摘要：采用电磁-结构-流场耦合的多物理场耦合模拟方法,对比分析了等内径和带锥角两种集磁器条件下Cu/Al管的磁脉冲辅助半固态钎焊过程,考察了外管的变形行为和半固态钎料的剪切流变行为.结果表明,采用等内径集磁器时,钎料所受的剪切应力和相应的剪切流变速率在端部最高,底部次之,中部最弱,导致搭接区域内去膜效果存在差异,甚至影响界面冶金结合;而带锥角集磁器能更为合理地满足无钎剂钎焊对外管变形与钎料剪切流变的协调性需求,有效改善钎料流变行为,使剪切应力、剪切流变速率及去膜效果在整个搭接区域相对均匀,有利于提高界面连接质量.基于分析结果设计制造了改进的集磁器,进行了钎焊试验及相关测试分析.结果表明,相较于等内径集磁器,带锥角集磁器能有效改善Cu/Al接头的界面连接质量,细化搭接区域中部纤缝组织,并最终提高钎焊接头的抗剪强度.

摘要：电磁脉冲焊接技术在异种金属连接领域展现出广阔的应用前景,集磁器是电磁脉冲焊接系统中的重要组件,可以增强焊接区域局部磁场,改善电磁力分布,提高电磁能量利用率。该文以与多匝线圈配合使用的平板集磁器为研究对象,探究平板集磁器结构与集磁效果的对应关系,分析集磁器缝隙面夹角α对涡流分布的影响规律,提出漏电流和有效电流,并基于电路-磁场耦合的仿真模型计算集磁器的电流幅值及其有效电流比例,采用不同结构特征(锐角、直角和钝角)的集磁器开展铜板与铝板的电磁脉冲焊接实验。结果表明:集磁器缝隙面涡流流向存在分叉现象,根据电流作用于焊接与否,可将其分为有效电流和漏电流两部分,集磁器的上孔直径通过影响有效电流比例改变集磁效果。随着上孔直径增大,集磁器感应产生的总电流降低,但集磁器缝隙面夹角α同时也下降,有效电流比例会提高,所以集磁效果先升后降;当α为锐角时,有利于提高集磁效果,且当α为45°时,集磁效果最佳。相同电压下,采用锐角集磁器所获得的焊接样品抗拉强度最高,直角集磁器次之,钝角集磁器最低。该文可为电磁脉冲焊接系统中集磁器的设计提供实验依据和科学支撑。

摘要：面向核燃料元件高性能、高可靠封装等重大需求,提出适用于低电导率难变形铁马钢包壳管-端塞的磁脉冲压接成形工艺,并利用基于LS-DYNA的数值模拟与试验验证了工艺的可行性,研究发现集磁器-包壳管在间隙2mm、放电电压12.9k V、频率8.06k Hz条件下压接质量最优,工业CT结果显示压接精度达到5μm。

摘要：为了提高小孔翻边效率,提出了带集磁器的电磁翻边成形方法。采用ANSYS软件建立了多物理场耦合有限元模型,分析了集磁器结构对板料磁场力分布和板料翻边变形均匀性的影响规律。研究发现:传统单缝集磁器的缝隙所对应板料电磁力小,最终缝隙对应的板料变形量小,板料整体变形均匀性差。当采用4缝集磁器时,多缝隙使板料电磁力分布均匀性提高。采用有限元软件优化设计了4缝集磁器的短缝尺寸。加工了4缝集磁器结构,并进行了磁脉冲成形实验。模拟结果表明,单缝集磁器板料最大贴模间隙为2.65 mm,而4缝隙的最大贴模间隙为0.22 mm。模拟结果与实验结果的相对误差小于4%。

摘要：采用ANSYS有限元仿真软件研究了电磁冲击加载集磁器对驱动板电磁力的影响,建立了集磁器和驱动板有限元模型,分析了集磁器缝隙对驱动板电磁力的影响以及集磁器对不同大小驱动板电磁力的影响。仿真结果表明:集磁器上端靠近线圈的感应面电磁力主要集中分布在中间位置,呈环圆状,宽度约为半径的1/3,而该面中心孔附近电磁力只是其20%。由于集磁器采用圆锥体设计,使得另一面的电磁力大部分聚集在中心孔半径周围;驱动板电磁力沿中心孔半径呈梯度降低,其最大电磁力约为集磁器靠近线圈的涡流感应面最大电磁力的3倍,极大地提高了集磁效果,为设计更高效率的电磁冲击加载装置成为可能。

摘要：小直径管件在缩径成形过程中由于其结构较小装夹困难,往往造成小直径管件缩径效果不明显,无法达到工作要求。目前小直径管件采用的缩径工艺生产效率和加工精度较低。为此采用电磁缩径方法对小直径管件进行缩径成形。利用Maxwell对半径4mm壁厚1mm长20mm的管件电磁缩径成形所用的集磁器进行了分析;研究了集磁器内外径之比和工作区域高度对管件成形效果的影响,模拟了不同直径比的集磁器内外表面电流密度对管件成形效果影响,最终得出缩径集磁器最佳工艺参数,将仿真结果与实验进行对比。研究表明:集磁器内外径之比为3.5时,管件成形效果最佳,同时,降低集磁器工作区域高度能够有效的提升管件缩径效果。研究成果对电磁缩径成形集磁器具有一定的指导意义。

摘要：基于LS-DYNA R8.0有限元软件,建立了航天领域中运载火箭用膜片的基于集磁器的电磁冲裁成形工艺有限元模型,揭示了集磁器作用下电流、磁场、磁场力和板料应力状态等的变化规律,并优化了放电电压和坯料直径等工艺参数。结果表明:集磁器的应用使得断面质量得到优化,强化剪切变形;基于集磁器的电磁冲裁工艺中,板料呈撕裂式断裂模式;随放电电压增大,板料的变形剧烈程度增大,断口圆角带减小,落料件直径呈先减小后增大趋势;随坯料直径增大,板料的变形剧烈程度先增大后减小,断口圆角呈先减小后增大趋势,落料件直径呈先增大后减小趋势;放电电压和坯料直径优化值分别为12 kV和130 mm。

摘要：对带冷却磁脉冲成形用线圈进行了研究,解决线圈持续工作时过热损坏的难题。研究采用理论分析和试验研究相结合,分析了线圈生热与放热原理,给出了线圈冷却系统模型,计算并验证了冷却系统各项参数。研究结果表明:所设计的两种冷却系统均可以满足工业化要求,且空心截面匝线线圈冷却系统的冷却效果要优于实心截面匝线线圈的冷却效果。