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1、(10)申请公布号 CN 103978086 A (43)申请公布日 2014.08.13 CN 103978086 A (21)申请号 201410242448.4 (22)申请日 2014.05.28 B21D 26/14(2006.01) (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘 27 号 (72)发明人 徐俊瑞 崔俊佳 林启权 苏继爱 赵文娟 肖良红 刘洋 (54) 发明名称 一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件 的工艺 (57) 摘要 本发明公开了一种采用电磁预变成形技术加 工波纹状管件的工艺， 步骤如下 ： 步骤一 ： 安装管 件 ； 采用管件约束装。
2、置将管件固定好管件， 管件 约束装置与管件轴心重合， 将螺线管线圈置于管 件内部的需要成形的部位 ； 步骤二 ： 波纹管件的 放电成形 ； 螺线管线圈的充电电容器组的电容量 为 768-1152F， 关闭放电控制开关， 电容器组通 过螺线管线圈放电 ； 引起管件的胀形变形， 形成 波纹。 本发明具有如下的技术效果， 1、 采用电磁预 变成形技术加工波纹状铝合金吸能管件， 方法简 便， 易于操作， 且成形速度快， 节约成本。 2、 可有效 控制波纹的形状与尺寸， 对吸收能量需要的适应 性更加灵活 ； 3、 可使材料在胀形部分与波谷位置 的屈服强度产生明显的差异， 使管件在轴向强度 大小分布不同，。
3、 变形模式可控 ； 4、 可明显提高薄 壁圆管的能量吸收效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103978086 A CN 103978086 A 1/1 页 2 1. 一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 其特征在于 ： 步骤如下 ： 步骤一 ： 安装管件 ； 采用管件约束装置将管件固定好管件， 管件约束装置与管件轴心 重合， 将螺线管线圈置于管件内部的需要成形的部位 ； 步骤二 ： 波纹管件的放电成形 ； 螺线管线。
4、圈的充电电容器组的电容量为 768-1152F， 关闭放电控制开关， 电容器组通过螺线管线圈放电 ； 引起管件的胀形变形， 形成波纹， 波纹 的成形时间约为 200s。 步骤三 ： 将螺线管线圈取出， 再将管件约束装置取下， 即得波纹管件。 2. 根据权利要求 1 所述的一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 其特征 在于 ： 波纹之间的距离， 通过螺线管线圈递进的位移控制和调节。 3. 根据权利要求 1 所述的一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 其特征 在于 ： 波纹的高度， 通过控制螺线管线圈的充电电容器组的电容量的放电能量调节。 4. 根据权利要求 1 所述的一种采用。
5、电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 其特征 在于 ： 波纹的宽度， 通过螺线管线圈的线圈的匝数调节。 5. 根据权利要求 1 所述的一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 其特征 在于 ： 所述螺线管线圈的导线的截面积为 3mm5mm， 匝数为 3 匝以上。 6. 根据权利要求 1 至 5 所述的一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 其 特征在于 ： 所述的管件为薄壁铝合金管件。 权 利 要 求 书 CN 103978086 A 2 1/3 页 3 一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺 技术领域 0001 本发明涉及金属结构加工技术领域， 具体为一种采用电磁预变成。
6、形技术加工波纹 状铝合金吸能管件工艺。 背景技术 0002 金属薄壁构件作为缓冲吸能元件， 广泛应用于汽车、 轮船和飞机等几乎所有交通 工具的碰撞动能耗散系统中。 金属薄壁构件主要是靠自身的塑性变形来吸收车辆碰撞中的 冲击动能， 在受到撞击载荷的作用时， 其破坏模式稳定， 能以可控制的方式通过本身的塑性 变形来吸收和消耗能量， 并产生一定的压溃行程， 从而达到吸收车辆的动能， 降低车辆减速 度的目的。 从吸能性方面考虑， 可将轴向载荷作用下的薄壁结构的变形模式分为三类 ： 渐进 叠缩变形、 Euler 变形和混合变形模式， 主要区别是形成塑性铰的变形机制不同。薄壁圆管 是一类结构形式简单， 应。
