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航空钛合金管件端口电磁校形原理

2021-06-29 14:30:10

管件端口的电磁校形可以分为由外向内缩径校形和由内向外胀形校形两种方式。本文采用由内向外胀形来校形,以此达到保证管件端口外表面圆度符合要求的目的。钛合金管件端口电磁校形原理示意图如图1所示。电磁校形开始时,高压开关K闭合,储能电容C对螺线管线圈释放脉冲电流并在线圈周围形成一个强脉冲磁场B。

同时由于磁通量在临近驱动片上的迅速变化,驱动片产生与线圈电流方向相反的感应电流J,并形成与原磁场B方向相反的感应磁场B’,B’的产生阻止了原始磁通穿过驱动片,迫使磁感应线在线圈与驱动片的间隙内密集。于是,间隙内原磁场B与感应磁场B’的轴向分量叠加,使驱动片受到轴向电磁力Pz。而叠加的径向分量则会产生径向电磁力Pr,径向电磁力Pr是电磁校形的关键。驱动片受到巨大的径向电磁力,其随即产生高速运动和变形并推动TC4管件与外模具贴合,完成校形的全过程。

通过有限元模拟与实验相结合,得出小直径线圈匝数以及铁芯对电磁校形的影响,对以后航空管件端口电磁校形的发展具有指导意义和实用价值。

实验结果表明:1)线圈匝数增加,放电回路电流峰值显著下降,震荡频率随之减缓。选择合理的线圈匝数有利于提高成形效率,改善校形效果。2)随着线圈匝数的增多,大径向电磁力降低,校形后的大变形量减少,同时径向电磁力作用范围沿轴向增加,管件端口变形更加均匀。3)铁芯的增加使线圈自感系数增大,导致放电回路电流峰值下降,放电周期延长。在未达到铁芯饱和磁通的情况下,铁芯的增加提高了磁感应强度及感应涡流密度,进而增强驱动片所受电磁力,虽铁芯本身有一定能量消耗,但总体上带铁芯线圈的校形效果明显优于无铁芯情况。

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