电磁成形线圈的结构及应用

电磁成形能有效地提高轻质合金的成形性能,线圈结构是影响成形质量的关键因素之一.本文介绍了电磁成形的基本原理,分析了线圈结构与电磁力分布的关系,指出线圈结构能够控制变形力的分布,要根据工件变形部位的需要来确定电磁力的分布并设计与之相适应的线圈.按照结构形式将线圈进行了分类和详细介绍,并举例说明了各类线圈的典型应用.     

电磁成形磁场力的研究

电磁成形属于高能率成形 ,磁场力分析是其理论分析的基础 ,研究结果直接用于工件变形分析、确定电磁成形的工艺参数。本文通过分析电磁胀形的特点提出磁场力求解的归一化 ,阐述了电磁胀形磁场力求解的几种方法和各自特点。不同求解方法的对比表明 ,有限元方法求解磁场力最接近胀形实测情况。随着大型有限元分析软件的应用 ,电磁成形磁场力的研究必将进入一个崭新阶段     

中频磁场作用下矩形冒口内部钢液磁场分布的模拟研究

通过数值模拟的方法对中频磁场作用下矩形冒口内部钢液的磁场分布规律进行测定,探究了电源频率,感应电流及线圈作用位置对其内部磁场分布的影响。模拟结果表明:钢液内部磁感应强度沿Z向呈"两边小,中间大"分布趋势,磁感应强度峰值出现在中心偏上位置,拐角C处磁感应强度值最大,窄边中心D和宽边中心B次之,钢液中心A位置的磁感应强度值最小;随电源频率的增加,钢液中心位置的磁感应强度峰值不断减小,且频率越高磁感应强度衰减的越严重,但磁场均匀性却不断得到提升;随感应电流的增加,钢液中心位置的磁感应强度峰值几乎呈线性增加,但整体磁感应强度均匀性却在不断降低;随感应线圈位置的上移,钢液中心位置的磁感应强度峰值也随之上移,但其值却略有减少。     

矩形电磁冒口内部磁场分布实验研究

通过实验方法测定了电磁冒口内部的磁场分布规律,并分析了电源功率和感应器作用位置对其分布规律的影响。结果表明:沿Z轴方向磁感应强度呈"两端小,中间大"趋势,峰值出现在电磁冒口中心偏上位置,拐角处磁感应强度有明显叠加现象。沿X、Y轴方向的磁感应强度均由中心向端部递增,且窄边的均匀性略优于宽边;随电源功率的增加,Z向磁感应强度明显提升,但均匀性有所降低,综合考虑X、Y、Z向磁感应强度大小及均匀性,电源功率选用7.5 k W较为合理;随电磁场作用位置的上移,磁感应强度峰值位置也随之上移,但峰值大小却略有降低。为使冒口顶部形成稳定的热中心,并避免电磁力将保护渣卷入到钢液模拟物内部,可以将感应器升至距离冒口底部105 mm附近位置。     

板料电磁成形集磁器工作原理的模拟

文章采用有限元软件ANSYS 2D和ANSYS 3D模拟技术,研究电磁成形集磁器的工作原理。采用ANSYS2D模拟算法,研究集磁器的相对直径、厚度、中心圆孔半径等结构参数对被成形板料上电磁力分布和强度的影响,并提出提高集磁器效率和改善板料成形效果的途径;采用ANSYS 3D模拟算法,分析集磁器机理,并对ANSYS2D与ANSYS 3D的模拟分析结果进行比较,认为在保证准确度的前提下,采用ANSYS 2D模拟分析效率更高。     

电磁超声不同线圈选型数值模拟分析

电磁超声是近几年迅速发展的一种新兴无损检测技术,与常规超声相比具有非接触、无需耦合、适于高温检测、易于激发各种超声波形等优点.因此,本文基于数值模拟方法研究了不同线圈结构对电磁超声技术的影响,确定在本文研究条件下最佳线圈类型.     