7、用广泛的能量吸收结构， 受到广泛关注， 相关的研究工作也开展得 最早， 也比较深入。圆管根据材料及几何尺寸的不同， 变形模式有以下几类 ： 轴对称变形模 式(也称为圆环变形模式或者手风琴变形模式)、 非轴对称变形模式(也称为钻石变形模式 或者 Yoshimura 模式 )、 混合变形模式及欧拉变形模式。轴向压缩载荷作用下， 在壁厚与管 径比较小时圆管发生非轴对称的钻石变形模式 ； 而壁厚与管径之比较大时圆管发生轴对称 变形模式或者混合变形模式 ； 而细长圆管则产生整体欧拉失稳变形模式。 但是， 薄壁圆管能 量吸收效率不够高， 满足不了某些领域的需求。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种。
8、采用电磁预变成形技术加工管件工艺以及生产的波纹 状铝合金吸能管件， 从而解决目前使用的薄壁圆管能量吸收效率不够高的问题。 0004 本发明的技术方案是， 一种采用电磁预变成形技术加工波纹状管件的工艺， 步骤 如下 ： 0005 步骤一 ： 安装管件 ； 采用管件约束装置将管件固定好管件， 管件约束装置与管件 轴心重合， 将螺线管线圈置于管件内部的需要成形的部位 ； 0006 步骤二 ： 波纹管件的放电成形 ； 螺线管线圈的充电电容器组的电容量为 768-1152F， 关闭放电控制开关， 电容器组通过螺线管线圈放电 ； 引起管件的胀形变形， 形 成波纹， 波纹的成形时间约为 200s。 0007。
9、 波纹之间的距离， 通过螺线管线圈递进的位移控制和调节。 0008 波纹的高度， 通过控制螺线管线圈的充电电容器组的电容量的放电能量调节。 0009 波纹的宽度， 通过螺线管线圈的线圈匝数调节。 0010 所述螺线管线圈的导线的截面积为 3mm5mm， 匝数为 3 匝以上。 0011 所述的管件为薄壁铝合金管件。 0012 本发明具有如下的技术效果， 1、 采用电磁预变成形技术加工波纹状铝合金吸能管 件， 方法简便， 易于操作， 且成形速度快， 节约成本。2、 可有效控制波纹的形状与尺寸， 对吸 说 明 书 CN 103978086 A 3 2/3 页 4 收能量需要的适应性更加灵活 ； 3、。
10、 可使材料在胀形部分与波谷位置的屈服强度产生明显的 差异， 使管件在轴向强度大小分布不同， 变形模式可控 ； 4、 基于电磁成形预变形的铝合金管 件， 可明显提高薄壁圆管的能量吸收效率。 如本发明的一个实施例中， 一种铝合金管件在放 电电压为2600kv下胀形， 然后在径向速度为200mm/min下压溃， 压缩行程为39mm， 其吸能量 为 41.65J， 比相同实验条件下的未膨胀管 31.59J 高出 31.8。 附图说明 0013 图 1 是本发明采用电磁预变成形技术加工波纹状管件工艺的装置图。 0014 图 2 是本发明螺线管线圈置于管件内部后的剖面图。 0015 图 3 是本发明 3 。
11、匝线圈螺线管线圈电磁成形预变形一个波纹原理示意图。 0016 图 4 本发明 3 匝线圈螺线管线圈电磁成形预变形二个波纹原理示意图。 0017 图 5 本发明 4 匝线圈螺线管线圈电磁成形预变形一个波纹原理示意图。 0018 图 6 本发明 5 匝线圈螺线管线圈电磁成形预变形一个波纹原理示意图。 0019 图 7 本发明螺线管线圈电路图。 具体实施方式 0020 下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 0021 如图1、 图2、 图7所示， 采用电磁预变成形技术加工波纹状铝合金吸能管件的成形 装置， 它包括螺线管线圈 1， 管件 2 为铝合金材料薄壁圆管， 管件约束装置 3， 管件约束装置 。
12、3 装在底座 4 上， 螺线管线圈 1 装在线圈导杆 5 上， 导杆 5 装在导杆导入装置 6 上。 0022 管件约束装置 3 置于管件 2 的两个端部， 采用两侧的端部约束， 可简化成形装置， 无需螺栓、 螺杆、 压板等固定约束装置， 提高成形装配的效率。螺线管线圈 1 由导线逐次缠 绕多圈构成， 相邻导线之间用高压绝缘材料隔开， 所述的螺线管线圈1是在管线圈L的两端 串联放电控制开关 K、 电阻 R、 整流器 Z、 变压器 P， 充电电容器组 C 一端接在电控制开关 K 与 电阻 R 之间， 另一端接在管线圈 L 的另一端。 0023 实施例 1， 无间距波纹管件的放电成形如图 3、 图。
