电磁成形技术及应用
电磁成形
A
3
二.电磁成形原理及设备
原理
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。
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4
原理
电液成形与电磁成形相比，除了放电原件不同外，其余都是相
同的，电液成形的放电原件是水介质中的电极，而电磁成形的
放电原件是空气中的线圈。 A
获取高密度粉末冶金
制品的有效方法。
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五、电磁成形工艺应用及前景 应用前景
目前电磁成形工艺在航空航天工业的应用情况好于一般工业。 这主要是航空航天工业大量使用铝合金，而电磁成形适合应 用于铝合金等高导电性的材料。在其他行业(如汽车行业、仪 表行业、玩具行业)中，电磁成形也有非常重要的应用。 功能陶瓷电磁粉末压制为电磁成形技术在功能陶瓷行业、敏 感元件和传感器行业可开辟广阔的应用前景。
➢毛坯几何形状：感应电流通路。
➢模具：
1）、模膛形状应与成形件相应部分的形状、尺寸相同，并设足够的排 气孔；
2）、模具的材料取决于成形零件的形状、厚度和材料的力学性能；
3）、模具选材时，应尽量避免使用导电性能好的材料。
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四、电磁成形工艺设计要点
随着电磁成形技术的不断完善以及电磁成形设备的不断改进和提
高，电磁成形工艺将在众多工业领域得到越来越广泛的应用。
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➢工作线圈：
为满足电磁成形工艺要求，线圈应具备一下特点： 1）、可高效率地把电能转变成毛坯塑性变形功； 2）、具有足够的强度及可考的绝缘性； 3）、适宜的放电频率； 4）、必要的冷却。
➢设备能量
一般可采用下式进行设备能量的估算：
电磁脉冲成形加工技术
02 电磁脉冲成形加工技术原 理
电磁脉冲产生
高压电源
通过高电压产生电场，使空气或 其他介质中的自由电荷发生位移，
形成电流。
脉冲形成网络
利用电阻、电容等元件组成的网络， 将高压电源产生的电流进行调制， 形成具有特定波形和参数的脉冲电 流。
脉冲变压器
将高压电源产生的电压进行升压， 以满足加工需求。
脉冲传播与成形
例如，在微电子制造中，电磁脉冲成形加工技术可以实现微电子器件的高效、高精度制造和加工。这种加工方式可以显著提 高微电子器件的性能和可靠性，因此在微电子制造领域得到了广泛应用。
04 电磁脉冲成形加工技术的 优势与挑战
技术优势
高精度加工
高效能
电磁脉冲成形加工技术能够实现高精度的 材料加工，满足各种复杂形状和结构的制 造需求。
电磁波作用于加工材料时，产生迅速 的加热效应，使材料局部温度升高。
02
材料变形
随着温度升高，材料发生热膨胀和热 传导，导致局部区域产生变形。
பைடு நூலகம்01
加工精度
利用电磁波的聚焦和精确控制技术， 可以实现高精度的微细加工和纳米级 加工。
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03
材料去除
当材料达到熔点或沸点时，部分或全 部材料会汽化或熔化，形成小颗粒被 气流带走或被液体冲刷掉。
塑料材料的电磁脉冲打标
总结词
高精度、高效率、非接触
详细描述
电磁脉冲打标利用高能电磁脉冲瞬间加热塑料材料，使其表 面发生物理或化学变化，形成永久性的标记。该技术具有高 精度、高效率、非接触的特点，广泛应用于电子、医疗器械 、食品包装等领域的产品标识和追溯。
微纳结构制造的电磁脉冲处理
总结词
精细加工、高精度控制、低成本
材料成型及控制工程中的电磁辅助成型技术研究
材料成型及控制工程中的电磁辅助成型技术研究随着科技的不断进步，材料成型及控制工程领域也在不断发展。
其中，电磁辅助成型技术作为一种新兴的材料成型方法，正在引起广泛关注。
本文将探讨电磁辅助成型技术在材料成型及控制工程中的研究进展和应用前景。
