電磁成形現(xiàn)狀及其發(fā)展

電磁成形現(xiàn)狀及發(fā)展【摘要】電磁成形工藝是一種新興的高能率成形技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。本文介紹了電磁成形在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及電磁成形在管材成形、平板件成形等方面的應(yīng)用，并闡述了怎樣用有限元方法精確求解電磁成形過程。最后提出了電磁成形存在問題及解決辦法，展望了電磁成形的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：電磁成形；管材成形；平板件成形；有限元方法前言電磁成形工藝是一種新興的高能率成形技術(shù)，是利用瞬間的高壓脈沖磁場迫使坯料在沖擊電磁力作用下，高速成形的一種成形方法。電磁成形屬于高能（高速率）成形技術(shù)，高能（高速率）成形技術(shù)種類很多，但是電磁成形排除了爆炸成形的危險性，較之電液成形更方便[1][2]。從20世紀(jì)50年代末，電磁成形在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來，成為金屬塑性加工的一種新的工藝方法，深受各工業(yè)國的高度重視?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械、電子、汽車工業(yè)、輕化工及儀器儀表、航空航天、兵器工業(yè)等諸多領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。電磁成形可廣泛應(yīng)用于平板成形、板材沖裁、沖孔、管材電磁脹形和縮徑、翻邊和連接、壓印和成形、多工序復(fù)合成形、組裝件的裝配、粉末壓實、電磁鉚接、電磁焊接及放射性物質(zhì)的封存等，對一些特殊零件是優(yōu)先選用的成形方法。如大型構(gòu)件的精密校形、膜片無毛刺沖裁、復(fù)雜外形管件加工、導(dǎo)彈卡箍成形、儀器艙校形、飛機透平發(fā)動機艙成形⑶、扭矩軸及連桿裝配；汽車空氣調(diào)節(jié)儲存器、熱交換器、萬向接頭架、凸輪、齒輪等與驅(qū)動軸或萬向軸管的連接；熔斷器、絕緣器等電子元件的裝配；核工業(yè)中燃料棒的成形、核廢料容器的密封；電磁鉚接已被泛用于波音737、747、767；而電磁粉末壓制為電磁成形技術(shù)在功能陶瓷行業(yè)、敏感元件和傳感器行業(yè)又開辟了廣闊的應(yīng)用前景。電磁成形是利用磁場力使金屬坯料變形的高速率成形方法。因為在成形過程中載荷以脈沖的方式作用于毛坯，因此又稱為磁脈沖成形。電磁成形理論研究主要包括磁場力分析和磁場力作用下工件的變形分析，以及高速率條件下材料成形性的研究等。電磁成形過程涉及電動力學(xué)、電磁學(xué)、塑性動力學(xué)、熱力學(xué)以及應(yīng)力波理論等多學(xué)科的內(nèi)容，由于多學(xué)科交叉的復(fù)雜性及多種高度非線性，使電磁成形理論研究變得非常復(fù)雜。隨著汽車、航空航天等制造業(yè)結(jié)構(gòu)輕量化的發(fā)展趨勢，高強度低成形性材料（如鈦、鋁、鎂合金等）應(yīng)用日益增加。由于電磁成形可以提高難成形材料的成形性并減小工件回彈，因此，可以克服這些材料的成形困難，促進其在輕量化結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。雖然從原理上講，電磁成形技術(shù)可以用于加工這些難成形材料的復(fù)雜[1][2][3]形狀工件，然而，這需要設(shè)計復(fù)雜的成形系統(tǒng)來控制磁場和作用于工件上的磁場力在空間上的瞬時分布。這種系統(tǒng)復(fù)雜性使電磁成形工藝以往只局限于加工軸對稱形狀的工件。