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KU酷体育当科学家们利用电磁脉冲功率源探索电子与质子的奥秘时,可能很少有人想到电磁脉冲和金属成型之间会有不解之缘。可是现在,这一用于高能物理实验的新技术确确实实已用到普通金属成型工艺中,赋予金属成型工艺以崭新的面貌,带来了传统成型工艺所没有的巨大优越性。
电磁成型原理大体如下:先把一组电容器充电至数千伏KU酷体育,使其储存的电能达数万焦耳,然后让它突然向一个约微亨量级的电感线圈放电,经数十微秒后,电感线圈中的电流峰值可上升到一百至四百千安,这时如果在线圈内放一个薄壁金属零件,则工件表面会感应出一个方向相反的电流,把磁场挤压在线圈和工件之间的窄缝内,磁场强度高达数十万高斯,于是在工件上每平方厘米会产生约四千公斤的压力强度。如果这个压力强度大于工件的屈服强度,工件就会按管内模具的外形而变形,达到成型的目的;也可以通过这个力把两个部件组装在一起,接头非常牢固,既可用于高压系统,也可用于真空系统。值得注意的是,用于电磁成型的工件材料必须是良导体,如金、银、铜、铝和低炭钢,对于导电率较低的工件还需用一个良导体做中间媒介来驱动工件成型,此外被成型的工件必须在电流流过的方向上无槽缝。
电磁成型可替代锻压、冲压、滚压、焊接等等传统的成型工艺,并能克服这些工艺的许多弊病,如机械冲击力给工件留下的刻痕,加工中润滑油带来的污染,局部受力使工件产生的剩余应力,熔焊中高温效应所引起的材料变质和工件变形等等。
电磁成型还可以做传统工艺无法做的工作。事先经过电镀、氧化或喷漆等表面处理过的工件,如果用普通成型工艺加工,将遭到破坏;而电磁成型是用电磁力做功,没有机械接触,所以加工后的工件表面仍能保持原来的状态。电磁成型工艺可用于超净生产。只要把待成型的零件在超净条件下装入一个超净处理过的塑料口袋内密封起来,电磁力穿过塑料薄膜做功,没有一点污染。响尾蛇导弹发射装置中的过滤器就是采用这种超净型组装工艺制造的。
电磁成型工艺属于冷加工,无高温效应;且可控性、重复性好,生产率高,适宜用在自动化生产线上。由于电磁力能在同一瞬间均匀地作用到整个工件上,工件上剩余应力很小,因此电磁成型还有延长产品使用寿命的功能。
飞机发动机机罩是流线型的,传统的加工方法是先冲压出一块块的零件,而后用铆钉把它们连接在一起。采用电磁成型工艺则可一次成型,大大降低生产成本和设备成本,缩短了生产周期。
当把金属零件组装到玻璃、陶瓷或其他绝缘材料零件上去时,用滚压组装成型的办法,往往会造成易碎零件的破裂。电磁成型则可以用逻辑程序把电磁能精确控制在千分之五的精度内,从而大大降低易碎零件的损坏率。
电磁成型时可以把工件放在线圈内,也可把线圈插入工件中,这时向外扩张的电磁力能使工件发生扩张成型。用这种工艺把管子端部扩张到法兰盘上形成接头,可以代替焊接工艺,避免高温加工。如果在管子外部放一个圆变矩形的模子,扩张成型就能使圆管变成矩形管。扩张成型还可使铝管端口翻边卷刃,这在航空工业上有独特的用途。
如果把平板线圈、扁平工件和模子,依次相对配置,电流脉冲流过平板线圈时,可以获得靠模成型金属的成型工艺。
若想把两块金属板铆接在一起,只需将两个平板线圈平行地放在铆钉两侧,通过电磁力对铆钉的相对挤压,就可以达到铆接的目的。这项新工艺已成功地用到波音747飞机机翼和波音767飞机机梁的制造工艺上。电磁成型还可用于地雷、手榴弹、子弹和导弹的弹头装配,具有成型均匀,安全可靠的特点。在计算机、仪表、医疗器械、汽车制造和电气装置等部门它也有广阔的应用前景。