首先，我们来了解一下电磁辅助成型技术的基本原理。
电磁辅助成型技术是利用电磁场对材料进行加热或加工的一种方法。
通过在材料周围或内部施加电磁场，可以改变材料的温度分布、相变行为和力学性能，从而实现对材料的精确控制和成型加工。
电磁辅助成型技术具有加热速度快、能量利用率高、成型精度高等优点，被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域。
在金属材料成型方面，电磁辅助成型技术可以提高金属的塑性变形能力和成形质量。
例如，在金属锻造过程中，通过施加电磁场，可以改善金属的流动性和变形行为，减少成形过程中的裂纹和缺陷。
此外，电磁辅助成型技术还可以用于金属的热处理和表面改性，提高金属材料的性能和耐久性。
在陶瓷材料成型方面，电磁辅助成型技术可以改善陶瓷材料的成型性能和致密度。
传统的陶瓷成型方法往往需要高温烧结才能获得高致密度的陶瓷制品，而电磁辅助成型技术可以在较低温度下实现高致密度的陶瓷成型。
通过施加电磁场，可以促进陶瓷颗粒的烧结和结合，提高陶瓷的致密度和力学性能。
在复合材料成型方面，电磁辅助成型技术可以改善复合材料的界面结合和性能分布。
复合材料由不同的材料组成，其性能往往受到界面结合的影响。
通过施加电磁场，可以调控复合材料界面的结合强度和分布，提高复合材料的力学性能和耐久性。
除了在材料成型方面的应用，电磁辅助成型技术还可以用于材料的微观结构调控和性能优化。
通过调节电磁场的参数和作用方式，可以改变材料的晶体结构、相变行为和物理性能。
例如，通过施加电磁场，可以调控材料的晶粒尺寸和取向，提高材料的强度和韧性。
此外，电磁辅助成型技术还可以用于材料的表面改性和功能化，实现材料的多功能化和智能化。
总之，电磁辅助成型技术作为一种新兴的材料成型方法，在材料成型及控制工程中具有广阔的应用前景。
浅谈汽车制造中电磁成形技术应用分析
依据 匝数 ， 平板 线圈可分 为单匝 、 多 匝两种类型 ， 我们 主要 对单 匝线 圈的应 用进行介 绍 。 在各类 线圈结 构 中， 单 匝线圈的 结构最为 简单 ， 既 可以一 一 根 高导 电 率的 金属棒做 成 单棒 线圈 ， 也 可 以切 除 多余 部 分的厚 金属 板制 成 ， 还可 以 由截 面为 矩形 的长导 线经 多次弯 曲后 做成 不规 则形状 ， 用 途 不同结 构也 不尽相 同 。 在 板料 弯曲成 形 中 ， 回弹是最 为常 见的 缺陷 ， 同时也是 弯 曲工 艺的技术难 点， 若 采用传 统弯 曲工艺 ， 往往 需要反 复试模 ， 而 应用单棒 线 圈则可有效 控制 回 弹， 在放 电能量 达 到一定 值 时， 工 件的 回弹量 可为 零 ， 不仅 操作 简单 ， 而 且 可以 取得 非常 理想 的效 果 。 ３ ． ３ 汽 车覆 盖件 制造 中 电磁 复合 冲压成 形 的应用
周 期不 超过 ５ 秒， 满足 汽车 制造 业批 量生 产对 于 工作效 率 的实 际需 求 。 ３ ４ 电磁 复合 冲压成 形对材 料成 型性 能的 影响 在金属 成形过程 中， 其 成形 范围主要 受到两 方面限制 ， 一 是起皱 问题 ， ： ＝ 是 缩 颈和撕裂 问题 。 在普通 金属 成形工艺 中， 铝 合金 的成形 范围相 对狭 窄 ， 原 因在 于 其撕裂严 重 ， 起 皱 与回弹 明显。 而在应用 电磁成 形技术 后 ， 铝合金 的成形 范 围 可得到有 效提 升 ， 缩颈 、 撕裂与 起皱 问题 也会得 到有 效解决 。 试验 结果表 明 ， 在 不 致破裂 的情 况下 ， 应用 传统 冲压 模 具与 润滑 ， 铝台 金板最 高可 成形４ ． ４ ｃ ｍ， 将 电磁成 形 线圈安 装在 相 同的成 形设 备上 后 ， 铝 合金板 最 高可成 形６ ． ４ ｃ ｍ， 即成 形 极 限提升 ４ ７ ％。 结语
铝合金电磁脉冲成形技术
铝合金电磁脉冲成形技术引言铝合金电磁脉冲成形技术是一种先进的铝合金成形方法，通过利用电磁力来改变金属的形状。
它在制造业中具有重要的应用，可以提高产品质量和生产效率。
本文将详细介绍铝合金电磁脉冲成形技术的原理、应用以及发展前景。