為了解決這一問題、進一步推廣電磁成形工藝應(yīng)用，廣大學(xué)者對電磁成形技術(shù)進行了逐漸深入的理論研究。國內(nèi)外電磁成形技術(shù)的發(fā)展概況電磁成形技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代的美國。20世紀(jì)20年代，物理學(xué)家Kaptilap在脈沖磁場中做實驗時發(fā)現(xiàn)，形成脈沖磁場的金屬線圈易脹大、脹破，這一現(xiàn)象啟發(fā)了人們對電磁成形原理的思考。1958年，美國通用電力公司在日內(nèi)瓦舉行的第二次國際和平原子能會議上，展出了世界上第一臺電磁成形機。1962年，美國的Brower和Harrey發(fā)明了用于工業(yè)生產(chǎn)的電磁成形機。從此電磁成形引起各工業(yè)國的廣泛關(guān)注和高度重視，電磁成形技術(shù)的研究取得了不少的應(yīng)用成果，其中美國和前蘇聯(lián)在此領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。70年代初，前蘇聯(lián)專家研究了放電過程中毛坯變形對加工線圈和毛坯系統(tǒng)放電回路參數(shù)的影響，指出RLC回路只有在小變形時才能近似應(yīng)用；對電磁成形和靜力成形兩種條件下壓筋和成形半球時毛坯的極限變形程度進行了比較，指出鋁合金、黃銅等電磁成形時的極限變形程度均高于靜力成形時的極限變形程度，認(rèn)為材料塑性提高是由于脈沖變形時變形分布更加均勻、材料強化降低等原因造成的；并于1979年研究了平板線圈的磁場分布，指出其分布的不均勻性（中心較弱，線圈1/2半徑處最強）是導(dǎo)致毛坯中心出現(xiàn)沖壓不足現(xiàn)象的主要原因。20世紀(jì)60年代中期，出現(xiàn)了儲能為50kJ、200kJ和400kJ的電磁成形機。20世紀(jì)70年代中期已有400多臺電磁成形機運行于各種生產(chǎn)線上。到了20世紀(jì)80年代中期電磁成形已在美國和前蘇聯(lián)、日本等國家得到廣泛應(yīng)用。1994年MakotoMarata又研究了采用電極直接接觸進行管料電磁脹形的方法，通過實驗分析，研究了工作條件對電流和管料變形的影響，應(yīng)用有限元法對其脹形過程進行了彈塑性分析。我國電磁成形技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，文革時期中斷。20世紀(jì)70年代末期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開始研究電磁成形的基本理論和工藝，并在實驗裝置的基礎(chǔ)上，于1986年成功研制出我國首臺生產(chǎn)用電磁成形機。目前國內(nèi)有多所高等院校和研究所開展了電磁成形技術(shù)的研究，并使之應(yīng)用于實際生產(chǎn)。電磁成形的基本原理電磁成形的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)中的電磁感應(yīng)定律。由定律可知變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，而隨時間變化的磁場在其周圍空間激發(fā)渦旋電場[4][5]所以當(dāng)有導(dǎo)體處于此電場中時就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。在電磁成形過程中，磁場力是工件成形的動力。[4][5]圖1板材電磁成形原理圖電磁成形原理如圖1所示，將電能儲存在高壓電容器中，當(dāng)高壓開關(guān)閉合時，電容器向線圈中快速放電（微秒級）從而在回路中產(chǎn)生急劇變化的電流，依據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，圓線圈周圍將產(chǎn)生變化的磁場。