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原文传递板材电磁成形的试验研究

论文题名：	板材电磁成形的试验研究
关键词：	电磁成形;板材成形;铝合金件;汽车工业;金属成形
摘要：	汽车的轻量化是当今汽车制造业的一个发展趋势，特别是“绿色制造”概念的提出，加速了汽车轻量化的进程。汽车的减重最有效的措施之一就是改变汽车的材质，用轻合金来代替钢材，常用的轻质合金主要是铝合金。由其代替钢材用于汽车车体结构和其它零件的成形，可使汽车减重30％，进而减少燃油消耗和温室气体CO2及其它有害气体的排放。铝合金采用传统的加工工艺进行加工效果并不理想。采用电磁成形工艺进行铝合金件的成形是其中的一个方向。电磁成形是利用金属在强脉冲磁场中受力作用而使工件发生塑性变形的一种金属成形方法，它属于高能率高速度成形方法，也称为高能率成形。电磁成形具有模具简单、成形精度高、精确可控的特点，并且可提高某些材料的塑性。对环境的污染小，可以直接或间接实现零件的成形、装配、冲裁、精压、焊接等工序。该文主要研究工作：通过平板线圈自由胀形试验，研究了趋肤深度对电磁成形的影响，从而得到了电磁成形工艺中的一个重要的参数—趋肤深度与料厚的比值δ/t的最优取值。板件的电磁成形中，趋肤深度对自由拉伸的影响是很大的，在δ/t趋近于2.0时，自由拉伸的深度最大，能量的利用率最高。拉伸深度的最大值和材料的导电率、导磁率、屈服强度、工作线圈的由感、能量的大小等因素有关系，随导电率和能量的增加而增加，随屈服强度的增加而降低。而随着工作线圈电感的增大，拉伸深度的最大值也随着增加。同时，得到了平板线圈电磁成形的一个基本规律，可用于指导生产。通过对LY12铝材在不同温度下进行电磁成形的试验结果的分析，得到在电路参数不变的条件下，加热对工件变形的影响规律。通过理论推导以及和试验相比较，对在加热条件下工件的变形规律、材料在不同温度下的力学性能及电阻率诸因素对电磁成形的影响进行了分析。在加热条件下，电磁成形的成形性能变化的趋势与工件的温度系数、材料在不同温度下的力学性能及电阻率有关系。当电阻的增长幅度大于材料的拉伸强度的降低时，则随着温度的升高工件的成形效果变差，否则相反。对于LY12铝材，在加热条件下，电磁成形的成形效果随温度的增加没有变好，根据理论推导，铝板的电磁成形效果应该在100℃～150℃区间比较理想。其结果对以后的生产实践有一定的指导意义。在做试验的同时，在合理简化的基础上，该文运用大型计算机模拟软件ANSYS对平板线圈的电磁成形过程进行了模拟，对于平板线圈，建立了比较接近实际的几何模型，用实际试验中测出的频率和电压等实际试验条件进行了模拟，得到了平板线圈的磁场分布，特别是在线圈上放置工件后，对工件中的电流和力的分布进行了模拟，发现电磁力和磁场强度在半径的中心附近取到最大值，这和试验中得到的应变沿径向的分布规律是一样的。得到的结果作试验得出的结果基本接近。对作试验得出的结果进行了验证和解释。研究了平板集磁器的结构以及原理，同时研究了平板集磁器用于成形时，频率(趋肤深度)和集磁器厚度的关系，从而得出最佳的集磁器结构参数，以及一些使用时的一些注意事项。通过试验，研究了电磁成形过程中衰减系数以及影响因素。主要对做功和等效电阻的影响进行了研究，通过研究，对电磁成形过程以及衰减系数对电磁成形的影响有了更深的理解。对电磁成形的一些基本的工艺和辅助工艺也进行了研究，例如：研究了电流的测试方法，得到了比较精确的电流波形。引进了一种测试应变的先进方法-网格法，同时对线圈的绕制方法也做了一定的研究。
作者：	张敏
专业：	材料加工
导师：	陆辛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	机械科学研究院
学位年度：	2005
正文语种：	中文