原理铝合金电磁脉冲成形技术是利用电磁感应原理和电磁脉冲的力学效应来改变铝合金的形状。
当通过导线通电时，会在导线附近产生电磁场。
如果导线周围有导电材料，电磁场将引起导电材料中的涡流，涡流产生的电磁力将使材料发生位移和变形。
通过控制电磁力的大小和方向，可以实现对铝合金的精确成形。
应用领域铝合金电磁脉冲成形技术在制造业中有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：1. 航空航天航空航天领域对材料的要求非常高，铝合金电磁脉冲成形技术可以用于制造航空航天部件，如飞机翼、发动机外壳等。
这种成形方法可以提高零件的精度和强度，减少材料的浪费。
2. 汽车制造铝合金电磁脉冲成形技术可以应用于汽车制造，用于制造车身结构和零部件。
相比传统的压铸和锻造方法，电磁脉冲成形技术可以提供更好的材料流动性和成形性，从而获得更高的产品质量和生产效率。
3. 电子产业在电子产业中，铝合金电磁脉冲成形技术可以用于制造散热器、电池外壳等部件。
这种成形方法可以实现复杂形状的制造，提高产品的散热性能和结构强度。
4. 医疗器械铝合金电磁脉冲成形技术在医疗器械制造中也有应用，可以制造出复杂形状的器械部件，如人工关节、骨板等。
电磁脉冲成形技术可以精确控制材料的形状，满足医疗器械对精度和质量的要求。
技术发展前景铝合金电磁脉冲成形技术正不断发展，未来具有广阔的应用前景。
以下是一些可能的技术发展方向：1. 工艺改进目前的铝合金电磁脉冲成形技术还存在一些局限，如成形速度较慢、耗能较大等。
未来的发展可以通过改进工艺参数和设备结构，提高成形速度和效率，减少能量损耗。
2. 新材料应用随着新材料的不断涌现，铝合金电磁脉冲成形技术可以应用于更多的材料类型，如镁合金、高温合金等。
电磁成形原理的应用
电磁成形原理的应用1. 电磁成形简介•电磁成形是一种利用电磁力将金属材料加工成所需形状的方法。
•电磁成形是一种非接触成形方法，可以避免传统加工方式中的切削、压力等问题。
•电磁成形可以应用于金属件的局部成形、表面修复以及复杂曲面的成形。
2. 电磁成形原理•电磁成形原理是基于安培环路定律和洛伦兹力定律。
•当通过金属材料通以电流时，会在金属表面产生磁场。
•通过激磁线圈产生的磁场可以通过改变电流的大小和方向来调节。
•当金属材料处于磁场中时，磁场中的磁力线与金属表面交互作用，形成电磁力。
3. 电磁成形的优势•高速成形：相比传统加工方式，电磁成形具有快速和高效的特点。
•节能环保：电磁成形不需要切削或压力，减少了能源消耗和材料浪费。
•精确控制：通过调节电流大小和方向，可以实现对成形过程的精确控制。
•不影响材料性质：电磁成形不会改变金属材料的物理性质和化学组成。
4. 电磁成形的应用领域4.1 航空航天领域•电磁成形可以应用于航空航天领域中的飞机结构件的成形。
•通过电磁成形可以制造出复杂曲面的薄板零件，提高飞机的结构强度和流线型。
4.2 汽车制造领域•电磁成形可以应用于汽车制造领域中的车身板件成形。
•通过电磁成形可以快速成形汽车车门、车顶等零部件，减少制造周期和生产成本。
4.3 电子产品制造领域•电磁成形可以应用于电子产品制造领域中的外壳成形。
•通过电磁成形可以制造出薄型、轻型的电子产品外壳，提高产品的外观和质感。
4.4 器械制造领域•电磁成形可以应用于器械制造领域中的零件成形。
•通过电磁成形可以制造出精密的医疗器械零件，提高器械的精度和可靠性。
5. 电磁成形的发展趋势•电磁成形技术在工业领域的应用逐渐增多。
•随着科技的不断发展，电磁成形的控制精度和成形速度将进一步提高。
•电磁成形将更加智能化，通过自动化控制和人工智能技术的应用，实现自动化的生产。
6. 总结•电磁成形是一种应用电磁力进行金属件成形的方法。
•电磁成形具有高速成形、节能环保、精确控制等优势。
电磁成形现状及其发展
电磁成形现状及发展【摘要】电磁成形工艺是一种新兴的高能率成形技术，在工业生产中应用十分广泛。
本文介绍了电磁成形在国内外的发展现状及电磁成形在管材成形、平板件成形等方面的应用，并阐述了怎样用有限元方法精确求解电磁成形过程。
