电磁脉冲成形的基本原理

基于麦克斯韦描述的物理效应，将储存在储能装置（一般为电容器）中的能量瞬间释放，产生瞬态的大交变脉冲电流，通过磁脉冲感应器并在其周围产生强的交变磁场。这个磁场会在金属材料表面产生与感应器电流反向的感应电流。这样就会产生相互排斥的磁场力，推动金属工件发生塑性变形。需要注意的是，电磁脉冲成形只能对导电性较好的工件进行成形，如果成形导电性较差的工件，需要使用导电性较好的材料作为驱动件来实现成形。

电磁成形原理图

早在20世纪二十年代，美国和前苏联就率先进行了电磁脉冲成形技术的研究，并将其应用于实际生活。随着工业的快速发展和能源危机的日益严重，结构轻量化成为各个国家制造业的发展方向，而电磁脉冲成形技术正好具备提高金属成形极限的优势。在1998年，美国的DANA公司成功研究并应用了铝合金-钢金属汽车驱动轴的电磁脉冲技术。此后，美国的福特、通用和克莱斯勒三家汽车厂商，在美国政府的支持下与西北太平洋国家实验室共同研究了电磁脉冲成形技术。在中国，电磁脉冲成形技术的研究可以追溯到20世纪60年代，中国科学院开始接触和研究电磁脉冲成形技术。1986年，中国首台电磁脉冲成形机在哈尔滨工业大学成功研制问世。之后，众多高校开始研究和应用电磁脉冲成形技术，电磁脉冲成形技术逐渐应用于航空航天、兵器工业、汽车制造、仪表仪器和微电子等领域。

电磁脉冲成形技术在管胀形、管缩径、平板成形和电磁冲裁等领域得到了广泛的应用。在管胀形方面，电磁脉冲成形可通过改变胀形线圈的结构实现对坯料外形的控制，从而实现无模成形。管缩径是一种常用的成形方式，外置线圈可以实现对管坯的局部缩径和管口缩小变形。在平板成形方面，电磁脉冲成形可以实现高精度的自由成形和有模成形，但需要解决外形难控制和贴模性差等问题。电磁脉冲冲裁是一种高效的冲裁方式，相较于传统冲裁，电磁脉冲冲裁具有设备简单、成形效率高以及成形质量优良的优势。