基于集磁器線圈的3A21鋁合金-20鋼管磁脈沖連接研究.pdf

1、異種管件磁脈沖連接是利用電磁成形原理，在室溫條件下實(shí)現(xiàn)的高速、固相連接，合適碰撞速度和角度條件下，能獲得具有微細(xì)金屬間化合物過(guò)渡帶的異種金屬接頭，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的冶金連接。作為輔助工裝，集磁器將對(duì)磁脈沖連接工藝的穩(wěn)定性、成形連接效率、線圈服役壽命等產(chǎn)生重要影響。本文通過(guò)數(shù)值分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)基于帶集磁器線圈裝置的3A21鋁合金-20鋼管件磁脈沖連接進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　首先，得到圓柱形單孔集磁器側(cè)面錐角對(duì)工作區(qū)感應(yīng)電流的影

2、響規(guī)律：隨著角度的提高，集磁器自感增大，有利于提高工作電流與總感應(yīng)電流的比例。通過(guò)ANSOFT電磁場(chǎng)軟件建立集磁器線圈3D有限元模型，分析結(jié)果表明：等放電能量條件下，集磁器線圈的磁通密度顯著高于獨(dú)立線圈，調(diào)節(jié)錐角可以提高管件磁通密度，集磁器線圈相對(duì)于獨(dú)立螺線管線圈提高了磁場(chǎng)能量的轉(zhuǎn)換和傳輸效率。以上結(jié)果為本文選擇合理集磁器線圈提供依據(jù)。
　　利用ANSYS和ABAQUS軟件完成磁脈沖變形連接過(guò)程的數(shù)值模擬，分析了各工藝參數(shù)對(duì)電磁場(chǎng)

3、和變形場(chǎng)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：放電電流第一半波周期內(nèi)，外管與內(nèi)管變形過(guò)程基本完成。隨著電壓的升高，內(nèi)外管徑向間隙的增大有利于外管獲得較高的撞擊速度。內(nèi)管接頭預(yù)設(shè)錐角可顯著提高碰撞速度幅值，在本文條件下碰撞速度最大可達(dá)514 m/s。
　　通過(guò)皮爾森線圈測(cè)算所研制集磁器線圈裝置條件下外管件的集膚深度，驗(yàn)證了自制裝置的有效性，并基于此裝置進(jìn)行工藝試驗(yàn)研究。通過(guò)剝離試驗(yàn)和掃描電鏡的結(jié)果表明：在放電電壓15 kV、徑向間隙1.2 mm