隨著電容器的不斷充放電，在圓線圈周圍將產(chǎn)生變化的脈沖磁場，當(dāng)脈沖磁場穿過工件時就會在金屬工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流）⑹⑺，因此，金屬工件就成為帶電體。依據(jù)電磁學(xué)知識可以知道，帶電的金屬工件處于急劇變化的磁場中就會受到磁場力的作用，當(dāng)這股磁壓力達到材料的屈服強度時，金屬工件將發(fā)生相應(yīng)的塑性變形，達到成形金屬零件的目的。電磁成形設(shè)備與基本成形方法及特點在制造業(yè)中，設(shè)備和工藝是進行生產(chǎn)的兩個必備要素。因此，電磁成形技術(shù)要應(yīng)用于生產(chǎn)中就離不開電磁成形設(shè)備和成形工藝，其應(yīng)用在很大程度上也取決于這兩個要素的發(fā)展水平。電磁成形設(shè)備組成及發(fā)展現(xiàn)狀自1958年美國通用電力公司在日內(nèi)瓦舉行的第二次國際和平利用原子能會議上展出的世界上第一臺電磁成形機到1962年美國的Brower和Harvey注冊的magneform電磁成形機以來，電磁成形設(shè)備的研究已經(jīng)有40多年的歷史。它的組成主要包括4大部分：①電源系統(tǒng)一一電磁成形設(shè)備的電源根據(jù)不同的情況它可以是直流電源也可以是交流電源；②儲能系統(tǒng)一一該部分主要有電容器組成，以提供有效的放電脈沖；③成形加工系統(tǒng)一一該系統(tǒng)主要由工作線圈及工裝組成；④輔助控制系統(tǒng)一一由操作臺、儀表、控制元器件、觸發(fā)電路等組成8］。其組成示意圖如圖2所示。[6][7][8]

P. 1IP. 1IftII源；LOZJ線圈輔助控制系統(tǒng)圖2電磁成形設(shè)備組成俶電冋辭 ■*A^d** ?■■Ir高壓整流Lj:H■―*7-4—電源故電開黃電源操柞電路誌厲賦嗣I指盤#1圖3電磁成形設(shè)備原理在設(shè)備組成的4部分中，電源和儲能電容是設(shè)備的關(guān)鍵部分。高效安全的電源是整個設(shè)備運行的前提，而電容則是設(shè)備的核心。電容決定著設(shè)備的兩個主要的電參數(shù)：能量和頻率。其它兩部分是組成系統(tǒng)的重要輔助部分。對電磁成形設(shè)備的研究，到目前為止，國內(nèi)基本上是采用電源+工裝的方式進行生產(chǎn)，而國外已經(jīng)制造出適用于大批量生產(chǎn)的電磁成形機。從可查到的資料看，電磁成形設(shè)備所能達到的最高有效儲能為500kJ,作用于工件上的瞬間最大壓力為20000MPa，加工速度為10?1000m/s，生產(chǎn)率可達10800件/h,可加工的零件的最大尺寸為1200mmx1000mmx6mm［9］。電磁成形加工的基本方法和特點3.2.1電磁成形加工的基本方法電磁成形加工在工業(yè)制造中的應(yīng)用方法很多，可廣泛用于管材的脹形、縮徑、沖孔翻邊和連接，板材沖裁、壓印和成形，組裝件的裝配，粉末壓實，電磁鉚接及放射性物質(zhì)的封存等。對管材的電磁成形加工［io］。管材成形是電磁成形技術(shù)中應(yīng)用較多的方面。主要有管坯自由脹形、有模成形、管的校形、管段翻邊、擴口及管坯的局部縮徑、管段的縮口、異形管成形等。由于電磁成形時，管坯變形分布均勻，變形硬化不顯著，因此材料的成形性得以提高，與靜態(tài)的沖壓相比，電磁成形方法可以提高脹形系數(shù)30%?70%。壁厚變薄甚至破裂是管坯脹形的主要問題?，F(xiàn)在該工藝已應(yīng)用于某些重要部件的收口成形及其校形。其示意圖如圖3所示。