13、 4 所示。 0024 步骤一 ： 安装管件 ； 将管件 2 置于管件约束装置 3 中进行固定， 所述的管件 2 为薄 壁铝合金管件， 壁厚度1.2mm， 保证管件约束装置3与管件2轴心重合， 通过线圈导杆5将 螺线管线圈 1 置于管件 2 要胀形的部位。 0025 步骤二 ： 螺线管线圈 1 的匝数为 3， 充电电容器组 C 的电容量为 768-1152F， 电阻 R 为 0.01-0.03， 整流器 Z 参数为反偏压 50kV/ 平均电流不小于 3.5A， 变压器 P 参数为 220V-8kV， 关闭放电控制开关 K， 电容器组 C 通过螺线管线圈 1 放电， 放电电压为 1000-350。
14、0V， 波纹的成形时间约为 200s。通过线圈导杆 5 将螺线管线圈 1 置于薄壁圆形 铝合金的管件 2 内， 当螺线管线圈 1 通过强脉冲电流时， 线圈空间就产生均匀的强脉冲磁 场， 同时在铝合金管件 2 内表面产生感应电流即涡流， 此感应电流在空间产生感应脉冲磁 场。在放电瞬间， 管件 2 内表面的感应电流与螺线管线圈 1 内的放电电流流动方向相反， 是 磁力线密集于螺线管线圈1和管件2之间的缝隙内， 密集的磁力线具有扩张特性， 因而管件 2 内表面受到一个沿径向向外的冲击压力作用。当管件 2 受力达到屈服点时， 将会引起管 件 2 的胀形变形， 从而形成一个波纹宽度 A 为约 10mm 。
15、的波纹。固定约束装置和管件不动， 说 明 书 CN 103978086 A 4 3/3 页 5 将螺线管线圈1以递进的方式在管件2内向前推进， 到第二个波纹预定位置后， 重复执行上 述过程， 形成第二个波纹。可通过线圈导杆 5 将螺线管线圈 1 不断的递进， 实现多个等间距 波纹的成形。 0026 步骤三 ： 将螺线管线圈 1 取出， 再将管件约束装置 3 取下， 即得的波纹管件。 0027 实施例 2， 不同间距波纹管件的放电成形。 0028 步骤一， 同实施例 1 0029 步骤二 ： 通过调整线圈导杆5对螺线管线圈1的递进量， 加工制成不同间距波纹管 件， a 为波纹之间的间距。关闭放电。
16、控制开关 K， 电容器组 C 通过螺线管线圈 1 放电， 参数与 实施例 1 相同， 在电磁力的作用下， 形成一个波纹。保证管件约束装置 3 和管件 2 不动， 螺 线管线圈 1 在管件 2 内部递进较大距离， 波纹之间的间距增加， 从而形成不同间距的波纹。 通过不断调整螺线管线圈 1 的递进量， 在管件 2 形成不同间距的波纹。 0030 步骤三 ： 同实施例 1。 0031 实施例 3， 不同波纹宽度管件放电成， 如图 5、 图 6 所示。 0032 步骤一， 同实施例 1 0033 步骤二， 需要增加管件波纹宽度可以通过增加螺线管线圈 1 线圈匝数实现， A 为波 纹的宽度， 图 5 中。
17、线圈匝数为 4、 图 6 中圈匝数为 5。关闭放电控制开关 K， 电容器组 C 通过 螺线管线圈 1 放电， 参数与实施例 1 相同， 管件 2 在电磁力的作用下成形可成形宽度较宽的 波纹。 0034 步骤三 ： 同实施例 1。 0035 本发明在薄壁圆形管件上成形波纹， 波纹个数、 宽度、 高度、 间距等具体尺寸参数 的调整和匹配对整个装置吸能效果有很大影响， 具体数值根据实际冲击能量具体情况而 定。 0036 螺线管线圈 1 的形状、 尺寸、 大小、 匝数可根据实际成形需要制定。 0037 管件 2 上成形波纹之间存在波谷， 胀形部分在电磁成形的高应变速率下屈服强度 明显提高， 而波谷强度较低， 当铝合金管件发生轴向碰撞时， 在波谷处发生叠缩变形， 且基 于电磁成形的铝合金管件， 可明显提高薄壁圆形管件的能量吸收效率。 0038 本发明所采用的装置特征不受上述实例的限制。 说 明 书 CN 103978086 A 5 1/4 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103978086 A 6 2/4 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103978086 A 7 3/4 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103978086 A 8 4/4 页 9 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103978086 A 9 。