层平面螺旋线圈优选采用矩形截面 的紫铜漆包线，直接旋转镶嵌到加工有螺旋槽的环氧板上，上面覆盖一层薄的环氧板，然后 再用环氧树脂进行密封加固。这样的线圈制作简单，结构对称，有利于改善驱动线圈11的 受力状态，延长驱动线圈11的寿命。
[0035] 请参照图3,对于成形极限图右侧，即双向拉伸应变状态，所述薄板材料14采用边 长为LXL的方形板料或直径为的圆形板料。优选的，采用边长为LXL的方形板料尺 寸L以保证板料有足够的压边力。
[0036] 请参照图4,对于成形极限图左侧即单向拉伸应变状态，根据单向拉伸试样标准 图，同时考虑到平面螺旋线圈产生的双驼峰型的电磁力分布特点，所述薄板材料14采用方 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。
[0037] 请参照图5,塑性变形过程中，平面应变状态是比较苛刻的状态，在成形极限测试 中，平面应变状态是比较难获得的。为了获得平面应变状态，借鉴Wagoner等人的试样设计 思想。根据一些难成形材料如钛合金需要在驱动片的作用下变形的特点采用所述薄板材料 14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。
[0038] 所述薄板材料14可以为高阻的金属材料或合金材料。本实施例中，所述薄板材料 14为TC4钛合金，其电阻率为169. 3μΩ.cm。
[0039] 所述驱动片13选自轻质，易变形，低电阻率的材料，从而可以有效提高驱动线圈 11的成形效率，尤其是在成形高电阻率材料时。优选，电阻率小于等于10μΩ.cm;更优 选，电阻率小于等于5μΩ.cm。本实施例中，在双向胀形时，所述驱动片13采用2mm厚的 AA5052铝板，电阻率约为2. 7μΩ.cm，以提高成形效率，另外可改善线圈的受力，延长其寿 命；单向拉伸及平面应变状态实验时，采用〇. 8mm厚的T3紫铜板，电阻率约为1. 7μΩ. cm。
[0040] 一种使用上述测量装置100的测量方法，包括：
[0041]通过所述驱动源12中的电容器123放电，在所述驱动线圈11上产生脉冲电流，从 而使所述驱动线圈11与所述驱动片13之间产生相互排斥的力，使所述薄板材料14变形， 请参照图2;
[0042] 将胀形后的薄板材料14取出，通过拍照采集数据再通过软件ASAME进行处理，得 到成形极限所需的单向拉伸、平面应变和双向拉伸三种应变状态下的主应变及次应变，从 而得到成形极限图。
[0043] 进一步的，所述通过驱动源12中的电容器123放电的步骤包括：
[0044] 通过AC电源121向所述电容器123充电；以及
[0045] 通过充电后的电容器123向所述驱动线圈11放电。上述步骤可以通过开关122 和开关124实现。所述六(：电源的电压可以为20-401^ ;所述电容器的容量为200-300以€; 放电时间为毫秒级。优选的，所述AC电源的电压为25-35kv;所述电容器的容量为 200-250μf。更优选的，所述AC电源的电压为28-32kv;所述电容器的容量为210-220μf。 本实施例中，所述AC电源的电压为30kv;所述电容器的容量为213μf。
[0046] 采用本实用新型中的方形试样获得了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，如图6所示；采用如图4试样获得了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，如图7所示；采用如图5试样获得了电磁高能率平面应变状态 下TC4钛合金板材的成形极限，如图8所示。
[0047] 注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会 理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明 显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例 对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离 本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附 的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置，其特征在于，包括： 胀形模具，包括上模和下模，所述上模具有一凹形空间； 驱动线圈，设置于所述下模中； 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 驱动片，具有一中心孔； 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。2. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述驱动线圈采用平面螺旋线圈。3. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述薄板材料为方形板料或圆形板 料。4. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，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。5. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，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。6. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述薄板材料为TC4钛合金或高电阻 尚强钢材料。7. 根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，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。
【专利摘要】本实用新型公开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：胀形模具，包括上模和下模，所述上模具有一凹形空间；驱动线圈，设置于所述下模中；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；以及驱动片，具有一中心孔；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；所述的薄板材料，具有独特的形状，放置于所述的驱动片之上。
【IPC分类】G01N3/28
【公开号】CN205067248
【申请号】CN201520798229
【发明人】李奋强, 赵军
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月15日