技术领域
[0001] 本
发明涉及材料塑性成形技术领域，特别涉及一种双金属复合管件的电磁脉冲成形装置及方法。
背景技术
[0002]
铝合金作为有色轻质金属结构材料，具有比强度和比
刚度高、导热性好、易回收等特点，在航空、航天、
汽车、机械制造、
船舶及化学工业中实现了广泛应用，同时对大气、
水、
有机酸、
碱溶液和
氧化性环境具有良好的耐
腐蚀性，适宜于现代工业技术下苛刻的介质环境。将
铝合金与其他基体金属复合制备成双金属复合管件，在性能上做到互相取长补短，产生协同效应，充分发挥铝合金优异的防腐蚀的性能，同时发挥基体金属在机械性能方面的优势，使双金属复合管件的综合性能优于原任何一种金属管件，具有较高的性价比，展现出了广泛的应用前景。
[0003] 目前，双金属复合管件的制备技术主要采用液压胀形法，但在制备复合管件过程中，易出现破裂、皱褶及复合管件界面结合强度差的现象。
发明内容
[0004] 本发明提供一种双金属复合管件的电磁脉冲成形装置及方法，解决了或部分解决了
现有技术中采用液压胀形法制备复合管件过程中，破裂、皱褶及复合管件界面结合强度差现象的技术问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种双金属复合管件的电磁脉冲成形装置，所述双金属复合管件包括：第一金属
套管及第二金属套管，所述第二金属套管设置在所述第一金属套管内；所述双金属复合管件的电磁脉冲成形装置包括：底座、
支撑组件、绝缘棒、线圈及两个滑动机构；两个所述滑动机构相对设置在所述底座上；所述绝缘棒的中部可滑动式地设置在所述第二金属套管内；所述线圈固定设置在所述绝缘棒上；所述滑动机构包括：固定
块、滑块及夹持部件；所述固定块固定设置在所述底座上；所述滑块可滑动式地设置在所述固定块上；所述夹持部件可拆卸式地与所述滑块连接，所述绝缘棒的端部设置在所述夹持部件与所述滑块之间；所述支撑组件设置在两个所述滑动机构之间，所述支撑组件与所述滑动机构固定连接；所述第一金属套管穿过所述支撑组件。
[0006] 进一步地，所述底座背离所述滑动机构的端面上固定设置有若干支撑臂。
[0007] 进一步地，所述固定块朝向所述滑块的端面上开设有燕尾槽，所述滑块朝向所述固定块的端面上固定设置有燕尾
榫；所述
燕尾榫卡设于所述燕尾槽内。
[0008] 进一步地，所述夹持部件包括：
固定板、
定位座及夹持板；所述固定板固定设置在所述滑块上；所述定位座通过滚珠
丝杠与所述固定板连接；所述夹持板可拆卸式地设置在所述定位座上。
[0009] 进一步地，所述定位座朝向所述夹持板的端面上开设有第一凹槽；所述夹持板朝向所述定位座的端面上开设有第二凹槽；所述第一凹槽与所述第二凹槽相对应，所述绝缘棒的端部设置在所述第一凹槽与所述第二凹槽之间。
[0010] 进一步地，所述支撑组件包括：两个支撑板；两个所述支撑板与两个所述滑动机构一一对应，所述支撑板的底部与相对应的所述滑动机构的固定块固定连接；两个所述支撑板的中部均开设有通孔，所述第一金属套管设置在两个通孔内。
[0011] 进一步地，所述支撑组件还包括：若干夹紧件；若干所述夹紧件的两端分别可拆卸式地与两个所述支撑板连接。
[0012] 基于相同的发明构思，本
申请还提供一种双金属复合管件的电磁脉冲成形方法，包括以下步骤：将第二金属套管设置在第一金属套管内，将所述第一金属套管穿过支撑组件，通过所述支撑组件支撑所述第一金属套管；将线圈套设于绝缘棒上，将所述绝缘棒设置在第二金属套管内；将两个滑动机构的固定块固定设置在底座上；将所述绝缘棒的两端分别放置在两个滑动机构的滑块上，并通过两个所述滑动机构的夹持部件将绝缘棒的两端