螺旋磁场电磁搅拌的数值模拟

建立描述不同磁场搅拌模式下的三维有限元模型,对比研究励磁电流、搅拌频率、搅拌器空间位置对磁感应强度和电磁力的影响规律。结果表明:磁场模拟结果与实测数据吻合良好,磁感应强度随励磁电流的增加呈线性增加;随搅拌频率的增加递减,磁感应强度沿中心轴线的分布表现为"中间大两头小"的特点,在径向铸坯边缘处最大,向中心逐渐衰减。电磁力随励磁电流和搅拌频率的增加而增大,中心轴线上底部电磁力值最大,并沿着轴线方向向上逐渐衰减;半径方向上边缘处的电磁力最大,向铸坯心部方向有小幅度的衰减。不同磁场作用下的计算结果表明:搅拌参数相同时,螺旋磁场具有更强的磁感应强度和电磁力,引起金属熔体沿径向和轴向上更大范围的流动,更有利于改善合金成分分布和凝固组织。     

基于数值模拟的矩形件成形变压边力曲线确定方法

变压边力技术可以根据成形过程不同阶段的变形特点来设置板料成形所需要的压边力,因此可以充分利用板料成形性能,提高零件成形质量。但是得到复杂零件成形过程中变压边力的形式仍是板料成形领域的难题。该文以矩形件为对象,通过数值模拟技术,提出了基于压边圈位移变化确定变压边力的方法。     

匀压力线圈作用下板料的磁场力分布和变形规律

根据已失效匀压力线圈的结构参数,分析板料、线圈、外部通道的电流和磁场力分布.结果表明:基于模拟结果的电流方向与匀压力线圈的工作原理一致.提出匀压力线圈失效的原因.然后将板料上的磁场力作为边界条件输入显式分析软件ANSYS/LS-DYNA,分析板料的变形规律.     

基于板料冲压的压边力拉深成形数值模拟分析

压边力是板料拉延成形过程的重要工艺参数之一,合理控制压边力的大小,可避免成形件起皱或破裂等缺陷.建立了三角冲压件的有限元模型,利用DYNAFORM软件,采用数值模拟的方法研究了三角形冲压件拉深时,压边力随时间及位置变化对成形性能的影响.分析结果表明,通过控制拉深过程压边力值的大小和分布,能有效地控制金属的流动,提高板材的成形性能.     

采用有限元法设计电磁成形的非均匀线圈(英文)

电磁成形是一种使用脉冲电磁力快速成形的工艺。线圈是电磁成形系统中的一个重要组成部分,需要根据实际应用情况来设计。均匀螺旋线圈通常用在金属板材零件成形中。然而,对于这类非均匀线圈,工件中心部位的电磁力弱,从而导致变形不充分并且还有其它问题出现,如滞留气泡。因此,提出一个设计非均匀线圈的概念,以便电磁力的分布更均匀。采用有限元法对提出的非均匀线圈与传统的均匀螺旋线圈就电磁力的分布、磁场和电流密度进行比较。结果表明,非均匀线圈的电磁力分布更均匀。还计算了线圈的感应强度并进行了比较。     

线圈-薄板体系中线圈参数对电磁力的影响

基于电磁力随焊控制焊接应力应变新思想,采用ANSYS软件模拟了平面螺旋线圈一薄板体系的电磁力,分析了线圈几何参数对电磁力的影响。结果表明,电磁力主要作用于线圈在板坯的投影处。随线圈外径的减小,电磁力峰值增大,轴向力峰值位置呈线性内移。随线圈内径的增加,径向电磁力峰值增大,轴向力峰值先增大后减小,轴向力峰值位置先不变后外移。径向力换向位置随内外径的变化规律与轴向力峰值位置相似。随着导线宽度的增加,电磁力增大。在电磁力随焊控制焊接应力应变时,应该选择具有较小外径和合适内径的线圈,并需要引入磁介质,以增大电磁力。     

平板毛坯电磁成形线圈的研究及应用

在电磁成形中,成形线圈是使电能变成磁场能,使毛坯产生塑性变形的关键部件.介绍了平板件电磁成形的基本原理,分析了线圈电感对电磁成形效率的影响,以及几种典型的平板线圈电磁力的分布特点和线圈失效的几种基本形式.指出在平板件电磁时,应根据所需成形力的大小和分布来选择和设计线圈,从而提高能量利用率,延长线圈的使用寿命.     