對于管材的加工還可以細分為內(nèi)向壓縮成形加工和外向脹形成形加工。當(dāng)工件處于線圈的內(nèi)部、模具的外部時，如圖4所示，工件將在電磁力的作用下向內(nèi)壓縮［11］,此方法可用于管材的縮頸等的加工。與此相反，當(dāng)工件處于線圈的外部、模具的內(nèi)部時，工件則發(fā)生外向的脹形該方法常用于管材的脹形、翻邊等的加工。開關(guān)圖4管材工件的電磁成形圖⑵對板材的電磁成形加工［12］，其示意圖如圖5所示。對金屬板材的平面成形加工，由于受設(shè)備能量的限制，對板材有一定的要求如材料的導(dǎo)電率、厚度等。圖5板材的電磁成形示意圖1.模具2.工件3.線圈4.磁力線該方法還可以實現(xiàn)板件的連續(xù)加工，使設(shè)備加工呈現(xiàn)柔性。平板毛坯成形可分為自由成形和有模成形兩種。前者主要用于精度要求不高的錐形件成形，后者[11]常用于壓印、壓凹、曲面零件成形和沖裁等。由于平板毛坯磁脈沖力分布不均勻，從而影響成形質(zhì)量。自由成形零件的外形難控制，而有模成形存在零件的貼膜性差的問題。橢圓線圈成形是平板毛坯加工的一種形式。根據(jù)橢圓形線圈磁場分布規(guī)律，對于長形工件成形，選用橢圓形線圈優(yōu)于圓形線圈；而對于中心部位變形要求較高的零件，要選用圓形線圈，這是因為橢圓線圈形狀使工件心部變形不足的程度比圓形線圈的嚴(yán)重。電磁沖裁。電磁沖裁裝置線圈放電時，磁場力使驅(qū)動片向下運動，進而驅(qū)動滑塊組合件。沖頭在滑塊的驅(qū)動下對工件進行沖裁加工。電磁沖裁與普通沖裁相比，成形設(shè)備和模具簡單，使用方便，成形率高，屬于高速成形。由于成形速度快，其工件的斷面質(zhì)量好，端面平整光滑，無圓角帶，幾乎沒有斷裂帶和毛刺。因此，電磁沖裁要優(yōu)于普通沖裁，如果能將其應(yīng)用于實際工業(yè)生產(chǎn)中，必將電磁沖裁與普通沖裁相比，成形設(shè)備、模具簡單，使用方便；成形效率高，屬于高速成形；由于成形速度快，其工件的斷面質(zhì)量好，斷面平整光滑，無圓角帶，幾乎沒有斷裂帶和毛刺。因而可得出結(jié)論，電磁沖裁要優(yōu)于普通沖裁，將其實際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，可以帶來巨大的經(jīng)濟效益。電磁鉚接。電磁鉚接是基于電磁成形技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種鉚接方法。放電開關(guān)閉合的瞬間，初級線圈中流經(jīng)一快速變化的沖擊電流，在線圈周圍產(chǎn)生強磁場。該磁場使與初級線圈耦合的磁極線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，進而產(chǎn)生渦流磁場，兩磁場相互作用產(chǎn)生強的渦流斥力，即放大器的輸入力，此力在放大器中傳播時經(jīng)不斷的反射和透射，輸出一個波形和峰值，改變了的應(yīng)力再傳至鉚釘，使鉚釘在很短的時間內(nèi)完成塑性變形。電磁鉚接屬沖擊加載，加載速率高，應(yīng)變力大，材料的變形方式不同于壓鉚等準(zhǔn)靜態(tài)加載，因而電磁鉚接具有其他鉚接方法無法替代的技術(shù)優(yōu)勢。80年代初我國開始研究電磁鉚接技術(shù)，已研制成功固定式和手提式電磁鉚接設(shè)備。但這些鉚接設(shè)備采用高電壓(4kV10kV),致使設(shè)備體積龐大，成本高，安全可靠性差，放電頻率高。高放電頻率導(dǎo)致鉚釘成形時間短，材料的應(yīng)變率高，鐓頭容易產(chǎn)生微裂紋，加之人們對高電壓的畏懼心理，所以限制了這一先進工藝方法的應(yīng)用。國外從70年代初開始研究電磁鉚接技術(shù)，到80年代末，該技術(shù)在航空工業(yè)中已成為解決鉚接難題的一項關(guān)鍵技術(shù)。