锁紧；对所述线圈进行通电，所述线圈产生电磁脉冲
力，所述第二金属套管发生膨胀，使所述第二金属套管与所述第一金属套管结合。
[0013] 进一步地，所述使第二金属套管与第一金属套管结合包括以下步骤：所述滑块在所述固定块上滑动，所述滑块带动所述绝缘棒在第二金属套管内动作；所述绝缘棒带动所述线圈在所述第二金属套管内移动，使所述线圈在所述第二金属套管内由第一成形
位置到达相邻的第二成形位置，直至所述线圈由所述第二金属套管的第一端到达第二端。
[0014] 本申请
实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0015] 由于两个滑动机构相对设置在底座上，绝缘棒的中部可滑动式地设置在第二金属套管内，线圈固定设置在绝缘棒上，固定块固定设置在底座上，滑块可滑动式地设置在固定块上，夹持部件可拆卸式地与滑块连接，绝缘棒的端部设置在夹持部件与滑块之间，支撑组件设置在两个滑动机构之间，支撑组件与滑动机构固定连接，第一金属套管穿过支撑组件，所以，可以通过支撑组件支撑第一金属套管，将绝缘棒的两端分别放置在两个滑动机构的滑块上，并通过两个滑动机构的夹持部件将绝缘棒的两端锁紧，将线圈设置在第二金属套管内，对线圈通电，线圈产生电磁脉冲力，第二金属套管发生膨胀，使第二金属套管与第一金属套管结合，可实现双金属复合管件的快速、高效成形，内层金属不会出现破裂、皱褶及复合管件界面结合强度差的现象。
附图说明
[0016] 图1为本发明实施例提供的双金属复合管件的电磁脉冲成形装置的结构示意图；
[0017] 图2为图1中双金属复合管件的电磁脉冲成形装置的滑动机构的结构示意图；
[0018] 图3为图2中滑动机构的夹持部件的结构示意图；
[0019] 图4为图1中双金属复合管件的电磁脉冲成形装置的线圈放电顺序及位置结构示意图；
[0020] 图5为图1中双金属复合管件的电磁脉冲成形装置的双金属复合管件拉力性能测试结构示意图；
[0021] 图6为图1中双金属复合管件的电磁脉冲成形装置的双金属复合管件界面结合处微观图。
具体实施方式
[0022] 参见图1-3，本发明实施例提供的一种双金属复合管件的电磁脉冲成形装置，双金属复合管件包括：第一金属套管1及第二金属套管2，第二金属套管2设置在第一金属套管1内；双金属复合管件的电磁脉冲成形装置包括：底座3、支撑组件4、绝缘棒5、线圈6及两个滑动机构7。
[0023] 两个滑动机构7相对设置在底座3上。
[0024] 绝缘棒5的中部可滑动式地设置在第二金属套管2内。
[0025] 线圈6固定设置在绝缘棒5上。
[0026] 滑动机构7包括：固定块7-1、滑块7-2及夹持部件7-3。
[0027] 固定块7-1固定设置在底座3上。
[0028] 滑块7-2可滑动式地设置在固定块7-1上。
[0029] 夹持部件7-3可拆卸式地与滑块7-2连接，绝缘棒5的端部设置在夹持部件7-3与滑块7-2之间。
[0030] 支撑组件4设置在两个滑动机构7之间，支撑组件4与滑动机构7固定连接。
[0031] 第一金属套管1穿过支撑组件4。
[0032] 本申请具体实施方式由于两个滑动机构7相对设置在底座3上，绝缘棒5的中部可滑动式地设置在第二金属套管2内，线圈6固定设置在绝缘棒5上，固定块7-1固定设置在底座3上，滑块7-2可滑动式地设置在固定块7-1上，夹持部件7-3可拆卸式地与滑块7-2连接，绝缘棒5的端部设置在夹持部件7-3与滑块7-2之间，支撑组件4设置在两个滑动机构7之间，支撑组件4与滑动机构7固定连接，第一金属套管1穿过支撑组件4，所以，可以通过支撑组件4支撑第一金属套管1，将绝缘棒5的两端分别放置在两个滑动机构7的滑块7-2上，并通过两个滑动机构7的夹持部件7-3将绝缘棒5的两端锁紧在滑块7-2上，将线圈6设置在第二金属套管2内，对线圈6通电，线圈6产生电磁脉冲力，第二金属套管2发生膨胀，使第二金属套管2与第一金属套管1结合，可实现双金属复合管件的快速、高效成形，内层金属不会发生出现破裂、皱褶及复合管件界面结合强度差的现象。
