一種復(fù)合吸能管的加工裝置及加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合吸能管的加工裝置，其包括整流器（1）、電阻（2）、開關(guān)（3）、電容器（4）、升壓變壓器（5）、上固定板（6）、固定螺栓（7）、壓塊（8）、模架（9）、約束模（11）、線圈（12）、下固定板（13）、T形臺(tái)（14）、排氣孔（16）、固定槽（17）、導(dǎo)線孔（18）。與液壓成形、機(jī)械脹形等方法相比，本發(fā)明所使用的基于電磁成形原理的金屬復(fù)合吸能成形方法，加工效率高，其管件成形速度極快，可以使金屬復(fù)合管在高應(yīng)變率下成形，由于是高應(yīng)變變形過程，可以用于常規(guī)方法難變形金屬材料的成形，大大提高金屬材料的可塑性，大幅度提高材料的屈服強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^改變模具中約束模形狀，形成不同的波形和加強(qiáng)筋，其加工柔性大。
【專利說明】—種復(fù)合吸能管的加工裝置及加工方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合吸能管加工技術(shù)，尤其涉及一種基于電磁成形原理的復(fù)合吸能管及其成形裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁成形是利用金屬在強(qiáng)脈沖磁場中受電磁力作用而發(fā)生塑性變形的一種高能、高速率成形技術(shù)。電磁成形具有提高材料的塑性變形的能力，且磁脈沖成形是利用磁場力，而不是利用機(jī)械力實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的加工，因此成形過程中不需要傳力介質(zhì)、成形過程穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、能量易于控制。一般電磁成形要求工件的電阻率低于0.15 μ Ω.πι，非常適合鋁、銅及其合金等導(dǎo)電性高的材料的加工。電磁成形的重要特征就是能量釋放時(shí)間短，慣性力在成形過程中起主要作用，工件變形時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)50m/s-300m/s，從變形時(shí)間短和速度高這一點(diǎn)上來說類似于爆炸成形，故它也表現(xiàn)出了爆炸成形那樣的超塑性，因此與常規(guī)成形方法相比、電磁成形可大幅度提高材料的塑性變形能力。電磁成形中，由于電磁脹形放電時(shí)間短暫(微秒級(jí))，管件在毫秒級(jí)即可完成變形，應(yīng)變速率可達(dá)到IO3s-1,金屬復(fù)合管在高應(yīng)變速率下成形，屈服強(qiáng)度可明顯提高，因此利用電磁成形技術(shù)可顯著提高金屬材料變形時(shí)的能量吸收效率。
[0003]金屬薄壁構(gòu)件作為緩沖吸能元件，廣泛應(yīng)用于汽車、輪船和飛機(jī)等幾乎所有交通工具的碰撞動(dòng)能耗散系統(tǒng)中。金屬薄壁構(gòu)件主要是靠自身的塑性變形來吸收車輛碰撞中的沖擊動(dòng)能，在受到撞擊載荷的作用時(shí)，其破壞模式穩(wěn)定，以本身的塑性變形來吸收和消耗能量，減少車內(nèi)乘員損傷，降低車輛減速度的目的。金屬薄壁圓管是一類結(jié)構(gòu)形式簡單，能量吸收比較高，廣泛應(yīng)用于能量吸收結(jié)構(gòu)，相關(guān)的研究工作也開展得最早，也比較深入.[0004]金屬薄壁圓管壓潰產(chǎn)生漸進(jìn)折疊時(shí)，根據(jù)已知研究，半徑和厚度一定時(shí)，其漸進(jìn)折疊后的褶皺的波長也是一定的。