為消除高電壓鉚接時應(yīng)變率過大而導(dǎo)致鉚釘鐓頭出現(xiàn)微裂紋和剪切破壞，美國80年代末開始研究低電壓電磁鉚接技術(shù)，并申請了低壓鉚接專利，90年代初研制成功低壓電磁鉚接設(shè)備，開始在波音747、A320等飛機上應(yīng)用。低電壓鉚接方法解決了高電壓鉚接不能解決的許多問題，使電磁鉚接技術(shù)很快得到廣泛應(yīng)用。（5） 電磁焊接。雖然很少見到有關(guān)電磁成形在焊接方面應(yīng)用的報道，但當(dāng)某些條件滿足時，電磁成形確實可以應(yīng)用于焊接。比如管與板之間的焊接，管與管之間的焊接以及薄板與厚板之間的焊接等。焊接所要求的條件包括清潔的表面，焊接時要有利于間隙中空氣的排出，要有足夠的能量和適當(dāng)?shù)念l率（使運動件達到一定的速度），運動件要以某一角度（而不是垂直的）向靜止件的表面撞擊等。焊接的實現(xiàn)在于高速撞擊使材料表面產(chǎn)生瞬時劇烈變形（特別是當(dāng)以一定角度撞擊時），從而產(chǎn)生高溫甚至熔化，使兩塊材料焊合起來或通過擴散連接起來，從而實現(xiàn)材料的焊接。（6） 電磁粉末壓制。粉末冶金是制取各種高性能結(jié)構(gòu)材料、功能材料的有效途徑，研究開發(fā)高密度、高性能、近終成形粉末制品的集成化技術(shù)，是推動粉末材料應(yīng)用與發(fā)展的關(guān)鍵［13。用強沖擊壓制粉末材料是獲取高密度粉末冶金制品的有效方法，20世紀(jì)50年代，各國研究人員競相研究爆炸成形，對于提高超硬粉末壓制密度起了很大作用，但由于爆炸成形工藝重復(fù)性差，自動化程度低，限制了其應(yīng)用。電磁壓制成形也是高能率成形方法，且在成形能量與速度控制方面優(yōu)于爆炸成形。1976年，Clyeds等率先將電磁成形的思想引入粉末材料壓制，用放電壓制法壓制出棒料、條料及形狀更為復(fù)雜的制件，通過篩選粉末粒度，還能成功地制造出具有尖角的棒料和條料。此后Williams.J.D還嘗試過將難熔材料與低熔點金屬混合壓制以獲得高密度的制品，隨后各國學(xué)者也做過一些跟蹤研究。圖7電磁粉末壓制工裝圖1-座套2-線圈3-驅(qū)動片4-放大器5-沖頭6-凹模分體式嵌套7-凹模8-粉末9-下模板10-螺栓11-導(dǎo)柱12-上模板13-螺母電磁成形加工的工藝特點非機械接觸性加工。電磁力是工件變形的動力，它不同于一般的機械力，工件變形時施力設(shè)備無需與工件進行直接接觸，因此工件表面無機械擦痕，也無需添加潤滑劑，工件表面質(zhì)量較好。電磁成形是以磁場為介質(zhì)向坯料施加壓力，磁場能夠穿透非導(dǎo)體材料，實現(xiàn)非接觸加工，可直接對有非金屬涂層或表面已拋光的工件進行加工，成形后零件表面質(zhì)量高。工件變形源于工件內(nèi)部帶電粒子受磁場力作用。因此，工件變形受力均勻，殘余應(yīng)力小，疲勞強度高，使用壽命長，加工后不影響零件的機械、物理、化學(xué)性能，也不需要熱處理。電磁成形屬高能率成形方法，與常規(guī)沖壓成形相比，可有效提高材料塑性變形能力。因此，對于塑性差的難成形材料，是一種理想的成形方法。加工精度高。電磁力的控制精確，誤差可在0.5%之內(nèi)。電磁成形時，零件以很高的速度貼膜，零件與模具之間的沖擊力很大，這不但有利于提高零件的貼膜性，而且可有效地減小零件彈復(fù)，顯著地提高零件成形精度。加工效率高，時間短，成本低，便于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。采用電磁成形方法可在一道工序中完成用常規(guī)成形方法多道工序才能完成的零件，有利于實現(xiàn)復(fù)合工藝。因此，可有效地縮短生產(chǎn)周期，降低成本。電磁成形設(shè)備可實現(xiàn)工件的多步、多點、多工位成形，有助于實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化［14。污染輕。電磁成形過程不會產(chǎn)生廢渣廢液等污染物，有利于環(huán)境的保護。

