基于集磁器線圈的3A21鋁合金-20鋼管磁脈沖連接研究.pdf

1、異種管件磁脈沖連接是利用電磁成形原理，在室溫條件下實(shí)現(xiàn)的高速、固相連接，合適碰撞速度和角度條件下，能獲得具有微細(xì)金屬間化合物過渡帶的異種金屬接頭，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的冶金連接。作為輔助工裝，集磁器將對磁脈沖連接工藝的穩(wěn)定性、成形連接效率、線圈服役壽命等產(chǎn)生重要影響。本文通過數(shù)值分析和試驗研究相結(jié)合的方法，對基于帶集磁器線圈裝置的3A21鋁合金-20鋼管件磁脈沖連接進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　首先，得到圓柱形單孔集磁器側(cè)面錐角對工作區(qū)感應(yīng)電流的影

2、響規(guī)律：隨著角度的提高，集磁器自感增大，有利于提高工作電流與總感應(yīng)電流的比例。通過ANSOFT電磁場軟件建立集磁器線圈3D有限元模型，分析結(jié)果表明：等放電能量條件下，集磁器線圈的磁通密度顯著高于獨(dú)立線圈，調(diào)節(jié)錐角可以提高管件磁通密度，集磁器線圈相對于獨(dú)立螺線管線圈提高了磁場能量的轉(zhuǎn)換和傳輸效率。以上結(jié)果為本文選擇合理集磁器線圈提供依據(jù)。
　　利用ANSYS和ABAQUS軟件完成磁脈沖變形連接過程的數(shù)值模擬，分析了各工藝參數(shù)對電磁場

3、和變形場的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：放電電流第一半波周期內(nèi)，外管與內(nèi)管變形過程基本完成。隨著電壓的升高，內(nèi)外管徑向間隙的增大有利于外管獲得較高的撞擊速度。內(nèi)管接頭預(yù)設(shè)錐角可顯著提高碰撞速度幅值，在本文條件下碰撞速度最大可達(dá)514 m/s。
　　通過皮爾森線圈測算所研制集磁器線圈裝置條件下外管件的集膚深度，驗證了自制裝置的有效性，并基于此裝置進(jìn)行工藝試驗研究。通過剝離試驗和掃描電鏡的結(jié)果表明：在放電電壓15 kV、徑向間隙1.2 mm