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ARCHIMEDES EMW-200

电磁脉冲焊机系列

一、电磁辅助成形系统总体介绍

  电磁成形属于高能(高速率)成形技术,首先需要把电能储存在高压电容器中,当高压开关闭合时,能电容对线圈快速放电( us级)并在其周围产生变化的脉冲磁场,该脉冲磁场穿过工件时就会在金属工件中产生感应电流(涡流),带电的金属工件处于急剧变化的磁场中就会受到磁场力的作用,当这股磁压力达到材料的屈服强度时,金属工件将发生塑性变形,达到成形金属零件的目的。
  电磁成形技术具有加工能量易于精确控制、成形速度快、成形工件精度高、成形后零件弹复小、可提高材料塑性变形能力、模具简单及设备通用性强、利于采用复合工艺及实现自动化生产、整个成形过程绿色、环保等特点,现已广泛应用于航空、航天、兵器工业、汽车制造、轻化工及仪器仪表及电子等诸多领域。

  电磁成形可广泛应用于平板成形、板材冲裁、冲孔、管材电磁胀形和缩径、翻边和连接、压印和成形、多工序复合成形、组装件的装配、粉末压实、电磁铆接、电磁焊接及放射性物质的封存等,对一些特殊零件是优先选用的成形方法。如大型构件的精密校形、膜片无毛刺冲裁、复杂外形管件加工、导弹卡箍成形、仪器舱校形、飞机透平发动机舱成形、扭矩轴及连杆装配;汽车空气调节储存器、热交换器、万向接头架、凸轮、齿轮等与驱动轴或万向轴管的连接;熔断器、绝缘器等电子元件的装配;核工业中燃料棒的成形、核废料容器的密封;电磁铆接已被泛用于波音737、747、767;而电磁粉末压制为电磁成形技术在功能陶瓷行业、敏感元件和感器行业又开辟了广阔的应用前景。

1.1电磁脉冲焊机简介

 电磁焊接助一般认为同爆炸焊接机理相同,每当储能电容器放电时,线圈产生一瞬时、高压、高速的冲压波作用在一金属附件上,使其以高速向另一金属基件猛烈撞击,在两金属接触界面的一些先撞击点将产生“射流”以及高应变速率的金属塑性流动。“射流”作用的结果是冲刷或清除了两金属待复合面的氧化层及吸附层,使两洁净的金属表面在高压下紧密结合而形成金属键连接,随着变形,即复合过程的进行,金属键逐步扩大到整个连接面,达到复合或焊接的目的。电磁焊接所需的变形力由螺线管线圈提供。

传统去除焊接应力的方法:预应力法和预拉伸法、振动时效消应力法、随焊冲击碾压法、温差拉伸法、随焊锤击法等。
虽然这些方法在某些场合起到了不错的效果,但由于各自的特点,存在一些不足。
⑴ 预应力法和预拉伸法由于受到拉伸设备及焊缝形式的限制难以广泛应用;
⑵ 使用振动时效消应力法,如果振动不当会对结构的疲劳性能造成影响;
⑶ 随焊冲击碾压法只适用于薄板焊接,而且随着焊接规范及焊接材料的变化,冲击碾压轮的尺寸需要重新设计及制造;
⑷ 温差拉伸法不但不能减小焊件的横向收缩,反而会使横向收缩有增大的趋势,因此不适用于封闭焊缝的焊接;
⑸ 随焊锤击法锤击面粗糙,工件表面光洁度差,实际焊接封闭焊缝时实现起来比较困难。
针对薄板构件焊接残余应力和变形较大的特点,提出了电磁冲击控制焊接应力变形的方法。
电磁冲击控制焊接应力变形是基于电磁感应原理提出的一种控制焊接变形的方法。其主要原理是:利用线圈对工件施加的电磁力的作用,使得焊缝中的残余压缩塑性变形得到充分的延展,从而达到降低焊缝残余应力减小焊接变形的目的。
薄板焊接时常常出现挠曲变形,因此可以用挠曲变形的最大挠度来衡量控制焊接变形的效果。

二、电磁辅助成形EMF 60系统组成

  本套电磁辅助成形系统主要包含三部分:控制柜、储能电容柜和爆焊支架。

2.1 控制柜

  控制柜包括机柜、操作面板、充放电控制电路等。储能电容柜主要包括个的脉冲电容、变压器以及真空开关。设有电源开关、暂停、充电、放电、复位按钮及工作电压设定旋钮,装有电压表和各种指示灯来显示设备的工作状态信息传达显示方法,包括仪表显示、声响信息传达、触觉信息传达、符号传达等。操纵控制技术,包括机器的操纵装置、仪表控制装置、键盘技术等。安全保障技术,包括机器保险装置、防止人为的失误、事故控制方法、救援方法、安全措施等。

2.2储能电容柜

充电回路是电磁成形机的重要环节,它必须可靠、高效地给储能电容充电。充电回路包括第一级直流电源、第二级开关充电电源、升压变压器、整流电路及相应保护电路。充电回路的作用是把交流电经过升压、整流等变换,转变成储能电容中的能量。这个回路由第一级直流电源、第二级半桥逆变电路、高压升压变压器、高压大电流整流硅堆、限流电阻、储能电容、采样电阻组成。充电回路的工作过程为进线的交流电,经过整流桥和滤波电容,得到左右的直流电压,该电压作为第二级半桥逆变电路的输入第二级逆变电路经由逆变,变压器输入的电压脉冲,高压变压器把电压升高到充电电压,经过整流后,通过限流电阻给电容充电。采样电阻上的采样电压送给比较电路板,与设定基准电压比较,到达预先设定的充电电压就停止充电。

显示及设置: 

  通过多圈精密电位器调节输出电压值,通过数显表显示工作电压、电流值。故障指示通过故障指示灯指示。 

连接器: 

输出高电压通过高压接头连接,安全可靠。

储能电容主要特点:

 ·功耗低,适宜于大功率、大电流、高耐压、高浪涌应用;

 ·具有最好的容量和体积性能比;

 ·随温度变化小,使用寿命长;

 ·反峰电压可达最高;

 ·高储能,耐高脉冲电流能力;

 ·自恢复特性好,性能稳定;

 ·低电感,低ESR;

 ·外壳材料为不锈钢或冷轧板、安装方便 。

  2.3成形部分

成形部分包括成形线圈、模具和工作台。

三、 技术参数:

项  目

规       格

能量(KJ)

10     25    50    100    200   300   500   1000

电压(KV)

0.45   1   2   3   5   10   20   30   50   100   200

电容量

500~10000μF (可调整)

容量偏差

一般±5%,根据要求可以更小

输入电压

AC380V 50Hz;AC220V 50Hz

输出电压

0.45   1   2   3   5   10   20   30   50   100   200
(各个量程范围内连续可调)

电源输出功率

20000W,40000W,80000W等可选

开关

晶闸管/机械开关(可选)

控制方式

PLC/按钮开关(可选)

电压稳定度

≤1%

 

 

负载稳定度

≤1%

输出纹波

≤1%

显示

具有电压、电流显示

冷却方式

风冷

使用环境温度宽

-40℃~+75℃

使用地点

工厂生产环境

等效串联电阻

ESR≤5mΩ

保护措施

过压保护/过流保护/机械保护

测试系统(可选)

应力应变测试系统及瞬间电流测试系统

线圈

依据用户需求定制

可选附件

真空焊接装置/真空压制/高温真空压制/电磁铆接

 

 

 
 

 

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