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当速度是盟友时
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2016-03-01 | 887 次浏览 | 分享到:
Bmax 开发的第三项技术是电液成型。这种技术也使用了大的高压放电，但这次是放在水中的电极之间。产生的电弧导致与放电接触的水气化。液体汽化产生的体积突然增加是形成用于成型的冲击波的起源。这种技术不应与液压成形混淆，它采用了它的一些原理。事实上，生产一个零件只需要半个工具。片材相对放置在那里，并由一个带有保持环的压边器固定，该保持环用于控制片材的滑动，从而防止形成折叠。

Bmax 公司专门研究使用脉冲放电发生器（称为高脉冲功率）的成型技术。

这些技术现在已经达到工业成熟阶段，不一定要取代传统的成型和组装方法，但由于逼真的模拟过程，它们的技术能力和实施的简单性提供了相当大的优势。



关于功率和速度


● 通过在极短的时间内将导电材料暴露于强磁场中来实现高速成型。在此期间，物质状态会暂时改变为粘塑性状态，而温度不会显着升高。


● 正是这种特性使材料能够在没有断裂或约束的情况下成型。


● Bmax 提供的机器为此使用发电机，在不到千分之一秒的时间内在线圈或两个电极之间以放电的形式释放能量。正是这种特性使蓄电池消耗的几千瓦功率成倍增加，输出功率为几十或几百兆瓦。从字面上看，材料被推到模具壁上或被推到对面放置的零件上以进行组装。在电液成型的情况下，短卸料的原理是一样的，只不过是卸料引起的突然形成的蒸汽作为成型介质。


● 工艺经济，无需润滑，对用户安全。它拥有在未来几年彻底改变成型的一切，适用于最大 2 毫米的钢片和最大 5 毫米的铝片。


● 在 100 m/s 的成型速度下，可以实现与“仅”20 m/s 的铸币相媲美的细节水平。因此，可以再现应用于足迹的纹理。



通过电动液压成型获得的非常精细的细节示例。



图卢兹工厂用于开发成型工艺的 Bmax 设施。


位于图卢兹的 Bmax 公司仍然介于初创公司和工业公司之间，正在其内部开发三项技术。其中两个基于相同的物理原理。它们是磁成型和磁焊。只有期望的目标才能区分这两种技术，在一种情况下都使用拉普拉斯力来获得材料的变形，而在另一种情况下则是利用两个部分之间的凝聚力。

易成型

在磁成型的情况下，线圈用于使零件在很短的时间内经受强磁场。以这种方式，板材被粗暴地推向对面放置的模具。由于这种极其快速的运动，材料符合工具的最轻微的浮雕。这也是 Bmax 提供的所有流程的优势之一。事实上，物质的高速运动是后者特定行为的起源。“材料的行为规则与低速时不同，这带来了许多优势。在速度的影响下，尽管与电流有关的温度略有上升，但材料仍保持固态，同时采用流体动力学行为”，公司技术总监 Gilles Avrillaud 解释说。

一种与绝热分离过程中观察到的现象相似的现象，其中在激波穿过的区域中可以观察到材料的软化。这导致在不到一毫秒的时间内成型，材料的成型性通常大大提高，并且由于对模具的影响，有释放张力的趋势，因此大大减少了回弹。因此，可以直接将材料推入传统冲压中无法想象的空间。“通过磁力成型，我们能够在所有边缘（<0.1 毫米）的连接半径非常小的表面上进行压痕”，他继续。汽车制造商对这项功能非常感兴趣，他们将其视为改进造型线的机会。


真正的冷焊

关于焊接，它是在非常高速的冲击作用下获得的，与爆炸焊接的方式相同。该现象伴随着待焊材料在支撑件表面上的一种“退绕”。这导致要组装的表面的剥离。“这种材料以非常高的速度运动会导致从待组装表面撕裂的固体材料形成微米级射流。这种现象发生在两个零件开始接触时，并在整个装配线中以非常高的速度传播。接触面是暴露的，因此可以在原子尺度上进行键合，但不会发生融合，” Gilles Avrillaud 解释说。

这是一个真正的焊缝，但它是在没有热影响的情况下获得的，正如公司实验室进行的破坏性测试所证明的那样。首先，中断发生在装配区之外。另一方面，在均质组件的情况下，很难在显微切片上看到接触线。

当材料具有不同的性质时，这是技术的主要优势之一，这条线以数百微米尺度的波浪形式出现。“在 2 种不同材料的界面上，我们观察到非常精细的微米级甚至纳米级金属间化合物层的形成。与有时在扩散或 FSW 焊接中观察到的情况不同，它的厚度非常低，因此不会导致脆性，”他解释说。在组装区，颗粒看起来像是在组装过程中被流化了一样被压碎了。