金屬波紋管壓潰變形時(shí)，由于有波峰和波谷的存在，產(chǎn)生漸進(jìn)折疊模式的變形，變形過程中承受沖擊載荷比較穩(wěn)定，緩沖效果好，吸能平穩(wěn)。通過改變波紋管波峰之間的距離，使 其比非波紋管漸進(jìn)折疊產(chǎn)生褶皺的波長要短，則金屬薄壁圓管在壓潰時(shí)誘發(fā)產(chǎn)生的褶皺更多，其吸能量也更多。一般在金屬構(gòu)件在剛度和強(qiáng)度不能有效滿足使用要求時(shí)，會(huì)在金屬構(gòu)件表面加工有加強(qiáng)筋，可以在不加大構(gòu)件厚度的條件下增加金屬構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度，節(jié)約材料的用量，通過加強(qiáng)筋可以使金屬構(gòu)件在受力時(shí)可以提高承載能力，提高金屬構(gòu)件吸能效率。
[0005]雙金屬復(fù)合管是由多種不同種材料類的金屬通過某些變形和連接技術(shù)結(jié)合而成的薄壁管。傳統(tǒng)上金屬復(fù)合管是由單一材料制成，在特定的場合下單一種類的金屬薄壁圓管不能滿足要求。例如在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，單一的鋁合金薄壁圓管不能很好的吸收碰撞產(chǎn)生的能量，易對(duì)車內(nèi)乘員造成傷害，降低了汽車行駛的安全性，而單一的薄壁鋼管質(zhì)量很大，在一定程度上降低汽車行駛的經(jīng)濟(jì)性，不能滿足汽車輕量化的要求。金屬復(fù)合薄壁圓管在保證吸能效果的情況下可以 減輕質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。薄壁鋼管的強(qiáng)度大，但導(dǎo)電性沒有鋁合金薄壁管好，在進(jìn)行電磁膨脹時(shí)不能輕易達(dá)到滿足要求的膨脹尺寸，鋁合金薄壁圓管的導(dǎo)電性好，且質(zhì)量輕，適合對(duì)不易通過電磁成形技術(shù)來進(jìn)行徑向膨脹的金屬復(fù)合管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，提高其可塑性。
[0006]傳統(tǒng)上金屬薄壁圓管由單一種類材料制成，在受到碰撞壓潰時(shí)，無法滿足復(fù)雜的受力過程。在金屬薄壁圓管碰撞壓潰過程的初始時(shí)刻，受力變化大，需要進(jìn)行平穩(wěn)緩沖，降低力的峰值，之后碰撞過程中所承受沖擊載荷水平低，吸收能量少，則需要提高材料的強(qiáng)度，提高材料承受沖擊的能力，增加吸能量。
[0007]為此，需要一種在碰撞壓潰初始時(shí)刻可以起到平穩(wěn)緩沖且吸能效果好的作用，在整個(gè)壓潰過程中承受沖擊載荷水平高的金屬薄壁吸能管件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種基于電磁成形原理的復(fù)合吸能管成形技術(shù)，提供一種利用電磁成形原理加工金屬復(fù)合吸能管的裝置以及利用該成形方法所得到的金屬復(fù)合吸能管，為金屬薄壁構(gòu)件吸能裝置的設(shè)計(jì)提供新的方法。在本發(fā)明所提供的成形模具中，通過電磁成形技術(shù)對(duì)金屬復(fù)合薄壁管進(jìn)行徑向膨脹，膨脹時(shí)復(fù)合薄壁管的雙層結(jié)構(gòu)部分通過內(nèi)管驅(qū)動(dòng)外管，使內(nèi)管與外管一起按照預(yù)定的約束模形狀進(jìn)行貼模，而復(fù)合管的單層結(jié)構(gòu)部分則直接徑向膨脹并按照預(yù)定的約束模形狀進(jìn)行貼模。膨脹后金屬復(fù)合管的單層結(jié)構(gòu)部分具有波紋形狀，雙層結(jié)構(gòu)部分具有加強(qiáng)筋的特殊形狀，成形后的金屬復(fù)合吸能管在受軸向或徑向載荷時(shí)屈服強(qiáng)度和吸能效果明顯提高。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供了一種復(fù)合吸能管的加工裝置，其包括整流器、電阻、開關(guān)、電容器、升壓變壓器、上固定板、固定螺栓、壓塊、模架、約束模、線圈、下固定板、T形臺(tái)、排氣孔、固定槽、導(dǎo)線孔，其特征在于:
[0010]約束模組件是由垂直軸線方向截面為半圓形約束模拼合而成，通過兩個(gè)組合后的約束模對(duì)金屬復(fù)合管進(jìn)行約束，每個(gè)約束模沿其軸向方向的上端是帶有形成波紋狀的凹形槽部分，下端是帶有加強(qiáng)筋的凹形槽部分；
[0011]波紋狀的凹形槽部分和帶有加強(qiáng)筋的凹形槽部分上設(shè)置均勻分布的排氣孔，金屬復(fù)合管膨脹貼模時(shí)可以及時(shí)將約束模與金屬復(fù)合管之間的氣體排出；
[0012]壓塊的外徑與上固定板的內(nèi)圓直徑相一致，相應(yīng)的T形臺(tái)底部外徑與下固定板內(nèi)
圓直徑一致；
[0013]上固定板和下固定板與模架通過固定槽的凹凸結(jié)合相連接；壓塊放入上固定板的內(nèi)圓中，金屬復(fù)合管放置在T形臺(tái)上，上固定板和下固定板在徑向方向上分別約束金屬復(fù)合管的兩端；
[0014]線圈套在T形臺(tái)上，金屬復(fù)合管處于約束模內(nèi)，在膨脹時(shí)約束模具對(duì)其進(jìn)行徑向約束；模架夾住約束模并對(duì)其進(jìn)行固定；
[0015]線圈進(jìn)行螺旋纏繞；升壓變壓器將工業(yè)電壓380V升高到2000V以上，整流器將升高后電壓整流為直流電壓，經(jīng)過電阻的作用充電回路中電流降低，直流電壓對(duì)電容器充電，完成充電部分；當(dāng)開關(guān)閉合瞬間，電容器對(duì)線圈進(jìn)行放電，完成放電部分。
[0016]本發(fā)明還提供了一種利用復(fù)合吸能管的加工裝置加工復(fù)合吸能管的方法，其特征在于包括如下步驟:
[0017]步驟1、選取待加工的金屬復(fù)合管的內(nèi)管和外管；[0018]步驟2、在選取好的內(nèi)管的一端部外表面進(jìn)行車削加工，在外表面上形成均勻螺旋細(xì)紋；
[0019]步驟3、在選取好的外管的內(nèi)表面上進(jìn)行車削加工，在內(nèi)表面形成均勻螺旋細(xì)紋；
[0020]步驟4、將車削加工好的外管套在內(nèi)管上，使經(jīng)過車削加工的內(nèi)管外表面和外管內(nèi)面一一相對(duì)應(yīng)；由于內(nèi)管比外管長，形成的金屬復(fù)合管有單層結(jié)構(gòu)部分和雙層結(jié)構(gòu)部分；
[0021]步驟5、將金屬復(fù)合管放入成形模具中；
[0022]步驟6、對(duì)交變電壓通過升壓變壓器進(jìn)行升壓，根據(jù)對(duì)金屬復(fù)合管的波紋形狀和加強(qiáng)筋形狀的要求不同，選擇升壓變壓器升壓后的電壓；
[0023]步驟7、經(jīng)過升壓變壓后，電流通過整流器后，變?yōu)橹绷麟姡?jīng)過電阻的作用充電回路中電流降低，直流電壓對(duì)電容器充電，完成充電部分；
[0024]步驟8、閉合電路開關(guān)，使電容放電；由于感應(yīng)線圈中的電流變化，產(chǎn)生感應(yīng)磁場，而感應(yīng)磁場對(duì)金屬復(fù)合管產(chǎn)生作用，使金屬復(fù)合管內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流；
[0025]步驟9、金屬復(fù)合管內(nèi)的感應(yīng)電流產(chǎn)生次級(jí)感應(yīng)磁場；并產(chǎn)生磁場壓力；
