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高強度不銹鋼板件因具有良好的耐腐蝕性能和力學性能而在汽車、船舶等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,是實現(xiàn)運載工具輕量化、提升運載性能的的一種重要金屬構(gòu)件。但其在傳統(tǒng)準靜態(tài)沖壓工藝下存在成形性能差,普遍存在回彈大、易開裂等特征。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,被認為是解決傳統(tǒng)沖壓成形問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題。為此,本文提出一種基于強脈沖電磁力驅(qū)動的高強度不銹鋼板件成形技術(shù),并采用脈沖強磁體技術(shù)設(shè)計高強度成形線圈從而顯著提高線圈的機械強度。該技術(shù)使用電導(dǎo)率高的銅板或者鋁板作為驅(qū)動板,使其能夠產(chǎn)生足夠大的強脈沖電磁力驅(qū)動凸模(沖頭)向下運動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)勢同時又結(jié)合了傳統(tǒng)沖壓成形貼模性好的特點,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象,系統(tǒng)地開展了相關(guān)的成形方案設(shè)計、成形過程多物理場分析、實驗系統(tǒng)平臺搭建以及成形實驗研究。成形方案設(shè)計方面,通過對比不銹鋼板傳統(tǒng)電磁成形技術(shù),基于強脈沖電磁力驅(qū)動成形技術(shù)不僅可以有效提高成形深度,而且可以解決與凹模側(cè)壁貼模性差的問題,并提出采用多次放電的方案。成形過程多物理場分析方面,對基于強脈沖電磁力驅(qū)動不銹鋼板驅(qū)動成形中的電場、磁場、溫度場、結(jié)構(gòu)場等多物理場耦合過程進行分析。借助有限元軟件COMSOL來仿真分析線圈的熱阻效應(yīng)、渦流效應(yīng)、驅(qū)動板的運動位移以及運動速度對工件成形的影響。仿真結(jié)果表明線圈的熱阻效應(yīng)對工件成形的影響微乎其微,可以忽略不計;渦流效應(yīng)導(dǎo)致線圈電流峰值有所減小,時間常數(shù)減小,然而對工件成形有較小的阻礙作用;驅(qū)動板運動位移以及運動速度也均是起阻礙作用,且與渦流效應(yīng)相比,兩者對線圈放電電流以及工件成形的影響更為明顯。實驗系統(tǒng)平臺搭建方面,為確保驅(qū)動成形能產(chǎn)生足夠的電磁力,結(jié)合實驗室現(xiàn)有條件和脈沖強磁體設(shè)計思路分別對電源系統(tǒng)、成形線圈進行了分析設(shè)計,且按照傳統(tǒng)沖壓成形中模具的設(shè)計思路設(shè)計了模具,均滿足驅(qū)動成形系統(tǒng)的要求。成形實驗研究方面,在搭建的成形平臺系統(tǒng)基礎(chǔ)上開展了一系列的實驗研究。通過單次放電實驗研究壓邊力、放電電壓、放電電容、凸模質(zhì)量以及驅(qū)動板厚度對工件成形的影響。研究發(fā)現(xiàn)壓邊力過小時工件容易起皺,而壓邊力過大時工件壓的過死不易成形,因此壓邊力存在一個最優(yōu)值;成形隨放電電壓增加而增加,但放電電壓會受到成形線圈強度和電源系統(tǒng)的限制,因此最好采用多次放電成形方法;當驅(qū)動板厚度均大于集膚深度且放電電壓不變時,放電電容不僅僅影響放電電流和驅(qū)動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)動板的速度和動能隨凸模的質(zhì)量增加而減小,且效果很明顯;當驅(qū)動板厚度很薄或者很厚時,工件成形效果不好,很薄是因為驅(qū)動板厚度小于集膚深度,磁場穿透了驅(qū)動板,磁場利用率不高,而很厚是因為驅(qū)動板質(zhì)量增加,其速度和動能都會減小。