基于電磁高能率下的薄板材料成形極限的測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于材料機(jī)械性能領(lǐng)域，具體為電磁高能率下薄板材料成形極限的測 量裝置，為薄板材料高速率成形提供成形極限圖。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)成形極限理論，可知為了繪制出完整的成形極限圖，在測試過程中必須獲得 單向拉伸、平面應(yīng)變和雙向拉伸三種應(yīng)變狀態(tài)。傳統(tǒng)測量成形極限的方法是在平直無變形 的板料表面印制選定的、尺寸精確的網(wǎng)格或隨機(jī)斑點(diǎn)圖案，再采用Nakajima或Marciniak 方法對板料進(jìn)行變形直至破裂、停止試驗(yàn)。Nakazima試驗(yàn)法，其實(shí)質(zhì)是半球形剛性凸模脹 形試驗(yàn)。通過改變試件的寬度，使其側(cè)向約束改變從而得到從單拉到等雙拉的成形極限。 Marciniak方法，其實(shí)質(zhì)是平面剛性凸模脹形試驗(yàn)。但是由于受傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，凸模的 下行速度受到限制，這兩種方法只適合于常態(tài)下的成形極限測量。電磁高能率下，材料變形 的應(yīng)變率可高達(dá)10 3/s，不同于常態(tài)下的成形方法，常規(guī)的成形極限的測試已不能完全滿足 要求。
[0003] 針對電磁高能率下材料的成形極限測量，Seth、Golovashchenko、Dariani分別提 出了方案。Seth通過采用單一的平面螺線線圈，同種圓形坯料，不同的沖頭形狀獲得不同 的應(yīng)變狀態(tài)：采用軸對稱沖頭（導(dǎo)彈頭形狀）時，在沖頭頂部可以獲得近似雙向拉伸的應(yīng)變 狀態(tài)；采用楔形沖頭時，可以得到接近平面應(yīng)變狀態(tài)的變形。由于采用的板料撞擊沖頭的方 法，這樣對于強(qiáng)度硬度較大的材料如鈦合金則不易破裂，且需要更大的能量從而耗能大。
[0004] Golovashchenko通過采用平面螺旋線圈成形方形還料獲得雙向拉伸應(yīng)變狀態(tài)； 采用軌道線圈成形不同長寬比的長條坯料獲得單向拉伸及平面應(yīng)變狀態(tài)。Golovashchenko 的方法為了使變形均勻，獲得單拉應(yīng)變狀態(tài)與平面應(yīng)變狀態(tài)需要采用不同形式的線圈，增 加線圈制作成本。軌道線圈成形時長條坯料不易夾緊，且長條軌道之間由于電磁力相互作 用容易使軌道線圈失穩(wěn)。
[0005]Dariani采用不同的長寬比的長條還料及方形還料獲得不同應(yīng)變狀態(tài)。Dariani 是基于爆炸成形裝置而設(shè)置長條坯料及方形坯料的。
[0006] 為了能夠準(zhǔn)確的測量出電磁高能率下薄板材料的成形極限，考慮到不同的板料形 狀不會影響線圈所感應(yīng)的渦流分布。本實(shí)用新型提出采用單一螺旋線圈，不同的坯料形狀 以獲得不同的應(yīng)變狀態(tài)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型提供一種基于電磁高能率下的薄板材料成形極限的測量裝置，可以有 效解決上述問題。
[0008] 本實(shí)用新型提供一種基于電磁高能率下的薄板材料成形極限的測量裝置，包括：
[0009] 脹形模具，包括上模和下模，所述上模具有一凹形空間；
[0010] 驅(qū)動線圈，設(shè)置于所述下模中；
[0011] 驅(qū)動源，與所述驅(qū)動線圈電連接，所述驅(qū)動源包括AC電源以及與所述AC電源并聯(lián) 的電容器；以及
[0012] 驅(qū)動片，具有一中心孔；
[0013] 其中，所述上模和所述下模用于夾持所述薄板材料，所述驅(qū)動片設(shè)置于驅(qū)動線圈 的上表面。
[0014] 進(jìn)一步的，所述驅(qū)動線圈采用平面螺旋線圈。
[0015] 進(jìn)一步的，所述薄板材料為方形板料或圓形板料。