                                Gilles Avrillaud，Bmax 技术总监。


水中闪电！

Bmax 开发的第三项技术是电液成型。这种技术也使用了大的高压放电，但这次是放在水中的电极之间。产生的电弧导致与放电接触的水气化。液体汽化产生的体积突然增加是形成用于成型的冲击波的起源。这种技术不应与液压成形混淆，它采用了它的一些原理。事实上，生产一个零件只需要半个工具。片材相对放置在那里，并由一个带有保持环的压边器固定，该保持环用于控制片材的滑动，从而防止形成折叠。

这种成型方法的巨大优势在于它可以完美地“并行化”。将发生器的数量和电极的数量相乘就足以生产大零件，甚至是非常大的零件，但最终能量很少。

为了充分理解该技术，这是一个需要理解的重要悖论。事实上，使用的放电功率非常高，因为它们在极短的时间内发生，尽管使用了少量的能量。因此，可以对在液压成型中需要数千巴压力的零件进行成型。想到的第一个问题是：这是什么奇迹？“这里最重要的是变形率。我们正处于有关该主题的论文的起点。结果表明，材料在基体中的高速放置可以显着增加材料的塑性变形范围。在某些材料上，断裂前的伸长率实际上可以增加一倍甚至三倍”，Gilles Avrillaud 解释说。

广阔的可能性领域

这一特点为电动液压成型在应用方面开辟了广阔的可能性。“我们的技术越来越引起汽车制造商的兴趣。他们确实在减轻车辆重量以满足抗污染标准方面面临着巨大的需求。其中一种方法是使用 HLE 和 THLE 片材，尽管它们为热成型和热处理创造了复杂的生产环境，以便在格式化后达到所需的状态。我们的工艺可以校准这些板材并大大减少它们的回弹问题，” Gilles Avrillaud 解释说。

“另一个优势是，增加的可成型性可以让我们从材料的最终使用状态塑造零件。这也是我们与空客直升机和 Inovsys 技术平台进行强有力技术合作的原因之一。” 例如，导油器的成型，一个看似简单的部件，很容易被误认为是轮罩，如果不是它是用铝合金制成的，它似乎不会造成最轻微的冲压问题。 6061 处于 T4 状态的成品零件。当前昂贵的零件首先从处于 T0 状态的毛坯冲压而成，然后对其进行淬火变形，并需要最终成型和手动恢复操作。“凭借我们的技术，我们可以用 T4 状态的合金进行零件成型，并直接获得成品状态的零件，”他说。

电液成形甚至可以形成塑料材料，因为与需要使用良好导电材料的磁力成形不同，电液成形的使用仅受所处理材料的可成形性的限制。“甚至可以在不破坏纤维的情况下形成环氧碳复合板（在塑料领域中已知是脆且不可变形的）。这不是我们目前正在尝试开发的轴，但我们进行的少数测试非常令人印象深刻，并且表明以非常高的速度成型提供了令人惊讶的途径”， Gilles Avrillaud 指出.


导油器通过电动液压成型在 T4 状态下成型，尽管需要冲压精细的形状。


缺失的链接

面对如此众多的优势，人们想知道为什么这些已经成为古老发展主题的技术直到那时才出现繁荣。Gilles Avrillaud 的回答直截了当：“这项技术确实并不新鲜，但它遇到了实施的困难。没有数值模拟，就必须反复试验才能得到预期的结果”。 

一种昂贵且危险的方法，确实可以解释不情愿。“我们在研发方面进行了大量投资，以表征我们使用的流程，并为每个流程开发了多物理场仿真工具，”他继续说道。允许公司在不使用任何工具的情况下预测项目结果的模块，并定义将提供最佳结果的预制件的几何形状。“我们使用 LSTC 出版商的 LS Dyna 软件进行了这些开发，但我们也在使用 Forge 软件，该软件正在将电磁耦合与机械模拟相结合，”他指出。

Bmax 开发了一些模块，这些模块移植到这些商业多物理场解决方案上，可以模拟操作过程中发生的情况，可视化材料放置的阶段，以及变薄、撕裂或折叠。“我们的模拟能力是一个重要方面。正是这一点使我们今天有别于过去在磁成型或焊接方面可以做到的事情，并使我们能够进一步了解成型和焊接中的现象。任何新材料的模拟 - 实现 - 表征测试循环通常是我们的客户对这些技术所需的交叉点，“他总结道。

文森特·勒布格尔


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