[0034] 其中，第一金属套管1可以为
钢管件，钢管件的厚度大于8mm。第二金属套管2可以为铝套管，铝套管的壁厚为1-3mm。
[0035] 具体地，底座3背离滑动机构7的端面上固定设置有若干支撑臂8，通过若干支撑臂8支撑底座3，保证底座3的水平性与
稳定性。
[0036] 具体地，固定块7-1朝向滑块7-2的端面上开设有燕尾槽，滑块7-2朝向固定块7-1的端面上固定设置有燕尾榫。
[0037] 燕尾榫卡设于燕尾槽内，使滑块7-2在固定块7-1上滑动。
[0038] 具体地，滑动机构7还包括：顶紧件7-4。
[0039] 顶紧件7-4可穿过滑块7-2与燕尾槽
接触。
[0040] 顶紧件7-4可以为螺杆。
[0041] 当滑块7-2运动到位时，旋转顶紧件7-4，使顶紧件7-4向燕尾槽的方向动作，直至顶紧件7-4顶住燕尾槽，产生抬升力，使燕尾榫卡设在燕尾槽内，避免滑块7-2滑动，保证第二金属套管2与第一金属套管1结合时的稳定性。
[0042] 具体地，夹持部件7-3包括：固定板7-31、定位座7-32及夹持板7-33。
[0043] 固定板7-31固定设置在滑块7-2上。
[0044] 定位座7-32通过滚珠丝杠与固定板7-31连接。
[0045] 夹持板7-33可拆卸式地设置在定位座7-32上。在本实施方式中，夹持板7-33可通过
螺栓设置在定位座7-32上，便于拆装。
[0046] 通过滚珠丝杠调整定位座7-32与固定板7-31之间的间距，保证定位座7-32的高度与绝缘棒5端部的高度相匹配。当需要夹持绝缘棒5时，将绝缘棒5的端部放置在定位座7-32上，然后旋转螺栓，螺栓带动夹持板7-33向定位座7-32动作，将绝缘棒5夹紧。
[0047] 定位座7-32朝向夹持板7-33的端面上开设有第一凹槽。
[0048] 夹持板7-33朝向定位座7-32的端面上开设有第二凹槽。
[0049] 第一凹槽与第二凹槽相对应，绝缘棒5的端部设置在第一凹槽与第二凹槽之间。
[0050] 通过第一凹槽及第二凹槽夹住绝缘棒5的端部，保证夹持的稳定性。
[0051] 具体地，支撑组件4包括：两个支撑板4-1。
[0052] 两个支撑板4-1与两个滑动机构7一一对应，支撑板4-1的底部与相对应的滑动机构7的固定块7-1固定连接。
[0053] 两个支撑板4-1的中部均开设有通孔，第一金属套管1设置在两个通孔内，通过两个支撑板4-1支撑第一金属套管1，保证支撑的稳定性。
[0054] 通孔与第一金属套1管同轴，通孔的直径与第一金属套管1的直径相匹配，保证第一金属套管1可以在通孔内进行滑动。
[0055] 支撑组件4还包括：若干夹紧件4-2。
[0056] 若干夹紧件4-2的两端分别可拆卸式地与两个支撑板4-1连接。在本实施方式中，若干夹紧件4-2的两端可通过螺栓与两个支撑板4-1连接，便于拆装。
[0057] 通过若干夹紧件4-2使两个支撑板4-1连接为一体，保证两个支撑板4-1支撑的稳定性。
[0058] 基于相同的发明构思，本申请还提供一种双金属复合管件的电磁脉冲成形方法，包括以下步骤：
[0059] 将第二金属套管2设置在第一金属套管1内，将第一金属套管1穿过支撑组件4，通过支撑组件4支撑第一金属套管1。
[0060] 将线圈6套设于绝缘棒5上，将绝缘棒5设置在第二金属套管2内。