[0026]步驟10、金屬復(fù)合管的內(nèi)壁受到磁場壓力而發(fā)生徑向塑性膨脹；在膨脹時(shí)，金屬復(fù)合管的雙層結(jié)構(gòu)部分通過內(nèi)管的驅(qū)動(dòng)，使外管隨內(nèi)管一起發(fā)生膨脹；在膨脹時(shí)，金屬復(fù)合管的單層結(jié)構(gòu)部分直接徑向膨脹；
[0027]步驟11、金屬復(fù)合管膨脹時(shí)，由于有約束模的存在，金屬薄壁管的單層結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生波峰和波谷，形成波紋狀，雙層結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生加強(qiáng)筋；
[0028]步驟12、膨脹過程結(jié)束后，松開固定螺栓，從模具中取出成形后的金屬復(fù)合吸能管。
[0029]本發(fā)明的有益效果在于:
[0030](I)與液壓成形、機(jī)械脹形等方法相比，本發(fā)明所使用的基于電磁成形原理的金屬復(fù)合吸能成形方法，加工效率高，成形精度高，其管件成形速度極快，可以使金屬復(fù)合管在高應(yīng)變率下成形，由于是高應(yīng)變變形過程，可以用于常規(guī)方法難變形金屬材料的成形，大大提高金屬材料的可塑性，大幅度提高材料的屈服強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^改變模具中約束模形狀，形成不同的波形和加強(qiáng)筋，其加工柔性大。
[0031](2)本發(fā)明所提供的復(fù)合吸能管的加工裝置，由于膨脹時(shí)約束模的存在，金屬管件的膨脹程度可以得到精準(zhǔn)控制，可以管件在膨脹后具有預(yù)定的波紋和加強(qiáng)筋等膨脹形狀，通過改變約束?？梢跃珳?zhǔn)控制金屬復(fù)合吸能管膨脹部分的波峰大小、形狀及位置和加強(qiáng)筋的形狀、大小及數(shù)量。
[0032](3)本發(fā)明所提供的基于該方法所得到的復(fù)合吸能管，其管件的單層結(jié)構(gòu)部分是波紋狀，波紋間的波長比非波紋圓管軸向壓潰產(chǎn)生漸進(jìn)折疊的波長要短，在軸向壓潰時(shí)刻，波紋部分首先發(fā)生塑性變形，由于有波峰和波谷的存在，可以誘發(fā)漸進(jìn)折疊，以此可以精準(zhǔn)控制軸向壓潰初始時(shí)刻的折疊模式，由于波紋波長比非波紋圓管壓潰產(chǎn)生的波紋波長更短，波紋部分壓潰產(chǎn)生的褶皺比非波紋管的要多，吸收能量更多，吸能更平穩(wěn)。
[0033](4)本發(fā)明所提供的基于該方法所得到的復(fù)合吸能管，復(fù)合管的內(nèi)管的導(dǎo)電性比外管的導(dǎo)電性好，在膨脹時(shí)，復(fù)合管雙層結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)管受到的電磁力比外管的大，內(nèi)管驅(qū)動(dòng)外管一起膨脹貼模，表面形成加強(qiáng)筋。與單一用導(dǎo)電性差的外管進(jìn)行電磁膨脹相比較，本發(fā)明提供的復(fù)合管在電磁成形中的可塑性更好。[0034](5)本發(fā)明所提供的基于該方法所得到的復(fù)合吸能管，其雙層結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)管驅(qū)動(dòng)外管膨脹時(shí)，由于內(nèi)管的外表面和外管的內(nèi)表面都存在細(xì)紋，細(xì)紋之間發(fā)生高速碰撞，產(chǎn)生高溫，出現(xiàn)焊接的現(xiàn)象，使雙層結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)管與外管之間結(jié)合的更加固定。
[0035](6)本發(fā)明所提供的基于該方法所得到的復(fù)合吸能管，其雙層結(jié)構(gòu)部分有加強(qiáng)筋，大大增加了金屬復(fù)合管的剛度和強(qiáng)度。在軸向壓潰過程中，由于加強(qiáng)筋的存在，使金屬復(fù)合管承受的沖擊載荷更大，吸收沖擊的能量更多。
