平板集磁器结构对涡流分布与集磁效果的影响规律

电磁脉冲焊接技术在异种金属连接领域展现出广阔的应用前景,集磁器是电磁脉冲焊接系统中的重要组件,可以增强焊接区域局部磁场,改善电磁力分布,提高电磁能量利用率。该文以与多匝线圈配合使用的平板集磁器为研究对象,探究平板集磁器结构与集磁效果的对应关系,分析集磁器缝隙面夹角α对涡流分布的影响规律,提出漏电流和有效电流,并基于电路-磁场耦合的仿真模型计算集磁器的电流幅值及其有效电流比例,采用不同结构特征(锐角、直角和钝角)的集磁器开展铜板与铝板的电磁脉冲焊接实验。结果表明:集磁器缝隙面涡流流向存在分叉现象,根据电流作用于焊接与否,可将其分为有效电流和漏电流两部分,集磁器的上孔直径通过影响有效电流比例改变集磁效果。随着上孔直径增大,集磁器感应产生的总电流降低,但集磁器缝隙面夹角α同时也下降,有效电流比例会提高,所以集磁效果先升后降;当α为锐角时,有利于提高集磁效果,且当α为45°时,集磁效果最佳。相同电压下,采用锐角集磁器所获得的焊接样品抗拉强度最高,直角集磁器次之,钝角集磁器最低。该文可为电磁脉冲焊接系统中集磁器的设计提供实验依据和科学支撑。