電磁成形的有限元分析電磁成形涉及電學(xué)、電磁學(xué)、電動力學(xué)和塑性動力學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，由于電學(xué)、電磁學(xué)、電動力學(xué)的復(fù)雜性和塑性動力學(xué)本身的不完善，特別是由于電磁成形過程中電學(xué)過程和力學(xué)過程的交互影響，使電磁成形的理論研究復(fù)雜而困難，應(yīng)用解析法來精確求解該過程幾乎是不可能的.而隨著有限元理論的日趨完善，使用有限元軟件來模擬電磁成形過程中的電參數(shù)、力學(xué)參數(shù)、變形過程已成為諸多方法中的首選［15。分析方法選取有限元分析電磁問題時首先要選擇分析方法，ANSYS有3種分析方法：磁標(biāo)勢法、磁矢勢法、基于單元邊的分析法。2D模型要用二維單元來表示結(jié)構(gòu)的幾何形狀。雖然所有的物體都是三維的，但在實際計算時首先要考慮能否將它簡化成2D平面對稱或軸對稱問題，這是因為2D模型建立起來更容易，運算起來也更快捷。本文采用基于節(jié)點的分析法中的磁矢勢法來模擬2-D瞬態(tài)場產(chǎn)生的磁場力。網(wǎng)格剖分分析電磁脹形磁場力時，在成形線圈較近區(qū)域一般選用四邊形8節(jié)點或三角形6節(jié)點單元，每節(jié)點具有2個自由度，矢量磁位A和電流。矢量磁位前已述及，電流是載壓線圈中每匝中的電流值，用于給線圈施加電壓載荷。對成形線圈、管件、模具選取映射四邊形網(wǎng)格進行剖分比較合適，映射網(wǎng)格是指網(wǎng)格的形狀是規(guī)則的，這樣易于讀取線圈、管件、模具上的磁場力。對于在此區(qū)間的空氣，可以選取自由網(wǎng)格剖分，減小工作量。在距離成形線圈較遠的區(qū)域選用四邊形4節(jié)點或8節(jié)點的遠場單元INFIN110,為提高精度，采用映射網(wǎng)格剖分。除此之外，對管件進行網(wǎng)格剖分時，在透人深度內(nèi)要有一層以上的單元，根據(jù)測得的放電電流頻率計算透人深度5的公式為：式中f-放電電流頻率，Hz；式中卩-管件的絕對磁導(dǎo)率;p-管件的電阻率，□?m。磁場力模擬及工藝參數(shù)分析為了論述方便，在以后的章節(jié)中統(tǒng)一定義磁場力表示剖分單元或節(jié)點受力單位N；磁壓力表示單位面積受力，單位MPa。電磁校形時磁場力分布脹形、校形時管件受力相似：管件端部均受到徑向外脹力、軸向下壓力；而其它部分則只受到徑向外脹力。校形時模具內(nèi)表面附近受到的磁壓力以徑向外脹力為主，端部受到軸向下壓力、徑向外脹力，其余部分僅受到徑向外脹力。從模擬的數(shù)值結(jié)果看，脹形、校形時管件受到的最大外脹力均出現(xiàn)在管件中部，最大力的幅值接近。模具中內(nèi)表面及端部受力相對較大。電磁校形時渦流分布對電流模擬結(jié)果進行分析，管件中的電流沿厚度方向呈衰減趨勢，管件、模具內(nèi)側(cè)第一層單元電流最大，這是由于集膚效應(yīng)，臨近效應(yīng)引起的。管件中感生出的最大電流值相同，分布也基本相同。管件中感生電流密度幅值與線圈中電流密度幅值的比值約為6：1，可見管件中感生出強大的渦流。模具中感生的渦流相對較小，其幅值與線圈中的電流密度幅值的比值約為1：3。同時模具中有渦流存在也說明了校形時會有一部分磁場能消耗在模具加熱上。由楞次定律可知，模具中的電流是由線圈中的電流產(chǎn)生的磁場與管件中感生電流產(chǎn)生的磁場耦合后引起的。