板料電磁溫熱成形均勻壓力線圈結(jié)構(gòu)及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、對于平板件成形一般多采用的是平板螺旋線圈。但由于電磁力分布不均勻，應(yīng)用范圍受到很大的局限，僅適合于簡單的壓印、壓凹、沖裁。而均勻壓力線圈不僅能夠提供均勻壓力，而且磁場能量損失較小，效率較高。另外，由于線圈同時受到板料和凹形導槽的反作用力，有利于提高線圈的使用壽命。故相比較現(xiàn)在普遍使用的平板螺旋線圈，均勻壓力線圈在平板電磁成形中有明顯優(yōu)勢。
　　 成形時，線圈的工作條件苛刻，不僅須承受高達幾千安的沖擊電流和幾千伏的輸入電壓，還需承

2、受由此產(chǎn)生的近千個數(shù)量級的加速度。另一方面，為了滿足操作的安全需要，必須采用封閉的絕緣外殼，而這將導致線圈散熱困難。特別是在溫熱成形的環(huán)境中，會使線圈的工作溫度升高，影響材料強度，進而加速線圈失效。因此，必須從線圈的絕緣強度、機械強度、耐熱性能、轉(zhuǎn)換效率等方面綜合考慮，進行線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。
　　 本文討論了均勻壓力線圈電磁成形的磁場特性，利用ANSYS有限元分析軟件對均勻壓力線圈電磁成形的磁場進行了模擬，得到了平板線圈磁場和磁

3、場力的分布情況。研究結(jié)果表明：除了板坯端部由于端部效應(yīng)電磁力有些許發(fā)散，在板坯大部分區(qū)域，磁場力呈均勻分布。同時討論了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)(線圈截面形狀、線圈匝間距、線圈高度、線圈與板坯長度比、線圈與板坯間距)對板坯及線圈電磁力的影響，進行線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。
　　 電磁成形過程中會產(chǎn)生熱量，而溫度升高會改變線圈及板坯的電導率、磁導率，從而對電磁力產(chǎn)生影響。本文通過磁場—溫度場全耦合，得到修正后的磁場力，并通過磁場—應(yīng)力場耦合得到應(yīng)力分