MFC《金属板材成形》杂志简介

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电磁成形，指利用磁力使金属成型的工艺，最常见用来加工铜和铝。电容和控制开关形成放电回路，瞬时电流通过工作线圈产生强大的磁场，同时在金属工件中产生感应电流和磁场，在磁场力的作用下使工件成形。

电磁成形工艺是一种新兴的高能率成形技术，是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使坯料在冲击电磁力作用下，高速成形的一种成形方法。电磁成形属于高能（高速率）成形技术，高能（高速率）成形技术种类很多，但是电磁成形排除了爆炸成形的危险性，较之电液成形更方便。从20世纪50年代末，电磁成形在国内外迅速发展起来，成为金属塑性加工的一种新的工艺方法，深受各工业国的高度重视。现已广泛应用于机械、电子、汽车工业、轻化工及仪器仪表、航空航天、兵器工业等诸多领域，应用前景十分广阔。

原理

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电容和控制开关形成放电回路，瞬时电流通过工作线圈产生强大的磁场，同时在金属工件中产生感应电流和磁场，在磁场力的作用下使工件成形。

历史

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电磁成形技术的研究始于20世纪60年代的美国。20世纪20年代，物理学家Kaptilap在脉冲磁场中做实验时发现，形成脉冲磁场的金属线圈易胀大、胀破，这一现象启发了人们对电磁成形原理的思考。1958年，美国通用电力公司在日内瓦举行的第二次国际和平原子能会议上，展出了世界上第一台电磁成形机。1962年，美国的Brower和Harrey发明了用于工业生产的电磁成形机。从此电磁成形引起各工业国的广泛关注和高度重视，电磁成形技术的研究取得了不少的应用成果，其中美国和前苏联在此领域处于领先地位。

70年代初，前苏联专家研究了放电过程中毛坯变形对加工线圈和毛坯系统放电回路参数的影响，指出RLC回路只有在小变形时才能近似应用；对电磁成形和静力成形两种条件下压筋和成形半球时毛坯的极限变形程度进行了比较，指出铝合金、黄铜等电磁成形时的极限变形程度均高于静力成形时的极限变形程度，认为材料塑性提高是由于脉冲变形时变形分布更加均匀、材料强化降低等原因造成的；并于1979年研究了平板线圈的磁场分布，指出其分布的不均匀性(中心较弱，线圈1/2半径处最强)是导致毛坯中心出现冲压不足现象的主要原因。20世纪60年代中期，出现了储能为50kJ、200kJ和400kJ的电磁成形机。20世纪70年代中期已有400多台电磁成形机运行于各种生产线上。到了20世纪80年代中期电磁成形已在美国和前苏联、日本等国家得到广泛应用。

1994年MakotoMarata又研究了采用电极直接接触进行管料电磁胀形的方法，通过实验分析，研究了工作条件对电流和管料变形的影响，应用有限元法对其胀形过程进行了弹塑性分析。

我国电磁成形技术的研究始于20世纪60年代，文革时期中断。20世纪70年代末期，哈尔滨工业大学开始研究电磁成形的基本理论和工艺，并在实验装置的基础上，于1986年成功研制出我国首台生产用电磁成形机。目前国内有多所高等院校和研究所开展了电磁成形技术的研究，并使之应用于实际生产。

成形方法

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电磁成形加工在工业制造中的应用方法很多，可广泛用于管材的胀形、缩径、冲孔翻边和连接，板材冲裁、压印和成形，组装件的装配，粉末压实，电磁铆接及放射性物质的封存等。

对管材的电磁成形加工

管材成形是电磁成形技术中应用较多的方面。主要有管坯自由胀形、有模成形、管的校形、管段翻边、扩口及管坯的局部缩径、管段的缩口、异形管成形等。由于电磁成形时，管坯变形分布均匀，变形硬化不显著，因此材料的成形性得以提高，与静态的冲压相比，电磁成形方法可以提高胀形系数30%-70%。壁厚变薄甚至破裂是管坯胀形的主要问题。现在该工艺已应用于某些重要部件的收口成形及其校形。

对于管材的加工还可以细分为内向压缩成形加工和外向胀形成形加工。当工件处于线圈的内部、模具的外部时，工件将在电磁力的作用下向内压缩，此方法可用于管材的缩颈等的加工。与此相反，当工件处于线圈的外部、模具的内部时，工件则发生外向的胀形该方法常用于管材的胀形、翻边等的加工。

工艺特点

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(1)非机械接触性加工。电磁力是工件变形的动力，它不同于一般的机械力，工件变形时施力设备无需与工件进行直接接触，因此工件表面无机械擦痕，也无需添加润滑剂，工件表面质量较好。电磁成形是以磁场为介质向坯料施加压力，磁场能够穿透非导体材料，实现非接触加工，可直接对有非金属涂层或表面已抛光的工件进行加工，成形后零件表面质量高。

(2)工件变形源于工件内部带电粒子受磁场力作用。因此，工件变形受力均匀，残余应力小，疲劳强度高，使用寿命长，加工后不影响零件的机械、物理、化学性能，也不需要热处理。电磁成形属高能率成形方法，与常规冲压成形相比，可有效提高材料塑性变形能力。因此，对于塑性差的难成形材料，是一种理想的成形方法。

(3)加工精度高。电磁力的控制精确，误差可在0.5%之内。电磁成形时，零件以很高的速度贴膜，零件与模具之间的冲击力很大，这不但有利于提高零件的贴膜性，而且可有效地减小零件弹复，显著地提高零件成形精度。

(4)加工效率高，时间短，成本低，便于实现生产的自动化。采用电磁成形方法可在一道工序中完成用常规成形方法多道工序才能完成的零件，有利于实现复合工艺。因此，可有效地缩短生产周期，降低成本。