TC4钛合金焊接管件端口电磁胀形校圆线圈的分析

校形线圈的结构参数是影响管件校形精度的重要因素,针对直径23mm,壁厚1mm的TC4钛合金焊接管件端口进行电磁校圆,通过改变线圈截面形状、层数以及线圈与管件的相对位置,采用数值模拟方法研究胀形时管件受到的电磁力和不同结构参数下校形线圈的电感和电阻,得到了成形瞬间的放电电流波形。将模拟结果与实际情况进行比较,结果表明:放电回路电感一定时,矩形线圈自身电阻较小,产生的电磁力较大;校形能量低时可以采用增加校形线圈层数来提高管件校形精度,过多增加校形线圈层数后校形精度提升不明显;合理选择校形深度可以改变电磁力的分布,提高管件端口圆度。

航空钛合金管件端口电磁校形技术

航空钛合金管件在制造应用时需要管件端口夹持和焊接,往往导致管件端口变形严重,影响后续的加工与连接。采用电磁成形方法,对TC4管件进行管件端口校形实验。应用Ansoft Maxwell有限元软件,对放电电流、磁场和电磁力大小、分布进行研究,将仿真结果与实验结果进行比较分析,结果表明:线圈匝数影响放电回路峰值及震荡频率,进而影响电磁校形效果,选择合理的线圈匝数有利于提高校形效率;最大径向磁压力与线圈匝数成反比,线圈匝数增加,校形后最大变形量减少,管件端口变形更加均匀;铁芯位于线圈中时,线圈自感系数增大,导致放电回路电流峰值下降,放电周期延长,在未达到铁芯饱和磁通时,铁芯的增加可以显著提高电磁力,改善钛管端口电磁校形精度。

小口径TC4焊接管件端口电磁校形研究

TC4焊接管件由于制造时管件端口夹持及材料自身应力的存在,往往造成管件端口圆度不满足要求,目前采用校圆的方法生产效率慢、自动化程度低并且精度不够。为此针对内径23mm,壁厚1mm的TC4焊接管件,采用电磁校形的方法进行管件端口校圆。应用Ansoft Maxwell有限元分析软件,对放电回路电流及电磁力大小、分布进行研究,将仿真结果与实验情况进行比较,结果表明:电磁校形可以明显改善TC4焊接管件的端口圆度;放电能量一定时,合理选择电容可以提高电磁成形效率;对TC4等低导电率材料的电磁校形,驱动片能够明显提高感应电流密度,并且驱动片厚度过大与过小都会影响电磁校形的效果;带铁芯的线圈虽本身消耗一定的能量,但可以显著提高磁场强度,改善管件端口电磁校形精度。

TC4管件端口电磁校形的实验研究

由于钛合金室温下成形性能差,航空领域一直存在对TC4管件端口校形难的问题。针对此问题对TC4管件端口电磁校形的过程进行了研究,采用该方法对内径23mm,壁厚1mm的TC4管件进行电磁校形实验,并将管件端口的圆度作为评价指标,研究了放电电压、线圈层数、放电次数及驱动片厚度对钛管电磁校形的影响。研究表明:提高放电电压可有效提高校形效果,当放电电压一定时,可通过增加线圈层数来提高校形精度;放电次数可以解决放电电压低,钛管变形小的问题,两次放电后校形效果提升不明显,增加放电次数无法从根本上提高管件电磁校形的精度;驱动片厚度的合理选择对TC4等低导电率材料的电磁校形具有重大意义,厚度过小与过大都会影响电磁校形的效果,其最优为趋肤深度厚度。