[0036](7)本發(fā)明所提供的基于該方法所得到的復(fù)合吸能管，其雙層結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)管是鋁合金等導(dǎo)電性好的金屬管，外管是高強(qiáng)度鋼管。與單一的鋁合金管相比，其強(qiáng)度更高，在軸向壓潰過程中能量吸收效果更好。與單一的高強(qiáng)度鋼管相比，其質(zhì)量更輕，更符合輕量化的要求。
[0037](8)本發(fā)明所提供的模具由上下固定板、壓塊、梯形臺(tái)、約束模、模架、螺栓等組成。金屬復(fù)合管在約束模中，通過電磁作用發(fā)生徑向膨脹，由于約束模的存在，在膨脹時(shí)起到約束管件的作用，以此可以控制金屬復(fù)合管的膨脹程度，并且使膨脹部分具有預(yù)定的形狀。
[0038](9)本發(fā)明所提供的成形模具中的約束模可以有同時(shí)有多個(gè)波紋形凹槽和帶有加強(qiáng)筋的凹槽。相應(yīng)的，復(fù)合管在膨脹后，在相應(yīng)的位置將會(huì)出現(xiàn)多個(gè)波紋形狀和加強(qiáng)筋。因此，可以通過改變約束模中凹形槽的形狀和數(shù)量，可以精確控制金屬復(fù)合吸能管的波紋和加強(qiáng)筋的大小、形狀、位置及數(shù)量。
[0039](10)本發(fā)明可以使金屬復(fù)合管快速膨脹和貼模，由于約束模中有許多排氣孔，在貼膜時(shí)可以使約束模內(nèi)氣體快速排出，保證金屬復(fù)合管良好的貼模性，且其膨脹成形的速度極快，金屬復(fù)合管在極高應(yīng)變率下成形，其材料的屈服強(qiáng)度明顯提高。
[0040](11)在膨脹過程中，由于有約束模對(duì)金屬復(fù)合管膨脹的約束作用，可以控制金屬復(fù)合管的膨脹程度和膨脹后的直徑，并且對(duì)膨脹過程中薄壁厚度的減少也會(huì)起到相應(yīng)的控制，減小由于厚度變薄帶來的吸能效果的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1所示為金屬復(fù)合管成形前的剖面圖；
[0042]圖2所示為復(fù)合管雙層結(jié)構(gòu)部分的局部示意圖；
[0043]圖3所示為復(fù)合吸能管電磁膨脹成形示意圖；
[0044]圖4所示為模具中的約束模的剖面示意圖；
[0045]圖5所示為電磁膨脹成形后復(fù)合吸能管剖面示意圖；
[0046]圖6所示為上固定板俯視圖和主視圖；
[0047]圖7所示為下固定板俯視圖和主視圖；
[0048]圖8所不為|旲具壓塊俯視圖和主視圖；
[0049]圖9所不為|旲具T形臺(tái)俯視圖和主視圖；
[0050]圖10所示為薄壁圓管軸向漸進(jìn)折疊時(shí)的褶皺半波長與厚度、直徑的關(guān)系圖。
[0051]其中:1-流器、2-電阻、3-開關(guān)、4-電容器、5-升壓變壓器、6_上固定板、7-固定螺栓、8-壓塊、9-模架、10-金屬復(fù)合管、10-1內(nèi)管，10-2外管，10-3復(fù)合管單層結(jié)構(gòu)部分，10-4復(fù)合管雙層結(jié)構(gòu)部分，10-5細(xì)紋，10-6復(fù)合管的波紋，10-7復(fù)合管的加強(qiáng)筋，11-約束模、11-1約束模的波紋狀凹形槽，11-2約束模帶有加強(qiáng)筋的凹形槽，12-線圈、13-下固定板、14-T形臺(tái)、15-梯形孔、16-排氣孔、17-固定槽、18導(dǎo)線孔。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明和描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于發(fā)明保護(hù)范圍。
