基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于材料机械性能领域，具体为电磁高能率下薄板材料成形极限的测 量装置，为薄板材料高速率成形提供成形极限图。
【背景技术】
[0002] 根据成形极限理论，可知为了绘制出完整的成形极限图，在测试过程中必须获得 单向拉伸、平面应变和双向拉伸三种应变状态。传统测量成形极限的方法是在平直无变形 的板料表面印制选定的、尺寸精确的网格或随机斑点图案，再采用Nakajima或Marciniak 方法对板料进行变形直至破裂、停止试验。Nakazima试验法，其实质是半球形刚性凸模胀 形试验。通过改变试件的宽度，使其侧向约束改变从而得到从单拉到等双拉的成形极限。 Marciniak方法，其实质是平面刚性凸模胀形试验。但是由于受传统机械结构限制，凸模的 下行速度受到限制，这两种方法只适合于常态下的成形极限测量。电磁高能率下，材料变形 的应变率可高达10 3/s，不同于常态下的成形方法，常规的成形极限的测试已不能完全满足 要求。
[0003] 针对电磁高能率下材料的成形极限测量，Seth、Golovashchenko、Dariani分别提 出了方案。Seth通过采用单一的平面螺线线圈，同种圆形坯料，不同的冲头形状获得不同 的应变状态：采用轴对称冲头（导弹头形状）时，在冲头顶部可以获得近似双向拉伸的应变 状态；采用楔形冲头时，可以得到接近平面应变状态的变形。由于采用的板料撞击冲头的方 法，这样对于强度硬度较大的材料如钛合金则不易破裂，且需要更大的能量从而耗能大。
[0004] Golovashchenko通过采用平面螺旋线圈成形方形还料获得双向拉伸应变状态； 采用轨道线圈成形不同长宽比的长条坯料获得单向拉伸及平面应变状态。Golovashchenko 的方法为了使变形均匀，获得单拉应变状态与平面应变状态需要采用不同形式的线圈，增 加线圈制作成本。轨道线圈成形时长条坯料不易夹紧，且长条轨道之间由于电磁力相互作 用容易使轨道线圈失稳。
[0005]Dariani采用不同的长宽比的长条还料及方形还料获得不同应变状态。Dariani 是基于爆炸成形装置而设置长条坯料及方形坯料的。
[0006] 为了能够准确的测量出电磁高能率下薄板材料的成形极限，考虑到不同的板料形 状不会影响线圈所感应的涡流分布。本实用新型提出采用单一螺旋线圈，不同的坯料形状 以获得不同的应变状态。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型提供一种基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置，可以有 效解决上述问题。
[0008] 本实用新型提供一种基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置，包括：
[0009] 胀形模具，包括上模和下模，所述上模具有一凹形空间；
[0010] 驱动线圈，设置于所述下模中；
[0011] 驱动源，与所述驱动线圈电连接，所述驱动源包括AC电源以及与所述AC电源并联 的电容器；以及
[0012] 驱动片，具有一中心孔；
[0013] 其中，所述上模和所述下模用于夹持所述薄板材料，所述驱动片设置于驱动线圈 的上表面。
[0014] 进一步的，所述驱动线圈采用平面螺旋线圈。
[0015] 进一步的，所述薄板材料为方形板料或圆形板料。
[0016] 进一步的，所述薄板材料为方形板料，且具有两个关于所述方形板料中心轴对称 的半圆形孔，两个半圆形孔沿中心轴的距离为D，所述半圆形孔的半径为1/2D，每一半圆形 孔的两端通过圆弧R5进行光滑连接。
[0017] 进一步的，所述薄板材料为方形板料，且具有四个关于所述方形板料中心对称的 1/4圆形孔，相邻两个1/4圆形孔沿中心轴的距离为d，所述1/4圆形孔的半径为R1，每一 1/4圆形孔的两端通过圆弧R2和R3进行光滑连接，每一 1/4圆形孔的直角端通过圆弧R4 进行光滑连接。
[0018] 进一步的，所述薄板材料为TC4钦合金或尚强钢等尚电阻率材料。
[0019] 进一步的，在双向胀形时，所述驱动片采用AA5052铝板；在单向拉伸及平面应变 状态实验时，采用T3紫铜板。
[0020] 本实用新型所述的电磁高能率下薄板材料成形极限的测量装置，具有如下技术效 果：采用简单的螺旋线圈，将脉冲电磁成形的方法与成形极限曲线的传统测量方法结合在 一起并通过专业的应变分析软件ASAME得到薄板材料在高应变率下的成形极限图。从而为 薄板材料在实际的高能率下成形提供塑性性能的参考，也为学者研究高应变速率下材料本 构关系的变化提供参考。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型实施例提供的电磁高能率下薄板成形极限的测量装置成形前 的结构示意图。
[0022] 图2为本实用新型实施例提供的电磁高能率下薄板成形极限的测量装置成形后 的结构示意图。
[0023]图3-5为不同的薄板材料的结构示意图。
[0024] 图6为电磁高能率双向拉伸应变状态下TC4钛合金板材的成形极限。
[0025] 图7为电磁高能率单向拉伸应变状态下TC4钛合金板材的成形极限。
[0026] 图8为电磁高能率平面应变状态下TC4钛合金板材的成形极限。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处 所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说 明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0028] 请参照图1，本实用新型提供一种基于电磁高能率下的薄板材料14成形极限的测 量装置100,包括：
[0029] 胀形模具10,包括上模101和下模102,所述上模101具有一凹形空间；
[0030] 驱动线圈11，设置于所述下模102中；
[0031] 驱动源12,与所述驱动线圈11电连接，所述驱动源12包括AC电源121以及与所 述AC电源121并联的电容器123;以及
[0032] 驱动片13,具有一中心孔131;
[0033] 其中，所述薄板材料14夹持设置于所述上模101和所述下模102之间，所述驱动 片13设置于所述薄板材料14靠近所述驱动线圈11的表面，所述薄板材料14表面印制密 排的网格。所述上模101可以封闭结构或开口结构。优选的，所述上模102的内缘为圆弧 形，以降低后续薄板材料14形变时的阻碍。进一步的，采用带孔的环氧树脂板15垫高所述 薄板材料14,所述环氧树脂板15的高度等于所述驱动片13的高度。
[0034] 所述驱动线圈11采用平面螺旋线圈，其中单