鋁合金筒形件電磁脈沖輔助漸進拉深研究.pdf

1、用傳統(tǒng)拉深工藝成形鋁合金筒形件時，通常是使用壓邊圈來抑制法蘭部分板材的起皺，這將導致法蘭區(qū)域材料的變形抗力增大而徑向摩擦力增大，此時筒壁傳力區(qū)的最大拉應力隨之增大，當板料所受的拉應力大于材料的強度極限時，板料就會出現(xiàn)破裂，使工件報廢，同時由于一般鋁合金板材塑性差抗拉強度低，故而筒形件的極限拉深高度有限。為此本文提出了一種電磁脈沖輔助漸進拉深成形的方法，通過在筒形件法蘭區(qū)域板材的上下面徑向布置多組助推線圈，并在拉深凸模底端設置一個助拉線圈

2、，在凹模圓角上方設置助壓圓角線圈的形式，克服摩擦力，促進材料的流動，降低傳力區(qū)的拉應力，提高板材的成形性能，實現(xiàn)提高筒形件的極限拉深高度的目標。
　　首先研究法蘭區(qū)域助推線圈的工作原理和結構形式。從電磁炮的重接式推力線圈工作原理引申出多種結構和分布方案，最終確定多個上下分布的環(huán)形線圈為最佳結構。提出電磁脈沖放電拉深與壓力機壓下整形相結合交替進行的方式，實現(xiàn)對鋁合金筒形件的漸進拉深成形。
　　用ANSYS有限元模擬軟件分析研究

3、法蘭區(qū)域助推線圈匝數(shù)和間隔距離對電磁力分布的影響；預測成形過程中各步驟所需的成形力、電壓和整形高度等參數(shù)設置，為成形的可行性和實驗提供關鍵的工藝參數(shù)和數(shù)據(jù)。模擬分析中采用順序耦合算法的多物理場耦合有限元模擬技術對電磁脈沖輔助漸進拉深成形過程進行了分析，不但考慮了助推線圈類型，布置形式，尺寸及匝數(shù)等參數(shù)對板料電磁成形的影響，還考慮了板材變形過程對磁場和磁力線分布的影響，提高了模擬數(shù)據(jù)的準確性。模擬分析數(shù)據(jù)還表明，法蘭區(qū)域采用同心圓式的助推

4、線圈能夠在法蘭外緣端部產(chǎn)生均勻的徑向磁場力，從而使板料變形更為均勻。
　　通過僅采用一組助推線圈，在一次放電條件下進行鋁合金筒形件拉深成形試驗。其成形件的極限拉深高度為24.12 mm，相對于采用傳統(tǒng)拉深工藝所得工件的極限拉深高度19.80 mm而言，提高了21.8％；在多次放電條件下，成形件的極限拉深高度可達27.08 mm，相對于傳統(tǒng)拉深成形提高了36.7%。
　　通過僅采用拉深線圈工作的條件與在拉深、圓角和徑向助推這三

5、組線圈同時工作下的條件做模擬和實驗對比分析，結果均表明：三組線圈同時工作條件下成形件的厚度分布更為均勻，板料上典型節(jié)點處的徑向拉應力顯著減小，并轉變?yōu)閺较驂簯Α?br>　　對助推線圈、圓角線圈和拉深線圈進行了多種組合配置的電磁脈沖輔助漸進拉深成形試驗。試驗結果表明：在采用雙匝助推線圈、單匝圓角線圈和雙匝拉深線圈的組合配置條件匹配作用下，法蘭緣被拉入18.42 mm，筒形部分最大成形深度達到42.86 mm，是傳統(tǒng)拉深成形時的2.16倍

6、；在采用四匝助推線圈、單匝圓角線圈和三匝拉深線圈的的組合配置條件配合作用下，成形深度達63.72 mm，是傳統(tǒng)拉深成形時的3.22倍。
　　在電磁脈沖輔助漸進拉深成形后，對成形件各區(qū)域通過EBSD分析、顯微硬度分析和 TEM分析，結果表明：經(jīng)歷了法蘭區(qū)域的材料晶粒在周向及徑向壓應力的作用下出現(xiàn)了壓縮現(xiàn)象，產(chǎn)生扁平晶粒；經(jīng)過凹模圓角區(qū)域，材料的加工硬化明顯提高；經(jīng)過筒壁區(qū)域晶粒在拉應力的作用下出現(xiàn)了拉長現(xiàn)象。同時晶粒內(nèi)部的亞結構和位