Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chiến lược gia công tăng cường điện từ (EMIF) cho các bộ phận quy mô lớn bằng hợp kim nhôm dựa trên cuộn kép
Tóm tắt
Đối với việc sản xuất các bộ phận tấm quy mô lớn, các phương pháp dập truyền thống, quay và gia công gia tốc điểm đơn bị giới hạn bởi sự dễ gãy và độ đàn hồi nghiêm trọng của các bộ phận được hình thành cũng như yêu cầu về thiết bị hình thành quy mô lớn. Bài báo này đã đề xuất một cách sáng tạo về phương pháp gia công gia tốc điện từ (EMIF) dựa trên cuộn kép nhằm giải quyết vấn đề sản xuất các bộ phận quy mô lớn bằng hợp kim nhôm. Kết quả hình thành của EMIF dựa trên cuộn đơn và EMIF dựa trên cuộn kép đã được so sánh thông qua mô phỏng phần tử hữu hạn. Ảnh hưởng của hai chiến lược di chuyển đến độ đồng nhất trong EMIF dựa trên cuộn kép đã được nghiên cứu. Ngoài ra, ảnh hưởng của điện áp hình thành đến độ đồng nhất trong EMIF dựa trên cuộn kép với chiến lược di chuyển khoảng cách cũng đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy chất lượng hình thành của EMIF với cuộn kép tốt hơn so với EMIF với cuộn đơn. Đối với EMIF dựa trên cuộn kép, chiến lược di chuyển khoảng cách tốt hơn so với chiến lược di chuyển tuần tự trong việc đạt được chất lượng hình thành tốt hơn. Đối với lớp đầu tiên của EMIF dựa trên cuộn kép với chiến lược di chuyển khoảng cách, điện áp hình thành tối ưu và điện áp định hình lần lượt là 12 kV và 18 kV. Đối với lớp thứ hai của EMIF dựa trên cuộn kép với chiến lược di chuyển khoảng cách, điện áp hình thành tối ưu và điện áp định hình lần lượt là 18 kV và 27 kV. Điện áp hình thành là 1,5 lần điện áp hình thành cho cả hai lớp nhằm đạt được độ đồng nhất tốt hơn trong quá trình hình thành. Cuối cùng, phương pháp EMIF dựa trên cuộn kép với chiến lược di chuyển khoảng cách theo nhiều lớp được đề xuất để chế tạo các bộ phận tấm quy mô lớn. Cuối cùng, các thí nghiệm đã được thực hiện để xác nhận tính khả thi của EMIF với cuộn kép và kết quả thí nghiệm cho thấy sự phù hợp tốt với kết quả mô phỏng. Những phát hiện của nghiên cứu này có thể cung cấp hướng dẫn về việc biến dạng các bộ phận quy mô lớn bằng hợp kim nhôm thông qua phương pháp EMIF.
Từ khóa
#gia công điện từ #quy mô lớn #hợp kim nhôm #cuộn kép #độ đồng nhấtTài liệu tham khảo
Psyk V, Risch D, Kinsey BL, Tekkaya AE, Kleiner M (2011) Electromagnetic forming—a review. J Mater Process Technol 211(5):787–829. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.12.012
Li FQ, Mo JH, Li JJ, Zhao J (2017) Formability evaluation for low conductive sheet metal by novel specimen design in electromagnetic forming. Int J Adv Manuf Technol 88(5–8):1677–1685. https://doi.org/10.1007/s00170-016-8893-9
Zhu H, Huang L, Li JJ, Li XX, Ma HJ, Wang CM, Ma F (2018) Strengthening mechanism in laser-welded 2219 aluminium alloy under the cooperative effects of aging treatment and pulsed electromagnetic loadings. Mater Sci Eng A 714:124–139. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.12.081
Imbert JM, Winkler SL, Worswick MJ, Oliveira DA, Golovashchenko S (2005) The effect of tool–sheet interaction on damage evolution in electromagnetic forming of aluminium alloy sheet. Trans asme J eng mater technol 127(1):145–153. https://doi.org/10.1115/1.1839212
Iriondo E, Gutiérrez MA, González B, Alcaraz JL, Daehn GS (2011) Electromagnetic impulse calibration of high strength sheet metal structures. J Mater Process Technol 211(5):909–915. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.05.013
Cui XH, Yu HL, Wang QS (2018) Electromagnetic impulse calibration in V-shaped parts. Int J Adv Manuf Technol 97(5–8):2959–2968. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2108-5
Li JJ, Qiu W, Huang L, Su HL, Tao H, Li PY (2018) Gradient electromagnetic forming (GEMF): a new forming approach for variable-diameter tubes by use of sectional coil. Int J Mach Tools Manuf 135:65–77. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2018.08.005
Okoye CN, Jiang JH, Hu ZD (2006) Application of electromagnetic-assisted stamping (EMAS) technique in incremental sheet metal forming. Int J Mach Tools Manuf 46(11):1248–1252. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2006.01.029
