一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，屬于用于把金屬零件或制品或金屬零件與非金屬零件的簡單裝配或拆卸的機械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁脈沖成形是利用脈沖磁場力驅(qū)動板材或管材變形的零件成形制造技術(shù)。在成形過程中，工件變形速率達到幾十一一幾百米/秒，因此，磁脈沖成形屬于典型的高速率成形技術(shù)之一。磁脈沖成形得到廣泛的應(yīng)用，具有如下技術(shù)優(yōu)勢:1)變形速率高，難變形材料成形極限顯著提高；2)使用單面模具，模具結(jié)構(gòu)簡單；3)工藝參數(shù)簡單，室溫成形，成形精度高，首末件尺寸一致性好。鑒于上述成形技術(shù)特點，磁脈沖成形技術(shù)適合于小批量、多樣化的生產(chǎn)需求，易于進行自動化生產(chǎn)。
[0003]磁脈沖成形系統(tǒng)主要包括磁脈沖成形設(shè)備一一用于儲存和釋放電能，線圈一一是主要成形加工工具、用于實現(xiàn)電能向磁場能和變形機械能轉(zhuǎn)化，工件一一被加工部分、用于實現(xiàn)加工目的。磁脈沖成形技術(shù)的加工能力主要取決于磁脈沖成形設(shè)備能量水平、線圈壽命和放電回路系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。其中，線圈是主要因素，在磁脈沖成形加工過程中，它承受作用于變形工件的等值、反方向的脈沖作用力、焦耳熱作用，因此需要足夠的結(jié)構(gòu)強度和散熱能力，否則在批量生產(chǎn)過程中，脈沖大電流通過線圈產(chǎn)生的焦耳熱累積，導(dǎo)致線圈產(chǎn)生足夠的溫升，如幾十次連續(xù)充放電后，線圈從室溫升高到150攝氏度。如沒有采取有效的措施強制冷卻，使線圈溫度降低到允許范圍內(nèi)，則線圈絕緣材料會失效、線圈會損壞。
[0004]目前，在磁脈沖成形技術(shù)研究中，每天幾十次的放電成形加工，僅通過線圈自身散熱即可達到降溫要求。而在脈沖強磁場領(lǐng)域，通常把線圈置于液氮等冷卻介質(zhì)中降溫冷卻，但這種方式不適于磁脈沖成形生產(chǎn)要求。目前，輕量化、多功能化結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)需要對磁脈沖成形技術(shù)提出新要求，即需要該技術(shù)具備快速反應(yīng)特點，同時又要滿足小批量、多樣化的要求。因此，除了強度、能量轉(zhuǎn)化效率等要求外，還需要線圈克服焦耳熱導(dǎo)致的系列問題。否貝1J，持續(xù)磁脈沖成形加工過程產(chǎn)生的快速溫升將將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度、絕緣能力降低，進而導(dǎo)致線圈失效和損毀，最終使成形生產(chǎn)鏈條破壞。因此，急需發(fā)明新的線圈結(jié)構(gòu)，以滿足上述生產(chǎn)對線圈的技術(shù)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，以解決由于脈沖大電流通過線圈產(chǎn)生的焦耳熱累積，高溫導(dǎo)致線圈的絕緣材料失效，從而使線圈損壞，難以適用于批量生產(chǎn)的問題。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，它包括匝線、匝線用絕緣套和絕緣加固套，所述匝線從上到下纏繞形成筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部為線圈加工區(qū)，所述芯軸位于匝線內(nèi)并與匝線間隙設(shè)置，管坯設(shè)置在芯軸和匝線之間的間隙內(nèi)，匝線上套裝有匝線用絕緣套，匝線外套裝有絕緣加固套，所述絕緣加固套內(nèi)加工有多條冷卻通道，每條冷卻通道從上至下貫通絕緣加固套的縱向長度。
[0008]一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，它包括匝線、匝線用絕緣套和絕緣加固套，所述匝線從上到下纏繞形成筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部為線圈加工區(qū)，所述芯軸位于匝線內(nèi)并與匝線間隙設(shè)置，管坯設(shè)置在芯軸和匝線之間的間隙內(nèi)，匝線上套裝有匝線用絕緣套，Bi線外套裝有絕緣加固套，所述絕緣加固套內(nèi)加工有至少一條冷卻通道，冷卻通道沿絕緣加固套的圓周方向設(shè)置。
