加热条件下电磁成形试验研究

来源:360cnc

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关键词:电磁成形 自由胀形 热力学

    1、引言


    电磁成形是一种高能率成形方法,电磁成形具有生产效率高、工装简单、可提高某些材料的塑性、对环境的污染小等优点。可以直接或借助于弹性介质实现零件的成形、装配、冲裁、焊接等工艺。电磁成形不仅涉及到电学、电磁学、电动力学、以及塑性力学的内容,而且也涉及到热力学等方面的内容。由于涉及多门学科,使电磁成形的理论和实验研究变得复杂而困难。因此电磁成形领域仍有很多问题有待进一步研究解决。关于加热条件下电磁成形的实验研究的报道很少,本试验将就此问题进行探讨。


    在加热条件下,材料的性能和常温下是有区别的,加热时,材料的力学性能、电学性能、以及其它的物理性能都会发生不同程度的改变。一般情况下,加热会使金属材料的塑性增强。图1是LY12在高温下的塑性曲线。塑性的指标有很多,我们用延伸率来表征它。


    随着温度的升高,材料的延伸率升高,受到相同的力后,变形量应该随温度的升高而升高。也就是说,在高温下电磁成形时,成形效果要比常温电磁成形效果好,结果是否如此,我们将做试验进行验证。在不同的温度下,材料的成形性能是不一样的。而在高速下,温度对材料的成形性能有没有影响,如果有影响,影响有多大,都是本文所要研究的问题。下面通过在相同能量下,其它参数不变的情况下,仅仅改变温度,材料成形性能的变化。


    通过该系列试验,了解在加热条件下,应用电磁成形对工件进行自由胀形,温度对成形效果的影响,为以后的生产应用作试验准备。


    试验过程如下:


    1. 准备好工装,以及测试设备。选用热电耦直接测试试样温度。给工件画网格。

    2. 测出工件分别加热到200℃、300℃、400℃、500℃时所需的时间,为下一步作准备。

    3. 加热模具,到一定温度后停止加热,放置工件,上面放置隔热石棉层,用热电偶测试工件温度。

    4. 给电容充电,等工件温度达到后,放置线圈,压紧线圈、工件、模具后对模腔抽真空。抽真空完毕触发放电。

    5. 测试变形后的工件。主要测试最大变形高度和变形率。


    3、试验结果


    分别对常温20℃、200℃、300℃、400℃、500℃时工件变形后的高度进行了测试,得到以下的结果。回路的电参数为:电压为2500伏特,电容为2400微法、电感线圈为0.024毫亨。料厚为1毫米,材料牌号微LY12。模具内径为100毫米。通过实验数据,可以画出在加热条件下温度和成形高度的关系曲线图。


    铝板在加热条件下,应用电磁成形并没有使工件的成形高度加大,反而有一定的减小,也就是说,在加热的条件下,温度升高并无宜于工件的成形,这和通常情况下加热有利于成形的概念有矛盾。但是这不能说明该铝板在加热条件下的塑性变差,仅仅说明在电磁成形过程中,通过加热来改变工件的成形性能意义不大。

     


    (审核编辑: 智汇小新)