Ma HJ, Huang L, Li JJ, Duan XC, Ma F (2018) Effects of process parameters on electromagnetic sheet free forming of aluminium alloy. Int J Adv Manuf Technol 96(1–4):359–369. https://doi.org/10.1007/s00170-018-1589-6
Oliveira DA, Worswick MJ, Finn M, Newman D (2005) Electromagnetic forming of aluminium alloy sheet: free-form and cavity fill experiments and model. J Mater Process Technol 170(1):350–362. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.04.118
Xiong WR, Wang WP, Wan M, Li XJ (2015) Geometric issues in V-bending electromagnetic forming process of 2024-T3 aluminium alloy. J Manuf Process 19:171–182. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.06.015
Kamal M, Shang J, Cheng V, Hatkevich S, Daehn GS (2007) Agile manufacturing of a micro-embossed case by a two-step electromagnetic forming process. J Mater Process Technol 190(1):41–50. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.03.114
Su HL, Huang L, Li JJ, Ma F, Huang P, Feng F (2018) Two-step electromagnetic forming: A new forming approach to local features of large-size sheet metal parts. Int J Mach Tools Manuf 124:99–116. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2017.10.005
Daehn G, Vohnout VJ 2000 Hybrid methods of metal forming using electromagnetic forming. US6050121A
Vohnout VJ (1999) A hybrid quasi-static/dynamic process for forming large sheet metal parts from aluminium alloys. Dissertation, The Ohio State University
Shang J, Daehn G (2011) Electromagnetically assisted sheet metal stamping. J Mater Process Technol 211(5):868–874. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.03.005
Shang J (2006) Electromagnetically assisted sheet metal stamping. Dissertation, The Ohio State University
Woodward S, Weddeling C, Daehn GS, Psyk V, Carson B, Tekkaya A (2010) Agile production of sheet metal aviation components using disposable electromagnetic actuators. In: 4th International Conference on High Speed Forming-ICHSF2010 OAI 35–46. https://doi.org/10.17877/DE290R-8744
Luo W, Huang L, Li J, Liu X, Wang Z (2014) A novel multi-layer coil for a large and thick-walled component by electromagnetic forming. J Mater Process Technol 214(11):2811–2819. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.05.023
Golovashchenko SF (2007) Material formability and coil design in electromagnetic forming. J Mater Eng Perform 16(3):314–320. https://doi.org/10.1007/s11665-007-9058-7
Cui XH, Li JJ, Mo JH, Fang JX, Zhu YT, Zhong K (2015) Investigation of large sheet deformation process in electromagnetic incremental forming. Mater Des 76:86–96. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.03.060
Guo K, Lei XP, Zhan M, Tan JQ (2017) Electromagnetic incremental forming of integral panel under different discharge conditions. J Manuf Process 28:373–382. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.01.010
Wang ZQ (2015) Study on electromagnetic incremental forming process of large aluminium alloy curved surface parts. Dissertation, Huazhong University of Science and Technology (In Chinese)
Yan SL, Li HW, Li P, Xue KW (2018) Mechanisms and forming rules of large thin-walled aluminium alloy components in electromagnetic incremental forming. Procedia Manuf 15:1306–1313
Li HW, Yao X, Yan SL, He J, Zhan M, Huang L (2018) Analysis of forming defects in electromagnetic incremental forming of a large-size thin-walled ellipsoid surface part of aluminium alloy. J Mater Process Technol 255:703–715. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.01.024
Zhang QX, Huang L, Li JJ, Feng F, Su HL, Ma F, Zhong K (2019) Investigation of dynamic deformation behaviour of large-size sheet metal parts under local Lorentz force. J Mater Process Technol 265:20–33. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.09.036
Liu XL, Huang L, Su HL, Ma F, Li JJ (2018) Comparative research on the rebound effect in direct electromagnetic forming and indirect electromagnetic forming with an elastic medium. Materials 11(8):1450. https://doi.org/10.3390/ma11081450
Fang JX, Mo JH, Li JJ, Zhou B (2017) Feasibility of electromagnetic pulse-assisted incremental drawing with a radial magnetic force for AA-5052 aluminum alloy sheet. Int J Adv Manuf Technol 88:3123–3137. https://doi.org/10.1007/s00170-016-9025-2