從電流的方向來看，模具中的感生電流與線圈中的電流同向與管件中的感生電流反向，由此推斷出模具中的電流主要是由管件中的電流誘發(fā)的，這是由于管件中的電流密度大，且距離模具近，故對模具的影響大。電磁成形存在問題及解決辦法5.1電磁成形技術(shù)的局限性單一的電磁成形工藝很難獲得深拉深工件；不是所有的金屬材料可以用該技術(shù)直接加工，低電導(dǎo)率的材料需用高導(dǎo)電率的材料做“驅(qū)動體”；電磁成形工藝對工件形狀有嚴(yán)格的要求，以保證形成感應(yīng)電流；對工件的幾何尺寸有嚴(yán)格的要求。解決辦法電磁成形設(shè)備盡管已成為定形產(chǎn)品，但是還可以不斷改進。如采用多路放電技術(shù)，提高設(shè)備的安全性和可靠性。高比容電容器的使用，可使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，同時提高設(shè)備能力。還可以在設(shè)備中加入加熱和檢測裝置，以利于大形實體工件的加工、試驗數(shù)據(jù)的采集、記錄和處理。近年來，有關(guān)電磁成形過程中的脈沖磁場及磁場力及其作用下工件的變形理論、電磁-結(jié)構(gòu)耦合場理論研究日趨增加，提出了許多新的計算方法和理論。隨著有限元法及無網(wǎng)格法、邊界元法在耦合場領(lǐng)域的發(fā)展以及人們對脈沖力作用下工件變形性能的深入認(rèn)識，許多困擾著人們的電磁成形問題都將迎刃而解，電磁成形工藝將在更廣泛的領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。6展望新世紀(jì)要求塑性加工向著更精、更省、更凈的方向發(fā)展，追求高效率、高質(zhì)量、低消耗、低成本，成形過程要求綠色無污染。成形工件(毛坯)將由近凈成形無余量的凈成形發(fā)展[16,產(chǎn)品開發(fā)周期要短，生產(chǎn)工藝應(yīng)具備快速市場響應(yīng)能力，而電磁成形技術(shù)具有單位能量小、效能高、材料微觀變形均勻、加工質(zhì)量好等優(yōu)點，正順應(yīng)了這一發(fā)展要求，可以預(yù)見，電磁成形技術(shù)必將會成為金屬塑性加工中的重要方法之一，將在眾多工業(yè)領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。電磁成形加工作為一種新型的金屬塑性加工技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的冷鍛、溫鍛和熱鍛等加工方法，它以其獨特的加工特點展現(xiàn)出巨大發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳?，全球性的能源和環(huán)境危機的日益凸現(xiàn)，為此在2004年世界工程師大會上，徐匡迪院士在《發(fā)展中國家新型工業(yè)化道路》一文中提出“4R”(Reduce，Reuse，Recycle，Remanufacture)理論。該理論的第一條就是"Reduce(減量化)"，其含義就是要求制造過程中控制零件的重量，盡量減少產(chǎn)品的重量，大力提倡使用輕質(zhì)金屬如鋁、鎂等合金。電磁成形技術(shù)對于此類金屬的加工有著獨特的優(yōu)勢，尤其是在鋁材加工中，電磁成形技術(shù)和其它工藝相結(jié)合可以實現(xiàn)復(fù)雜零件的加工?？梢灶A(yù)見，電磁成形技術(shù)必將會成為金屬塑性加工中的重要方法之一。目前電磁成形工藝在航空航天工業(yè)的應(yīng)用情況好于一般工業(yè)。這主要是航空航天工業(yè)中使用了大量的鋁合金，而電磁成形適合應(yīng)用于鋁合金等高導(dǎo)電性的材料。在其他行業(yè)(如