国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

電磁成形（Electromagnetic Forming, EMF）是一種利用脈沖電磁力實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)合金加工的高速成形技術(shù)。在電磁成形的過程中，通常采用電容器組對驅(qū)動線圈放電產(chǎn)生脈沖強(qiáng)電流，脈沖強(qiáng)電流產(chǎn)生脈沖磁場進(jìn)而在金屬工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，渦流與磁場共同作用產(chǎn)生洛倫茲力驅(qū)動金屬工件，最終實(shí)現(xiàn)加工成形。

相對于傳統(tǒng)成形技術(shù)，其具有以下顯著優(yōu)勢：①可明顯提升材料成形極限，有效減少零件回彈、起皺等[2]問題，成形精度高。②非接觸施力，避免了與材料直接接觸，可減少變形過程中的摩擦，有利于提高成形件的表面質(zhì)量。③洛倫茲力的方向及大小可通過僅改變驅(qū)動電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，靈活性遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)機(jī)械力。因此，EMF尤其適合鋁、鈦等輕質(zhì)合金的成形加工，被認(rèn)為是制造輕質(zhì)合金具有前途的技術(shù)之一。

圖1 電磁成形示意圖

近年來，電磁成形工藝發(fā)展較為迅速，成形方案復(fù)雜多變。如：改善洛倫茲力分布的電磁成形技術(shù)（板件勻壓力成形、板件局部電磁力成形等）、改善洛倫茲力施加方式的電磁成形技術(shù)（軸◆徑雙向加載管件電磁翻邊、管件成形均勻度優(yōu)化等），但在這些現(xiàn)有的研究中，研究重點(diǎn)多放在成形工藝及成形效果討論上，對變形的主導(dǎo)因素洛倫茲力，在成形過程中隨時(shí)間推移產(chǎn)生的復(fù)雜的動態(tài)過程及關(guān)系，并未仔細(xì)探究。

其實(shí)無論是探究成形工藝還是成形效果（如吸引式、排斥式成形），都是通過洛倫茲力隨時(shí)間的競爭關(guān)系最終呈現(xiàn)在工件的成形上，如具代表性的單脈沖電磁成形。

電磁成形工藝初期，使用單脈沖的電磁成形技術(shù)占據(jù)主流。由于在單脈沖電源條件下，工件上多以排斥式洛倫茲力主導(dǎo)，因此研究主要以排斥力成形為主。

如熊奇利用單脈沖電源對鋁合金大板件進(jìn)行有限元模擬與成形實(shí)驗(yàn)，完善了鋁合金大板件的排斥力成形；Cao Quanliang等利用在外電路中增加續(xù)流回路，在基本不改變成形效果的情況下，降低線圈溫升，優(yōu)化了單脈沖鋁合金板件的排斥力成形；而近期Ouyang Shaowei等提出了采用單脈沖低頻放電的吸引力成形方案，并驗(yàn)證了方案的可行性，實(shí)現(xiàn)了單脈沖板件的吸引力成形，指出了前期的排斥力成形階段可能有助于板件后期的吸引力成形，且吸引力小于排斥力。

同樣是使用單脈沖電源進(jìn)行放電，最終的成形效果卻完全不同。而現(xiàn)有研究并未對其動態(tài)過程進(jìn)行系統(tǒng)分析，洛倫茲力的變化更未完全呈現(xiàn)。而在電磁成形的過程中，影響洛倫茲力變化的各個(gè)參數(shù)隨時(shí)間的動態(tài)變化關(guān)系復(fù)雜，導(dǎo)致洛倫茲力在成形過程中，隨時(shí)間變化在板件上的競爭關(guān)系劇烈，最終導(dǎo)致板件在成形效果上呈現(xiàn)巨大差異。

因此，為了系統(tǒng)研究單脈沖電磁成形過程中，洛倫茲力隨時(shí)間的競爭關(guān)系，由于電磁成形實(shí)驗(yàn)極其快速且過程中的數(shù)據(jù)變化通過實(shí)驗(yàn)無法得到，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院等單位的研究人員通過建立已有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的單脈沖方案下板件電磁成形仿真模型，對典型的單脈沖電磁成形進(jìn)行分析，細(xì)化動態(tài)過程，通過調(diào)節(jié)外電路的參數(shù)著重分析：影響洛倫茲力變化的因素、成形過程中隨時(shí)間變化的洛倫茲力在鋁合金板件上的競爭關(guān)系，以及洛倫茲力的競爭對于成形效果的影響。

圖2 板件電磁成形方案示意圖

他們根據(jù)研究分析認(rèn)為，影響競爭關(guān)系的因素主要有以下兩點(diǎn)：

1）電流脈寬（力的差值）。在電容值很小的情況下，電流在上升沿階段變化極快，產(chǎn)生的排斥式與吸引式洛倫茲力相差一個(gè)或數(shù)個(gè)量級，排斥力在競爭關(guān)系中占絕對主導(dǎo)的地位。而在電容值慢慢變大的過程中，產(chǎn)生的洛倫茲力才具有可比性。在滿足吸引力成形的脈寬下，也并非電壓越大，變形越大，主要是在電壓變化的過程中，由于力的差值在變化，競爭關(guān)系也是會發(fā)生變化的，最終還是要觀察力的差值。

2）洛倫茲力波峰與波谷的尖銳度。在排斥力與吸引力相差較小的情況下，洛倫茲力波峰與波谷的尖銳度作為競爭關(guān)系中重要的因素，排斥力雖大于吸引力，但作用時(shí)波谷處變化緩慢；吸引力雖略小于排斥力，但波峰處變化較快，一般為吸引力占據(jù)主導(dǎo)，并最終呈現(xiàn)出吸引力形變。

本文編自2022年第14期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“單脈沖電磁成形中洛倫茲力在時(shí)間上的雙向競爭關(guān)系及其對成形效果的影響”。本課題得到國家自然科學(xué)基金和武漢強(qiáng)磁場學(xué)科交叉基金的支持。