Effects of coil length on tube compression in electromagnetic forming

The effects of the length of solenoid coil on tube compression in electromagnetic forming were investigated either by theory analysis or through sequential coupling numerical simulation. The details of the electromagnetic and the mechanical models in the simulation were described. The results show that the amplitude of coil current waveform and the current frequency decrease with the increase of the coil length. And the peak value of magnetic pressure is inversely proportional to the coil length. The distribution of the magnetic force acting on the tube is inhomogeneous while the tube is longer than the coil. The shortened coil length causes the increases of the maximum deformation and energy efficiency. The numerically calculated result and the experimental one of the final tube profile are in good agreement.     

电磁成形中的测量

本文简要介绍了电磁成形中放电电流、管坯与线圈间隙中的磁场测量 ,以及管坯动态变形过程测量的各种方法。通过各种方法的比较分析 ,得出分流器法测放电电流、探测线圈法测感生磁场是切实可行的方法。金属坯料在电磁力作用下的变形过程可用撞针法和高速摄影的办法进行测量 ,每种方法各有其优势和适用范围 ,测量时 ,根据实际情况进行选用。     

中厚板挤压成形力影响因素研究

成形力作为中厚板体积成形工艺设计中的主要参数之一,是压力机选择和模具强度校核的重要依据.以体积成形有限元分析为基础,运用正交实验法,使用不同的工艺参数组合对中厚板凸台挤压成形过程进行数值模拟,结果显示在不同的成形阶段,变形程度、材料类型和初始板厚是影响成形力的显著因子.研究了变形程度、材料性能、坯料初始厚度对凸台挤压成形力的影响规律.研究结果为中厚板凸台挤压工艺及模具设计提供了一定的理论指导和参考.     

线圈结构参数对电磁成形的影响

用电磁成形工艺成形工件,指导工艺试验一个重要的方面,就是磁压力的分布形式与待成形工件是否匹配。通过改变线圈的结构,可以控制磁压力的分布,进而控制毛坯的变形分布。文章采用松散耦合的方法对组合线圈(两个串连线圈)的电磁成形过程进行研究,分析了结构参数对电磁胀形的影响。给出不同条件下磁压力的时空分布,并对管坯电磁胀形过程进行分析。这对研究线圈结构对磁压力分布的影响,进而实现电磁无模成形具有重要意义。     

基于板料电磁翻边的电磁力分布及成形质量影响

本文针对铝合金板料电磁翻边工艺过程,采用数值模拟方法,研究板料上的电磁力分布特性以及几何参数对电磁力分布的影响规律,并揭示电磁力分布对翻边件成形质量的影响。结果表明,铝合金板料电磁翻边中,预制孔的存在使板料上形成电磁力边缘积聚效应,板料预制孔径和成形线圈内径参数通过改变线圈投影面积比影响电磁力分布;随着线圈投影面积比的减小,电磁力边缘积聚效应更加显著,边缘电磁力密度增大;电磁力分布较均匀时,圆角区材料塑性流动更显著,成形件能获得更高的成形高度与更小的边缘减薄率,变形区厚度分布较均匀,成形质量更好。     

电阻点焊电磁力的试验分析

由于电阻点焊使用的是高电流,因此在焊接过程中产生强磁场.文中以固定式点焊机为例,将电极臂及电极等效为一段通电导体,对电阻点焊过程中产生的电磁力作了理论分析,研究了电阻点焊电磁力的测试方法,并在一台中频直流焊机上对电磁力进行了测试.理论分析和试验结果均表明,电磁力的作用是使得电极力减小,即电磁力有抵消电极力的作用;电磁力的大小主要与焊接电流及电极臂的开口高度有关,与焊接电流的平方成正比,与电极臂的开口高度成反比.因此,在实际焊接中,在设定或测试电极力时,应充分考虑电磁力的影响.