最后提出了电磁成形存在问题及解决办法，展望了电磁成形的应用前景。
关键词：电磁成形；管材成形；平板件成形；有限元方法前言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[1][2]。
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。
电磁成形可广泛应用于平板成形、板材冲裁、冲孔、管材电磁胀形和缩径、翻边和连接、压印和成形、多工序复合成形、组装件的装配、粉末压实、电磁铆接、电磁焊接及放射性物质的封存等，对一些特殊零件是优先选用的成形方法。
如大型构件的精密校形、膜片无毛刺冲裁、复杂外形管件加工、导弹卡箍成形、仪器舱校形、飞机透平发动机舱成形[3]、扭矩轴及连杆装配；汽车空气调节储存器、热交换器、万向接头架、凸轮、齿轮等与驱动轴或万向轴管的连接；熔断器、绝缘器等电子元件的装配；核工业中燃料棒的成形、核废料容器的密封；电磁铆接已被泛用于波音737、747、767；而电磁粉末压制为电磁成形技术在功能陶瓷行业、敏感元件和传感器行业又开辟了广阔的应用前景。
电磁成形是利用磁场力使金属坯料变形的高速率成形方法。
因为在成形过程中载荷以脉冲的方式作用于毛坯，因此又称为磁脉冲成形。
电磁成形理论研究主要包括磁场力分析和磁场力作用下工件的变形分析，以及高速率条件下材料成形性的研究等。
电磁成形技术在材料加工领域的应用
2013-10-31
电磁成形技术在材料加工领域的应用
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电磁成形技术的发展 电磁成形技术的原理
电磁成形技术的特点
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电磁成形技术的应用·
实例：电磁冲击控制焊接应力变形 总结与展望
电磁成形技术的发展
电磁成形技术是利用电磁力使金属产生塑性变形的技 术。 电磁成型技术自20世纪60年代问世以来，得到了美、 日等国的高度重视，并在很多尖端技术领域得到了应用。 我国对电磁成型技术的研究比较落后，但也取得了一定的 成果。如今，发达国家制造的电磁成型机均已系列化、标 准化。 当前，电磁成形技术的理论研究主要分为四个部分： 等效RLC回路研究、有限元计算研究、通用软件耦合场数 值模拟研究和高速率电磁成形材料成形性研究，并提出了 许多新的计算方法和理论。 电磁成型技术向着更精、更省、更净的方向发展，以 达到高效率随焊锤击法、随焊冲击碾压 法等都会影响焊缝表面质量。
随焊冲击碾压法与电磁冲击法试件焊缝对比
焊接残余应力 对比
从图中可以清 楚看到，经过电 磁冲击后纵向残 余应力峰值明显 降低，拉应力峰 值比常规焊时降 低了66%，拉应力 的范围变大，应 力分布更加平缓。
金相分析
由于电磁冲击法是在焊缝金属处于冷态时进行的，所以经过电磁冲击 后，焊接接头的组织是否有影响是值得注意的。
(6)导电性能差的 材料难于加工。导 电性好是电磁成型 材料的必要条件， 这也是限制电磁成 型应用的主要因素 之一。
特 点
(5)电磁成形方法是一 种绿色的加工方法，在 电磁成形过程中不会产 生废渣废液等污染 物，有利于环境的保护。
(3)成形精度高。电磁 成形时的电能可以精 确控制，工作线圈产 生的能量和对工件施 加的力的变化可控制 在总量的0.5%以内， 且加工重复性也高。
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电磁成形技术及应用
规模工业化应用的程度，但具有广阔的应用前景。
文章介绍了电磁成形技术的原理及发展状况，并介绍了在平板件成形以及粉末压制领域的应用。
关键词：电磁成形；平板件成形；粉末压制
电磁成形的基本原理就是电磁感应定律，由电磁感应定律可知变化的电场周围会产生变化的磁场，变化的磁场又会在其周围空间激发涡旋电场，处于此电场中的导体中就会产生感应电流，带电导体在变化的磁场中就会受到电磁力，电磁成形技术就是以此为动力作用在工件上，使工件发生变形。
