4，并在凹模擋塊4的下方添加吸能物質6或者彈簧13，根據工件成形高度，調整吸能物質6或者彈簧13，使待成形板料3與凹模擋塊4恰好接觸；
[0031](4)通過電機驅動驅動桿12帶動線圈2下行，直至線圈2下行至與待成形板料3恰好接觸的位置；由于電磁成形中線圈2與待成形板料3相對間隙越小，成形力越大，與待成形板料3恰好接觸可以保證能量的充分利用。
[0032](5)通過電源系統對電容器組9充電，當電壓到達設定值0-30KV時，停止充電；閉合開關8，形成放電回路；
[0033]線圈2放電之后在待成形板料3上感應出與線圈2中大小相等、方向相反的電流，當產生的洛倫茲力超過待成形板料3屈服極限時，電磁力使待成形板料朝遠離線圈2方向運動，這個過程中電能轉換為待成形板料的動能和塑性變形能，待成形板料3發生高速變形；
[0034]電磁力作用結束之后，待成形板料3靠慣性作用繼續運動，與凹模擋塊4發生碰撞，動能全部轉換為塑性變形能，速度變為零之后，待成形板料停止運動。
[0035]凹模5型腔底部的吸能物質6 (比如海綿)或者彈簧13，可以吸收待成形板料3與凹模擋塊4發生碰撞發生變形之外的動能，使得工件底部平整。
[0036](6)取下高速變形后的待成形板料3，進行退火熱處理，以便后續的加工；高速變形后的工件會發生加工硬化，若直接再次加工，會產生破裂，對成形后的工件采取熱處理工藝，可以軟化材料，提高材料的成形性能，便于后續的加工。
[0037](7)將退火熱處理后的待成形板料3放回凹模5上，并用壓邊圈I壓緊；
[0038](8)重復步驟(2)_(7)，即再次放電+再次退火，直到完成大深徑比(即成形深度:最終零件直徑> 2:1)的電磁成形。
[0039]本發明中線圈2為提供動力的部分，線圈2根據每一次成形之后工件的形狀設計，第一次發生高速變形時可以采用平面螺旋線圈或者多匝線圈，成形一定深度，后續變形時線圈采用多匝線圈，多匝線圈可以產生徑向力，利于工件側壁貼模。
[0040]如圖2-3所示，為待成形板料3第一次發生高速變形時的示意圖，圖中線圈2放電，與待成形板料3發生電磁感應，待成形板料3與凹模擋塊4 一起向下運動，多余能量由吸能物質6 (海綿，沙子等)或彈簧13吸收，得到外形平整的工件。
[0041]如圖4所示，為第一次高速變形之后，進行第二次高速變形的示意圖，圖中線圈2更換為多匝線圈，線圈2放電，在待成形板料3上感應出的力的分布如圖所示，待成形板料3在洛倫茲力的作用下，發生高速變形，軸向的電磁力使得待成形板料朝下運動，徑向電磁力使待成形板料3的側壁貼上凹模5。待成形板料3與凹模擋塊4 一起向下運動，在海綿、沙子等吸能物質6或者彈簧13的作用下，工件能夠貼模。
[0042]以上所述為本發明的較佳實施例而已，但本發明不應該局限于該實施例和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本發明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種深沖性構件電磁成形方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(I):將待成形板料(3)放于凹模(5)上，并用壓邊圈(I)壓緊； 步驟(2):在待成形板料(3)位于凹模(5)型腔之上的部分放置線圈(2)； 步驟(3):在凹模(5)型腔的底部設置凹模擋塊(4)，并在凹模擋塊(4)的下方添加吸能物質或者彈簧，使待成形板料(3)與凹模擋塊(4)恰好接觸； 步驟(4):驅動線圈(2)下行，直至線圈(2)運動到與待成形板料(3)恰好接觸的位置；步驟(5):通過充放電，在線圈(2)中產生脈沖電流，同時在待成形板料(3)上感生出方向相反的渦流，在洛倫茲力的作用下，待成形板料(3)發生高速變形； 步驟(6):取下高速變形后的待成形板料(3)，進行退火熱處理； 步驟(7):將退火熱處理后的待成形板料(3)放回凹模(5)上，并用壓邊圈(I)壓緊； 步驟(8):重復步驟(2)- (7)，直到完成電磁成形。
2.根據權利要求1所述的深沖性構件電磁成形方法，其特征在于，待成形板料(3)第一次發生高速變形時采用的線圈(2)為平面螺旋線圈或者多匝線圈；之后的高速變形時采用的線圈(2)為多匝線圈。
【文檔編號】B21D26/14GK103586325SQ201310542952
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】黃亮, 李建軍, 劉賢龍, 馬慧娟, 莫建華, 駱文勇, 汪志強 申請人:華中科技大學