[0016] 進(jìn)一步的，所述薄板材料為方形板料，且具有兩個關(guān)于所述方形板料中心軸對稱 的半圓形孔，兩個半圓形孔沿中心軸的距離為D，所述半圓形孔的半徑為1/2D，每一半圓形 孔的兩端通過圓弧R5進(jìn)行光滑連接。
[0017] 進(jìn)一步的，所述薄板材料為方形板料，且具有四個關(guān)于所述方形板料中心對稱的 1/4圓形孔，相鄰兩個1/4圓形孔沿中心軸的距離為d，所述1/4圓形孔的半徑為R1，每一 1/4圓形孔的兩端通過圓弧R2和R3進(jìn)行光滑連接，每一 1/4圓形孔的直角端通過圓弧R4 進(jìn)行光滑連接。
[0018] 進(jìn)一步的，所述薄板材料為TC4欽合金或尚強(qiáng)鋼等尚電阻率材料。
[0019] 進(jìn)一步的，在雙向脹形時，所述驅(qū)動片采用AA5052鋁板；在單向拉伸及平面應(yīng)變 狀態(tài)實(shí)驗(yàn)時，采用T3紫銅板。
[0020] 本實(shí)用新型所述的電磁高能率下薄板材料成形極限的測量裝置，具有如下技術(shù)效 果：采用簡單的螺旋線圈，將脈沖電磁成形的方法與成形極限曲線的傳統(tǒng)測量方法結(jié)合在 一起并通過專業(yè)的應(yīng)變分析軟件ASAME得到薄板材料在高應(yīng)變率下的成形極限圖。從而為 薄板材料在實(shí)際的高能率下成形提供塑性性能的參考，也為學(xué)者研究高應(yīng)變速率下材料本 構(gòu)關(guān)系的變化提供參考。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電磁高能率下薄板成形極限的測量裝置成形前 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電磁高能率下薄板成形極限的測量裝置成形后 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3-5為不同的薄板材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖6為電磁高能率雙向拉伸應(yīng)變狀態(tài)下TC4鈦合金板材的成形極限。
[0025] 圖7為電磁高能率單向拉伸應(yīng)變狀態(tài)下TC4鈦合金板材的成形極限。
[0026] 圖8為電磁高能率平面應(yīng)變狀態(tài)下TC4鈦合金板材的成形極限。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂?所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對本實(shí)用新型的限定。另外還需要說 明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0028] 請參照圖1，本實(shí)用新型提供一種基于電磁高能率下的薄板材料14成形極限的測 量裝置100,包括：
[0029] 脹形模具10,包括上模101和下模102,所述上模101具有一凹形空間；
[0030] 驅(qū)動線圈11，設(shè)置于所述下模102中；
[0031] 驅(qū)動源12,與所述驅(qū)動線圈11電連接，所述驅(qū)動源12包括AC電源121以及與所 述AC電源121并聯(lián)的電容器123;以及
[0032] 驅(qū)動片13,具有一中心孔131;
[0033] 其中，所述薄板材料14夾持設(shè)置于所述上模101和所述下模102之間，所述驅(qū)動 片13設(shè)置于所述薄板材料14靠近所述驅(qū)動線圈11的表面，所述薄板材料14表面印制密 排的網(wǎng)格。所述上模101可以封閉結(jié)構(gòu)或開口結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述上模102的內(nèi)緣為圓弧 形，以降低后續(xù)薄板材料14形變時的阻礙。進(jìn)一步的，采用帶孔的環(huán)氧樹脂板15墊高所述 薄板材料14,所述環(huán)氧樹脂板15的高度等于所述驅(qū)動片13的高度。
[0034] 所述驅(qū)動線圈11采用平面螺旋線圈，其中單