[0009]一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，它包括匝線、匝線用絕緣套和絕緣加固套，所述匝線從上到下纏繞形成筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部為線圈加工區(qū)，所述芯軸位于匝線內(nèi)并與匝線間隙設(shè)置，管坯設(shè)置在芯軸和匝線之間的間隙內(nèi)，匝線上套裝有匝線用絕緣套，匝線外套裝有絕緣加固套，匝線內(nèi)加工有空腔，匝線的空腔為冷卻通道。
[0010]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0011]本發(fā)明為內(nèi)嵌冷卻通道的線圈結(jié)構(gòu)，在滿足結(jié)構(gòu)強度的前提下，通過冷卻通道相鄰于匝線或與匝線結(jié)合在一起的方式，實現(xiàn)線圈放電過程產(chǎn)生的焦耳熱得以有效去除，從而有效控制線圈工作溫度，實現(xiàn)高頻率、長時磁脈沖成形制造，通過冷卻通道的設(shè)置可使本發(fā)明的溫度在70攝氏度以下。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易加工，制造成本低，適用于管材磁脈沖成形與連接制件的批量生產(chǎn)，具備對市場需求做出快速反應(yīng)的能力。
【附圖說明】
[0012]圖1是方案一的主視結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0013]圖2是方案一的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是圖1中A處的放大圖；
[0015]圖4是冷卻通道6與外接管7之間的連接關(guān)系示意圖；
[0016]圖5是方案二的主視結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0017]圖6是方案三的主視結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式包括匝線1、匝線用絕緣套3和絕緣加固套4，所述匝線I從上到下纏繞形成筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部為線圈加工區(qū)，所述芯軸2位于匝線I內(nèi)并與匝線I間隙設(shè)置，管坯5設(shè)置在芯軸2和匝線I之間的間隙內(nèi)，匝線I上套裝有匝線用絕緣套3，匝線I外套裝有絕緣加固套4，所述絕緣加固套4內(nèi)加工有多條冷卻通道6，每條冷卻通道6從上至下貫通絕緣加固套4的縱向長度。
[0019]本發(fā)明與芯軸2、磁脈沖成形設(shè)備9配合設(shè)置實現(xiàn)磁脈沖成形過程，芯軸2和磁脈沖成形設(shè)備9均為已有構(gòu)件。匝線I為矩形截面高導(dǎo)電率銅合金導(dǎo)線，匝線I截面積介于6-100mm2。匝線I外覆蓋的匝線用絕緣套3，通常由聚酰亞胺膜和玻璃絲纏繞固化而成，其絕緣強度取決于絕緣層中聚酰亞胺膜厚度，絕緣能力大于5kV/0.05_。匝線I與匝線用絕緣套3通過手工或機械工具繞制成螺線管形，匝線I的匝數(shù)介于3-50匝。由于在磁脈沖成形過程中，匝線I同樣受到高強脈沖磁壓力作用，為確保本發(fā)明的形狀、增加本發(fā)明的剛度，在匝線I外周和兩端涂繞足夠厚度的高強絕緣材料，即匝線I外套裝有絕緣加固套4，以實現(xiàn)匝線I絕緣和加固的目的。絕緣加固套4由高強纖維絕緣材料浸漬樹脂基液體絕緣材料后，在線圈匝線I外繞制固化而成的套體。所謂高強纖維絕緣材料包括玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等其他材質(zhì)。本發(fā)明用于進行管材縮徑成形或縮徑連接，當轉(zhuǎn)換線圈和管坯相對位置，則可用來實現(xiàn)管坯脹形或脹形連接。本實施方式中的磁脈沖成形設(shè)備9包括電容器C、電阻R、開關(guān)K，通過導(dǎo)線與線圈2的兩個接線端連接。
[0020]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式中所述多條冷卻通道6沿匝線I從上到下纏繞形成筒狀結(jié)構(gòu)的圓周方向均勻設(shè)置。
