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由于密度較低、強度較高、耐腐蝕性和焊接性能良好等優(yōu)勢,目前鋁合金材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于船舶制造領(lǐng)域,相比傳統(tǒng)的船用鋼板,5052鋁板具有一些更明顯的優(yōu)勢。針對船體復(fù)雜曲面鋁合金外板的加工,本文提出了電磁力輔助鋁板線加熱成形的新工藝,即在鋁板線加熱成形的過程中通過施加電磁力促進鋁板變形,不僅可以提高鋁板的成形效率,還可以在滿足要求的加工溫度范圍內(nèi)使鋁板獲得預(yù)期變形。本文針對電磁力輔助5052鋁板線加熱成形工藝中的幾項關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。首先,根據(jù)電磁力輔助線加熱成形的基本原理,對電磁力輔助線加熱成形工藝裝置的研制展開研究,分析了其中電路裝置的基本工作原理,并詳細(xì)研究了電路的充放電原理。

此外,基于此工藝裝置介紹了鋁板線加熱成形和電磁力輔助鋁板線加熱成形的加工過程,并利用實驗測量數(shù)據(jù)證明了電磁力的輔助成形效果。其次,針對電磁力輔助鋁板線加熱成形過程,以5052鋁板為研究對象,利用ANSYS軟件建立了三維有限元模型,采用多物理場順序耦合的思想進行了數(shù)值仿真,并將電路-電磁耦合、電磁-結(jié)構(gòu)耦合、鋁板線加熱成形和電磁力輔助鋁板線加熱成形的實驗測量數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果進行對比分析,證明了有限元模型的可靠性。然后,基于數(shù)值模擬,研究了電磁力輔助鋁板線加熱成形的主要工藝參數(shù)對電磁力輔助成形效果的影響規(guī)律,包括脈沖電流參數(shù)、鋁板厚度、線圈與鋁板間隙、鋁板溫度場分布等因素,為實際加工中的工藝參數(shù)設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。最后從脈沖電磁力的周期性和電磁力產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)加載與卸載的角度入手,探究了電磁力輔助線加熱成形過程中鋁板的成形機理。