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高強(qiáng)度不銹鋼板件因具有良好的耐腐蝕性能和力學(xué)性能而在汽車、船舶等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,是實(shí)現(xiàn)運(yùn)載工具輕量化、提升運(yùn)載性能的的一種重要金屬構(gòu)件。但其在傳統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)沖壓工藝下存在成形性能差,普遍存在回彈大、易開(kāi)裂等特征。電磁成形技術(shù)是一種高速率成形方法,能顯著提高金屬成形極限,被認(rèn)為是解決傳統(tǒng)沖壓成形問(wèn)題最有效的方法之一。然而,由于不銹鋼板件導(dǎo)電性能差,其在傳統(tǒng)電磁成形方式下,由于內(nèi)部所感應(yīng)產(chǎn)生的渦流較小而使得電磁力不足以使得工件發(fā)生足夠大的變形,且存在工件與凹模型腔貼模差的問(wèn)題。為此,本文提出一種基于強(qiáng)脈沖電磁力驅(qū)動(dòng)的高強(qiáng)度不銹鋼板件成形技術(shù),并采用脈沖強(qiáng)磁體技術(shù)設(shè)計(jì)高強(qiáng)度成形線圈從而顯著提高線圈的機(jī)械強(qiáng)度。該技術(shù)使用電導(dǎo)率高的銅板或者鋁板作為驅(qū)動(dòng)板,使其能夠產(chǎn)生足夠大的強(qiáng)脈沖電磁力驅(qū)動(dòng)凸模(沖頭)向下運(yùn)動(dòng)而迫使不銹鋼鋼板成形。該技術(shù)利用電磁成形高速率成形的優(yōu)勢(shì)同時(shí)又結(jié)合了傳統(tǒng)沖壓成形貼模性好的特點(diǎn),從而能夠顯著提高工件的成形質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,以316L不銹鋼材料作為研究對(duì)象,系統(tǒng)地開(kāi)展了相關(guān)的成形方案設(shè)計(jì)、成形過(guò)程多物理場(chǎng)分析、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)搭建以及成形實(shí)驗(yàn)研究。成形方案設(shè)計(jì)方面,通過(guò)對(duì)比不銹鋼板傳統(tǒng)電磁成形技術(shù),基于強(qiáng)脈沖電磁力驅(qū)動(dòng)成形技術(shù)不僅可以有效提高成形深度,而且可以解決與凹模側(cè)壁貼模性差的問(wèn)題,并提出采用多次放電的方案。成形過(guò)程多物理場(chǎng)分析方面,對(duì)基于強(qiáng)脈沖電磁力驅(qū)動(dòng)不銹鋼板驅(qū)動(dòng)成形中的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、結(jié)構(gòu)場(chǎng)等多物理場(chǎng)耦合過(guò)程進(jìn)行分析。借助有限元軟件COMSOL來(lái)仿真分析線圈的熱阻效應(yīng)、渦流效應(yīng)、驅(qū)動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)位移以及運(yùn)動(dòng)速度對(duì)工件成形的影響。仿真結(jié)果表明線圈的熱阻效應(yīng)對(duì)工件成形的影響微乎其微,可以忽略不計(jì);渦流效應(yīng)導(dǎo)致線圈電流峰值有所減小,時(shí)間常數(shù)減小,然而對(duì)工件成形有較小的阻礙作用;驅(qū)動(dòng)板運(yùn)動(dòng)位移以及運(yùn)動(dòng)速度也均是起阻礙作用,且與渦流效應(yīng)相比,兩者對(duì)線圈放電電流以及工件成形的影響更為明顯。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)搭建方面,為確保驅(qū)動(dòng)成形能產(chǎn)生足夠的電磁力,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件和脈沖強(qiáng)磁體設(shè)計(jì)思路分別對(duì)電源系統(tǒng)、成形線圈進(jìn)行了分析設(shè)計(jì),且按照傳統(tǒng)沖壓成形中模具的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)了模具,均滿足驅(qū)動(dòng)成形系統(tǒng)的要求。成形實(shí)驗(yàn)研究方面,在搭建的成形平臺(tái)系統(tǒng)基礎(chǔ)上開(kāi)展了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)單次放電實(shí)驗(yàn)研究壓邊力、放電電壓、放電電容、凸模質(zhì)量以及驅(qū)動(dòng)板厚度對(duì)工件成形的影響。研究發(fā)現(xiàn)壓邊力過(guò)小時(shí)工件容易起皺,而壓邊力過(guò)大時(shí)工件壓的過(guò)死不易成形,因此壓邊力存在一個(gè)最優(yōu)值;成形隨放電電壓增加而增加,但放電電壓會(huì)受到成形線圈強(qiáng)度和電源系統(tǒng)的限制,因此最好采用多次放電成形方法;當(dāng)驅(qū)動(dòng)板厚度均大于集膚深度且放電電壓不變時(shí),放電電容不僅僅影響放電電流和驅(qū)動(dòng)板所受電磁力的幅值,還影響其脈寬,放電電容越大,幅值和脈寬也越大,成形也越好;線圈的放電電流和驅(qū)動(dòng)板所受電磁力隨凸模的質(zhì)量增加而增加,但影響不大,而驅(qū)動(dòng)板的速度和動(dòng)能隨凸模的質(zhì)量增加而減小,且效果很明顯;當(dāng)驅(qū)動(dòng)板厚度很薄或者很厚時(shí),工件成形效果不好,很薄是因?yàn)轵?qū)動(dòng)板厚度小于集膚深度,磁場(chǎng)穿透了驅(qū)動(dòng)板,磁場(chǎng)利用率不高,而很厚是因?yàn)轵?qū)動(dòng)板質(zhì)量增加,其速度和動(dòng)能都會(huì)減小。