[0061] 将两个滑动机构7的固定块固定设置在底座3上。
[0062] 将绝缘棒5的两端分别放置在两个滑动机构7的滑块7-2上，并通过两个滑动机构7的夹持部件7-3将绝缘棒5的两端锁紧。
[0063] 对线圈6进行通电，线圈6产生电磁脉冲力，第二金属套管2发生膨胀，使第二金属套管2与所述第一金属套管1结合。
[0064] 具体地，使第二金属套管与第一金属套管结合包括以下步骤：
[0065] 滑块7-2在固定块7-1上滑动，滑块7-2带动绝缘棒5在第二金属套管2内动作。
[0066] 绝缘棒5带动线圈6在第二金属套管2内移动，使线圈6在第二金属套管2内由第一成形位置到达相邻的第二成形位置，直至线圈6由第二金属套管2的第一端到达第二端。
[0067] 其中，线圈6在第二金属套管2内由第一成形位置到达相邻的第二成形位置，在线圈6重叠率为50％的条件下，第一金属套管1与第二金属套管2发生碰撞，产生
冶金结合。即：线圈6的长度为50mm，线圈6在第二金属套管2内由第一成形位置前进25mm，到达相邻的第二成形位置。
[0068] 为了更清楚介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。
[0069] 试验用第二金属套管2为6061铝合金，经
退火处理，退火
温度为576℃，保温时间为6h，然后随炉冷却至室温，外径为45mm，内径为43mm，化学成分如表1所示。
[0070] 表1 6061铝管件化学成分
[0071] 元素 Cu Mn Mg Zn Cr Ti Si Fe Al含量 0.25％ 0.15％ 1％ 0.25％ 0.15％ 0.15％ 0.6％ 0.7％ 余量
[0072] 本实施例中，试验用第一金属套管1为45钢，外径为60mm，内径为51mm，化学成分如表2所示。
[0073] 表2 45钢管件化学成分
[0074] 元素 C Si Mn Cr Ni P S Cu Fe含量 0.45％ 0.27％ 0.6％ 0.1％ 0.15％ 0.015％ 0.01％ 0.2％ 余量
[0075] 本实施例中，试验用线圈6的材质为紫
铜，缠绕于直径为40mm的绝缘棒5外，线圈6的横截面积为3×6mm，
匝数为6，匝间距为2mm，线圈电感为1.8μF，
电阻为1.1mΩ。
[0076] 本实施例中，试验用电
磁场回路电容量为213μF，电感为10.8μF，电阻为3.23mΩ，采用a-b-c-d顺序放电方式，线圈重叠率为50％，放电
电压为10kV，线圈放电顺序及位置如图4所示。
[0077] 对成形后的双金属复合管件进行拉力性能测试，夹持装置的第一固定端和第二固定端的布置方式如图5所示，按图5中标记的力F的方向施加拉力，测试结果表明在施加较大力的情况下未出现铝管件和钢管件之间的开裂分层现象，继续施加拉力，铝管件断裂，断裂位置位于图5中的A区域。
[0078] 进一步地，对双金属复合管件的界面结合情况进行观察，如图6所示，D区域所示为钢管件部分说明了铝管件和钢管件之间形成了冶金结合。
[0079] 通过线圈6产生电磁脉冲力，实现电磁脉冲成形技术，可以高速率、高能率、高塑性的完成成形，能够显著提高铝管件的成形极限，抑制起皱和减小回弹，实现铝管件和钢管件之间的冶金结合。
[0080] 双金属复合管件制备过程中，无需
润滑剂，无粉尘产生，无后续清洗工作，生产环境好。
[0081] 作用于铝管件上的力为感应磁场力，是非接触力，铝管件内表面不会因为
挤压或者接触造成表面不均、划痕，成形
质量高。
[0082] 最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围当中。