[0053]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的金屬復(fù)合管。其外管的材料為高強(qiáng)鋼，其長度為140mm,外徑為50mm,厚度為1.8mm。內(nèi)管材料為招合金,長度為210mm,外徑為46mm,其厚度為1.2mm。
[0054]如圖1和圖2所示，對(duì)于復(fù)合管的雙層結(jié)構(gòu)部分10-4，在其內(nèi)管10-1與外管10_2組合前，分別對(duì)其內(nèi)管的外表面和外管的內(nèi)表面進(jìn)行車削加工，形成均勻的螺旋細(xì)紋10-5。
[0055]具體的，如圖2所示，內(nèi)管外表面細(xì)紋和外管內(nèi)表面細(xì)紋之間的配合位置是凸起對(duì)凸起、凸起對(duì)凹槽或介于兩者之間。在膨脹成形時(shí)，復(fù)合管的雙層結(jié)構(gòu)部分10-4的內(nèi)管驅(qū)動(dòng)外管，使細(xì)紋10-5之間發(fā)生高速碰撞，產(chǎn)生高溫，發(fā)生焊接現(xiàn)象。
[0056]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中所用到的電磁成形的復(fù)合吸能管成形裝置，它由整流器1、電阻2、開關(guān)3、電容器4、升壓變壓器5、上固定板6、固定螺栓7、壓塊8、模架9、金屬復(fù)合管10、約束模11、線圈12、下固定板13、T形臺(tái)14、梯形孔15、排氣孔16、固定槽17、導(dǎo)線孔18等組成。
[0057]具體的，如圖3所示，變壓器5將工業(yè)電壓380V升高到2000V以上，整流器I將升高后電壓整流為直流電壓，經(jīng)過電阻2的作用充電回路中電流降低，直流電壓對(duì)電容器4充電，完成充電部分。當(dāng)開關(guān)3閉合瞬間，電容器4對(duì)線圈12進(jìn)行放電，完成放電部分。
[0058]如圖3和圖4所示，本發(fā)明所用脹形模具中的約束模是由垂直軸線方向截面為半圓形約束模11拼合而成，通過兩個(gè)約束模11的組合對(duì)金屬復(fù)合管10進(jìn)行約束，每個(gè)約束模11沿其軸向方向具兩種不同的表面形狀，其上端是帶有形成波紋狀的凹形槽的部分11-1，下端是帶有加強(qiáng)筋的凹形槽部分11-2。
[0059]具體的，約束模11中帶有波紋狀的凹形槽的部分11 -1，對(duì)金屬復(fù)合管IO的單層結(jié)構(gòu)部分10-3進(jìn)行約束。在進(jìn)行膨脹時(shí)，復(fù)合管10的單層結(jié)構(gòu)部分10-3受到約束模11的波紋狀的凹形槽11-1約束，成形后復(fù)合管10的單層結(jié)構(gòu)部分10-3相應(yīng)的成為波紋狀10-6。
[0060]具體的，約束模11中帶有加強(qiáng)筋的凹形槽11-2部分，對(duì)金屬復(fù)合管10的雙層結(jié)構(gòu)部分10-4進(jìn)行約束。在進(jìn)行膨脹時(shí)，復(fù)合管10的雙層結(jié)構(gòu)部分10-4受到約束模11的帶有加強(qiáng)筋的凹形槽部分11-2的約束，成形后復(fù)合管10的雙層結(jié)構(gòu)部分10-4相應(yīng)的帶有加強(qiáng)筋10-7。