[0021]冷卻通道6為金屬管，利于導(dǎo)熱，內(nèi)部通冷卻介質(zhì)，如壓縮氣體或液體冷卻介質(zhì)，通常為冷卻水。金屬管壁剛度要足夠，以抗得住脈沖磁壓力的沖擊作用下不發(fā)生塑性變形。如此設(shè)置可使冷卻通道6更加耐用，其冷卻效果更加均勻。其他結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0022]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈還包括多個外接管7，每兩個冷卻通道6之間通過外接管7連通形成串聯(lián)式冷卻管路或并聯(lián)式冷卻管路。本實施方式中冷卻通道6的端部通過外接管7密封連接，實現(xiàn)通道串聯(lián)和并聯(lián)。當多個冷卻通道6各自連接有一個外接管7時，多個冷卻通道6之間形成并聯(lián)冷卻通道，當多個冷卻通道6通過多個外接管7連通為一條冷卻通道時，該冷卻通道為串聯(lián)冷卻通道，其它能夠?qū)崿F(xiàn)串并聯(lián)冷卻管路的方式均可應(yīng)用在本發(fā)明中。由此根據(jù)實際發(fā)熱情況，調(diào)節(jié)冷卻效果，增強本發(fā)明的靈活性。同時本發(fā)明中外接管7與外部冷卻設(shè)備相配合設(shè)置，外部冷卻設(shè)備為氣栗或冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。其他結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系與【具體實施方式】一或二相同。
[0023]【具體實施方式】四:結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式中包括匝線1、匝線用絕緣套3和絕緣加固套4，所述匝線I從上到下纏繞形成筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部為線圈加工區(qū)，所述芯軸2位于匝線I內(nèi)并與匝線I間隙設(shè)置，管坯5設(shè)置在芯軸2和匝線I之間的間隙內(nèi)，匝線I上套裝有匝線用絕緣套3，匝線I外套裝有絕緣加固套4，所述絕緣加固套4內(nèi)加工有至少一條冷卻通道6，冷卻通道6沿絕緣加固套4的圓周方向設(shè)置。
[0024]本發(fā)明與芯軸2、磁脈沖成形設(shè)備9配合設(shè)置實現(xiàn)磁脈沖成形過程，芯軸2和磁脈沖成形設(shè)備9均為已有構(gòu)件。匝線I為矩形截面高導(dǎo)電率銅合金導(dǎo)線，匝線I截面積介于6-100mm2。匝線I外覆蓋的匝線用絕緣套3，通常由聚酰亞胺膜和玻璃絲纏繞固化而成，其絕緣強度取決于絕緣層中聚酰亞胺膜厚度，絕緣能力大于5kV/0.05_。匝線I與匝線用絕緣套3之間通過手工或機械工具繞制成螺線管形，匝線I的匝數(shù)介于3-50匝。由于在磁脈沖成形過程中，匝線I同樣受到高強脈沖磁壓力作用，為確保本發(fā)明的形狀、增加本發(fā)明的剛度，在匝線I外周和兩端涂繞足夠厚度的高強絕緣材料，即匝線I外套裝有絕緣加固套4，以實現(xiàn)匝線I絕緣和加固的目的。絕緣加固套4由高強纖維絕緣材料浸漬樹脂基液體絕緣材料后，在匝線I外繞制固化而成的套體。所謂高強纖維絕緣材料包括玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等其他材質(zhì)。本發(fā)明用于進行管材縮徑成形或縮徑連接，當轉(zhuǎn)換線圈和管坯相對位置，則可用來實現(xiàn)管坯脹形或脹形連接。
[0025]【具體實施方式】五:結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式中當絕緣加固套4內(nèi)加工有一條冷卻通道6時，冷卻通道6以螺線管形式沿筒狀結(jié)構(gòu)的軸向方向布置；當絕緣加固套4內(nèi)加工有多條冷卻通道6時，多條冷卻通道6沿筒狀結(jié)構(gòu)的圓周方向依次從內(nèi)至外輻射布置，每條冷卻通道6以螺線管形式沿筒狀結(jié)構(gòu)的軸向方向設(shè)置，冷卻通道6的橫截面為圓形或矩形，冷卻通道6為非金屬管，冷卻通道6靠近匝線I設(shè)置。
[0026]本實施方式中冷卻通道6為螺線管形式，如此設(shè)置的冷卻通道6具有足夠的剛度，以抵抗脈沖磁壓力，避免發(fā)生失穩(wěn)變形。當絕緣加固套4內(nèi)加工有一條冷卻通道6時，冷卻通道6為螺旋線通道，冷卻通道6布置形狀與匝線I的布置形狀相同；
[0027]當絕緣加固套4上加工有多條冷卻通道6時，多條冷卻通道6均為直線形通道，多條冷卻通道6均靠近匝線I設(shè)置。其他結(jié)構(gòu)及連接關(guān)