电磁缩径中集磁器参数和铝合金管件参数对变形的影响

管件电磁缩径是高端智能制造的一个新方向,缩径成形质量好坏主要与集磁器线圈参数、管件自身参数和放电能量大小有关,研究集磁器和管件工艺参数对电磁力和成形性能的影响尤为重要。针对3003和6063铝合金管件,本文结合实验研究和数值仿真方法,讨论了集磁器结构和管件参数等对电磁力的影响,研究了放电电压、管件金属材料类型、管件长度对最终管件成形的影响规律,并探究了影响管件成形均匀性的原因,可为合理制定管件电磁成形工艺方案提供一定技术参考。研究结果表明:集磁器内斜面角度变化对磁场力有明显影响,且角度为40°比较合理;3003铝合金管成形性较好,最大缩径率31.2%,塑性变形影响区域长度7.0 mm~15.5 mm,在5000 V~6000 V放电电压时成形均匀度φ≦18%,但是放电电压达到6500 V时出现失稳现象;6063铝合金管强度较高,最大缩径率16.2%,塑性变形影响区域长度5.3 mm~9.4 mm,管件变形均匀φ<14%。

铝/钢双金属管电磁缩径数值模拟

为指导实际双金属管精确成形工艺,基于LS-Dyna对铝/钢双金属管电磁缩径连接进行了结构场-电磁场耦合的有限元数值模拟,研究了内外管壁厚比值、内外管间隙、放电电压以及芯模对成形质量的影响规律.结果表明:内外管壁厚比值过小易引起内外管连接不紧密,比值过大易导致内管凹陷和外管开裂;随着放电电压增大或内外管间距的减小,外管缩径冲击力增大,导致内管周向应力的急剧增大和失稳起皱,同时造成外管开裂;而随着放电电压减小或内外管间距的增大,外管相对的缩径冲击力减小,内管会因无法经历一个有效的形变回弹过程导致内外管有效连接区域逐渐减小;采用弹性芯模可一定程度抑制开裂等宏观缺陷的产生,同时也能适当增加内管的回弹.最后,基于理论计算与有限元仿真获得复合管电磁成形规律和缺陷控制理论,以增大有效连接区域长度、减少宏观缺陷为目标进行优化,在施加弹性芯模的状态下,内管壁厚维持1 mm不变,外管壁厚取1.5 mm,内外管间隙取0.7 mm,放电电压取50 kV时得到的成形质量最佳.

用于管件电磁缩径的螺旋槽集磁器结构参数研究

集磁器是管件电磁缩径成形的重要工装之一,为了分析螺旋槽集磁器结构参数对紫铜管件成形性能的影响,利用松散耦合法对紫铜管件缩径变形进行仿真,分析了螺旋槽集磁器内外径比D/d、总高度H和内台肩高度h对管件成形性能的影响。结果表明:内外径比与径向电磁力的大小和作用时间有关,恰当的集磁器外径与内径可使管件径向变形量达到最大;总高度对工装的涡流损耗有较大影响,总高度越大,涡流损耗越大,管件径向变形量越小;内台肩高度对管件径向变形量和成形区域长度均有较为明显的影响,内台肩高度越大,作用于管件上的电磁力密度越大,电磁力越集中,管件的径向变形量越大。