[0061]具體的，波紋狀凹形槽11-1和帶有加強(qiáng)筋的凹形槽11-2中都具有均勻分布的三個(gè)排氣孔16，用于金屬復(fù)合管件10膨脹貼模時(shí)可以及時(shí)將約束模11與管件10之間的氣體排出。壓塊8的外徑與上固定板6的內(nèi)圓直徑相一致，相應(yīng)的T形臺(tái)14底部外徑與下固定板13內(nèi)圓直徑一致。線圈12采用5mmX 7mm矩形紫銅線進(jìn)行螺旋纏繞，銅線間采用絕緣膠帶隔離，銅線外側(cè)涂滿環(huán)氧樹脂和凝固劑，比例為1:2混合，凝固后外緣車削加工至需要的尺寸。[0062]具體的，如圖4和圖5所示，約束模11中波紋狀凹形槽11-1的波紋半波長與復(fù)合管單層結(jié)構(gòu)部分10-3的波紋半波長為hl，非波紋管軸向壓潰產(chǎn)生漸進(jìn)折疊的褶皺半波長為h。一般薄壁圓管漸進(jìn)折疊產(chǎn)生的褶皺半波長與厚度t、半徑R、直徑D之間的關(guān)系可以粗略用以下解析式來概括，如下列等式:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合吸能管的加工裝置，其包括整流器(I)、電阻(2)、開關(guān)(3)、電容器(4)、升壓變壓器(5)、上固定板(6)、固定螺栓(7)、壓塊(8)、模架(9)、約束模(11)、線圈(12)、下固定板(13)、T形臺(tái)(14)、排氣孔(16)、固定槽(17)、導(dǎo)線孔(18)，其特征在于: 約束模組件是由垂直軸線方向截面為半圓形約束模(11)拼合而成，通過兩個(gè)組合后的約束模(11)對(duì)金屬復(fù)合管(10)進(jìn)行約束，每個(gè)約束模(11)沿其軸向方向的上端是帶有形成波紋狀的凹形槽部分，下端是帶有形成加強(qiáng)筋的凹形槽部分； 波紋狀的凹形槽部分和帶有形成加強(qiáng)筋的凹形槽部分上設(shè)置均勻分布的排氣孔(16)，金屬復(fù)合管(10)膨脹貼模時(shí)可以及時(shí)將約束模(11)與金屬復(fù)合管(10)之間的氣體排出；壓塊(8)的外徑與上固定板(6)的內(nèi)圓直徑相一致，相應(yīng)的T形臺(tái)(14)底部外徑與下固定板(13)內(nèi)圓直徑一致； 上固定板(6)和下固定板(13)與模架(9)通過固定槽(17)的凹凸結(jié)合相連接；壓塊(8)放入上固定板(6)的內(nèi)圓中，屬復(fù)合管(10)放置在T形臺(tái)(14)上，上固定板(6)和下固定板(13)在徑向方向上分別約束金屬復(fù)合管(10)的兩端； 線圈(12)套在T形臺(tái)(14)上，金屬復(fù)合管(10)處于約束模(11)內(nèi)，在膨脹時(shí)約束模(11)對(duì)其進(jìn)行徑向約束；模架(9)夾住約束模(11)并對(duì)其進(jìn)行固定； 線圈(12)進(jìn)行螺旋纏繞；升壓變壓器(5)將工業(yè)電壓380V升高到2000V以上，整流器(I)將升高后電壓整流為直流電壓，經(jīng)過電阻(2)的作用充電回路中電流降低，直流電壓對(duì)電容器(4)充電，完成充電部分；當(dāng)開關(guān)(3)閉合瞬間，電容器(4)對(duì)線圈(12)進(jìn)行放電，完成放電部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合吸能管的加工裝置，其特征在于:約束模(11)中帶有波紋狀的凹形槽的部分，對(duì)金屬復(fù)合管(10)的單層結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行約束；在進(jìn)行膨脹時(shí)，金屬復(fù)合管(10)的單層結(jié)構(gòu)部分受到約束模(11)的波紋狀的凹形槽約束，成形后復(fù)合管(10)的單層結(jié)構(gòu)部分相應(yīng)的成為波紋狀。