由于工件发生变形的速度非常快，时间短，所以能够显著改善材料的塑性行为，并能减小回弹量及残余应力。
1 电磁成形技术的发展概况
20世纪20年代，研究人员在脉冲磁场实验中发现在磁场中用来成形的线圈会发生膨胀甚至破裂，这激发了研究人员对于电磁成形技术的研究。
从20世纪50年代末出现第一台电磁成形机后陆续出现各种能量的电磁成形机，电磁成形技术开始在航空航天，汽车等行业得到应用。
80年代后，电磁成型技术已经发展较为成熟并在欧美等发达国家开始广泛的应用，并且已经系列化、标准化。
目前，电磁成形技术已可应用于板料的冲压成形，管件的连接扩孔以及粉末压制等众多领域。
2 电磁成形在板材成形中的应用
对板材的电磁成形加工，其示基本原理如图1所示。
当储能电容器向成形线圈中放电时，线圈中就产生变化的电流，由电磁感应定律可知，变化的电流会在其周围空间产生变化的磁场，随着电容器的不断充放电，就在线圈周围空间将产脉冲磁场，脉冲磁场中的工件中就会感应出电流（涡流），工件就成为带电体，而处于急剧变化的磁场中的带电体会受到磁场力的作用，当该磁场力超过材料的屈服极限时，工件就会发生塑性变形，从而达到加工零件的目的。
2.1 电磁成形加工高强钢
随着全球汽车数量的不断增加，能源短缺、环境污染等一系列问题随之而来，采用高强度钢来使汽车轻量化已经成为目前汽车行业的发展趋势。
但高强度钢的屈服强度和抗拉强度都很高，在压力加工过程中容易出现破裂和回弹等现象，零件的形状尺寸也难以得到精确的控制。
因此，高强钢的加工成形技术已成为当前汽车行业急需解决的难点问题。
以目前汽车行业应用较多的烘烤硬化钢（BH钢）为例，从图2可以看出在高强度钢板在均匀变形阶段，通过电磁成形加工的零件应变值要大于准静态成形加工方式，这说明电磁成形技术能够提高这两种高强度钢的成形性能。
2.2 电磁成形加工镁合金
镁合金是一种密度低，强度高，电磁屏蔽性能好，减震抗震性能优良且无污染的金属材料，在航空航天、军事以及汽车等领域具有非常广阔的应用。
但镁合金的在常温下的塑性较差，难以加工成形，这大大限制了其在工程中的应用和发展。
通过图3可以看出镁合金板材通过电磁成形加工的成形极限要高于杯突实验条件下的，说明通过电磁成形加工也能提高镁合金板材的塑性变形能力。
3 电磁成形在粉末压制领域中的应用
如图4所示，储能电容器向线圈放电后，线圈中就产生一强脉冲电流，并在线圈的周围空间感应出一个变化的磁场，并在驱动片上激发感应涡流，同时这个感应涡流也在其周围空间感应出一个变化的磁场，感应涡流在两个磁场的综合作用下产生一个强大的电磁力，经过放大器放大后推动冲头实现粉末的压制。
在电磁压制过程中，脉冲电磁力在上层粉末尚未完全被压实时就以应力波的形式像下传递，制备的压坯密度分布更加均匀。
此外，由于电磁压制的压制速度要远高于传统的静压制，可明显提高压坯的密度和强度。
无镉中温银基钎料在焊接时的润湿性和填缝性能优异，且焊接接头的强度、塑性、导电性以及耐腐蚀性能优良，在微电子封装、航天、军工等行业中具有十分重要的应用价值。
将某无镉中温银基钎料的基础粉末在一定的放电电压及电容下，采用不同的平面螺旋线圈进行电磁压制和在压力机上进行压制（150 MPa）得到的压坯相对密度如图5所示。
从图中可以看到，通过选择合适的放电参数，可获得相对密度远高于在150 MPa静压力下所获得的压坯致密度。
4 展望
电磁成形技术具有单位能量小、效率高、材料微观变形均匀、成本低、加工质量好且无污染等优点。
电磁成形技术应用在高强度钢、镁合金的加工过程中，改善成形性能，提高成形极限；也可以在粉末压制过程中提高压坯的密度及分布的均匀性。
这些都顺应了当前工业领域的发展要求，随着电磁成形技术的越加成熟和完善，将在众多工业领域中得到越来越广泛的应用。
参考文献：
[1] 李春峰.高能率成形技术[M].北京：国防工业出版社，2001.
[2] 夏晓锋.高强钢板电磁成形实验研究[D].武汉：武汉理工大学，2011.
[3] 刘鹏.镁合金板材电磁成形实验研究[D].武汉：武汉理工大学，2008.
[4] 黄尚宇，常志华，田贞武，等.粉末低电压电磁压制的实验研究[J].塑性工程学报，2001，8（3）.。