3.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的復(fù)合吸能管的加工裝置，其特征在于:約束模(11)中帶有加強(qiáng)筋的凹形槽部分，對(duì)金屬復(fù)合管(10)的雙層結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行約束；在進(jìn)行膨脹時(shí)，金屬復(fù)合管(10)的雙層結(jié)構(gòu)部分受到約束模(11)的帶有加強(qiáng)筋的凹形槽部分的約束，成形后金屬復(fù)合管(10)的雙層結(jié)構(gòu)部分相應(yīng)的帶有加強(qiáng)筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合吸能管的加工裝置，其特征在于:上固定板(6)有一固定槽(17)，其形狀為凹凸形，用于連接模架(9)，并對(duì)模架(9)進(jìn)行固定，上固定板(6)中間有一導(dǎo)線孔(18)用于引出線圈(12)的電線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合吸能管的加工裝置，其特征在于:四個(gè)固定螺栓(7)從下固定板(13)底部的四個(gè)梯形孔(15)插入，從上固定板(6)法蘭邊緣處四個(gè)通孔中穿出。
6.利用權(quán)利要求1所述復(fù)合吸能管的加工裝置加工復(fù)合吸能管的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1、選取待加工的金屬復(fù)合管(10)的內(nèi)管和外管； 步驟2、在選取好的內(nèi)管的一端部外表面進(jìn)行車削加工，在外表面上形成均勻細(xì)紋； 步驟3、在選取好的外管的內(nèi)表面上進(jìn)行車削加工，在內(nèi)表面形成均勻細(xì)紋； 步驟4、將車加工好的外管套在內(nèi)管上，使經(jīng)過車削加工的內(nèi)管外表面和外管內(nèi)面一一相對(duì)應(yīng)；形成有單層結(jié)構(gòu)部分和雙層結(jié)構(gòu)的金屬復(fù)合管(10)；步驟5、將金屬復(fù)合管(10)放入成形模具中； 步驟6、對(duì)交變電壓通過升壓變壓器(5 )進(jìn)行升壓，根據(jù)對(duì)金屬復(fù)合管(10 )的波紋形狀和加強(qiáng)筋形狀的要求不同，選擇升壓變壓器(5)升壓后的電壓； 步驟7、經(jīng)過升壓變壓后，電流通過整流器(I)后，變?yōu)橹绷麟?，?jīng)過電阻(2)的作用充電回路中電流降低，直流電壓對(duì)電容器(4)充電，完成充電部分； 步驟8、閉合電路開關(guān)(3)，使電容(4)放電；由于感應(yīng)線圈(12)中的電流變化，產(chǎn)生感應(yīng)磁場，而感應(yīng)磁場對(duì)金屬復(fù)合管(10)產(chǎn)生作用，使金屬復(fù)合管(10)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流；步驟9、金屬復(fù)合管(10)內(nèi)的感應(yīng)電流產(chǎn)生次級(jí)感應(yīng)磁場；并產(chǎn)生磁場壓力； 步驟10、金屬復(fù)合管(10)的內(nèi)壁受到磁場壓力而發(fā)生徑向塑性膨脹；在膨脹時(shí)通過內(nèi)管的驅(qū)動(dòng)，使外管隨內(nèi)管一起發(fā)生膨脹； 步驟11、金屬復(fù)合管(10)膨脹時(shí)，由于有約束模(11)的存在，金屬薄壁管(10)的單層結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生波峰和 波谷，形成波紋狀，雙層結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生加強(qiáng)筋； 步驟12、膨脹過程結(jié)束后，松開固定螺栓(7)，從模具中取出成形后的金屬復(fù)合吸能管。
【文檔編號(hào)】B21D26/14GK103861931SQ201410128228
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】孫光永, 崔俊佳, 李光耀, 康賀賀 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)