一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法與流程

本發明屬于金屬成形制造領域，特別涉及一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法，主要用于金屬管件的成形加工。

背景技術：

輕量化是航空、航天、汽車等工業領域實現節能減排的重要技術手段之一，而實現輕量化的主要途徑是采用高性能鋁合金、鈦合金、鎂合金等輕質合金材料。輕質合金材料成形困難是限制其廣泛應用的主要因素，電磁成形技術因其高速率成形特點，能大幅改善金屬材料成形性能，是解決輕質合金成形困難的有效手段之一。

電磁成形按加工工件類型，主要分為板材電磁成形和管件電磁成形，本發明提出的技術方案是主要針對金屬管件電磁成形。現有的電磁成形專利，如u.s.patent6,047,582，線圈與金屬管件的作用力主要為徑向電磁力，金屬管件以徑向脹形為主；專利cn201310336158.1“徑向與軸向雙向加載式金屬管件電磁成形方法及裝置”，提供了一種徑向與軸向雙向加載式金屬管件電磁成形方法，利用脈沖電流在金屬管件中產生感應渦流，同時在金屬管件區域內產生徑向磁場和軸向磁場；徑向磁場與感應渦流相互作用產生軸向電磁力作用于金屬管件，軸向磁場與感應渦流相互作用產生徑向電磁力作用于金屬管件；金屬管件在軸向電磁力的作用下發生軸向變形，同時在徑向電磁力的作用下發生徑向變形。這一方法雖然能在工件中同時產生徑向電磁力與軸向電磁力，但其電磁力的可控性差，導致工件成形性能差。

綜上，現有管件電磁成形技術中，電磁力通常僅為徑向電磁力方向，加載方式單一；同時，當管件電磁脹形時，管件因為變形，半徑增大，管壁減薄，加工工件的成形性能降低。另外，徑向與軸向雙向加載式金屬管件電磁成形方法雖然為工件提供了徑向與軸向雙向加載，但其徑向電磁力與軸向電磁力可控性差，特別地徑向電磁力存在端部效應，導致工件脹形時兩端變形量明顯小于工件中部，嚴重時將導致工件容易壓扁、畸形。

技術實現要素：

基于上述技術問題，本發明提供了一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置及方法，可為金屬管件提供可控的徑向電磁力和軸向電磁力，消除端部效應，使工件變形更加均勻，提高工件成形性能。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置，它包括電容器電源、主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊和放電開關；所述主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊采用分區域模塊化共同構成驅動線圈；

所述主線圈模塊用于產生感應渦流及徑向電磁力；

所述輔線圈模塊用于產生及調節軸向電磁力；

所述柔性線圈模塊用于調節徑向電磁力。

所述輔線圈模塊包括多個子線圈，其在徑向方向分布式排列；它包括第一輔線圈模塊子線圈和第二輔線圈模塊子線圈；所述輔線圈模塊位于主線圈模塊以及輔線圈模塊的兩端；其中不同的所述輔線圈的子線圈繞組截面積不同，能夠實現不同脈沖電流密度的加載。

所述柔性線圈模塊和主線圈模塊軸向重合布置且多個子線圈在軸向和徑向雙向分布式排列，軸向排列的子線圈數量不少于3個。

所述柔性線圈模塊包括關于成形工件中平面對稱布置的第一柔性線圈模塊子線圈、第二柔性線圈模塊子線圈、第三柔性線圈模塊子線圈、第四柔性線圈模塊子線圈和第五柔性線圈模塊子線圈；其中不同的所述柔性線圈模塊子線圈的繞組截面積不同，能夠實現不同脈沖電流密度的加載。

所述主線圈模塊和柔性線圈模塊可集成為一凹型線圈。

柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形時，主線圈模塊位于最內層，其次是柔性線圈模塊，最外層設置成形工件，輔線圈模塊于成形工件的側面。

柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮時，成形工件位于最內層，其次是柔性線圈模塊，最外層為主線圈模塊，輔線圈模塊位于成形工件的側面。

所述輔線圈模塊能夠在成形工件的一側設置或在成形工件兩側同時設置；僅一側設置輔線圈模塊時另一側需要設置機械約束，兩側同時設置輔線圈模塊時脈沖電流分布需一致。

所述主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊采用同一電容器電源串聯供電，輔線圈模塊和柔性線圈模塊的各個子線圈采用正串、反串或短路三種方式連接。

所述主線圈模塊及柔性線圈模塊可集成為一凹型線圈；對于柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形，凹型線圈為外凹型線圈，對于柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮，凹型線圈為內凹型線圈。

采用任意一項所述的柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置的成形方法，通過驅動線圈的脈沖電流在成形工件中產生感應渦流，通過離散驅動線圈實現脈沖電流加載形式的可控；通過在不同驅動線圈施加不同脈沖電流密度實現徑向電磁力和軸向電磁力的可控；所有離散的驅動線圈串聯供電保證脈沖電流的加載同步；同時通過設置不同離散驅動線圈的導體橫截面積實現不同脈沖電流密度的加載；通過減小驅動線圈中部的脈沖電流密度、增大驅動線圈端部的脈沖電流密度，實現更為均勻的徑向電磁力加載。

本發明有如下有益效果：

1）一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置，通過驅動線圈的脈沖電流在成形工件中產生感應渦流，通過離散驅動線圈實現脈沖電流加載形式的可控；通過在不同驅動線圈施加不同脈沖電流密度實現徑向電磁力和軸向電磁力的可控。

2）所有離散的驅動線圈串聯供電保證脈沖電流的加載同步；同時通過設置不同離散驅動線圈的導體橫截面積實現不同脈沖電流密度的加載。

3）通過減小驅動線圈中部的脈沖電流密度、增大驅動線圈端部的脈沖電流密度，實現更為均勻的徑向電磁力加載。

4）上述驅動線圈采用分區域模塊化，主要包括主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊；主線圈模塊主要用于產生感應渦流及徑向電磁力，輔線圈模塊主要用于產生及調節軸向電磁力，柔性線圈模塊主要用于調節徑向電磁力。

5）柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形和柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮，柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形時，主線圈模塊位于最內層，其次是柔性線圈模塊，最外層設置成形工件，輔線圈模塊位于工件的側面；柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮時，成形工件位于最內層，其次是柔性線圈模塊，最外層為主線圈模塊，輔線圈模塊位于工件的側面。

6）柔性線圈模塊包括多個子線圈在軸向和徑向雙向分布式排列，且軸向排列的子線圈數量不少于3個。

7）柔性線圈模塊子線圈的脈沖電流分布關于成形工件中平面對稱分布。

8）輔線圈模塊包括多個子線圈，其在徑向方向分布式排列。

9）通過設置柔性線圈模塊各個子線圈不同的繞組截面實現不同脈沖電流密度的加載。

10）柔性線圈模塊子線圈的脈沖電流密度自成形工件端部到成形工件中平面逐漸減小。

11）柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形時，柔性線圈模塊子線圈脈沖電流密度自內而外逐漸減小；柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮時，柔性線圈模塊子線圈脈沖電流密度自內而外逐漸增大。

12）通過設置輔線圈模塊各個子線圈不同的繞組截面實現不同脈沖電流密度的加載。

13）可在成形工件一側設置輔線圈模塊，或在成形工件兩側同時設置輔線圈模塊；僅一側設置輔線圈模塊時另一側需機械約束，兩側同時設置輔線圈模塊時脈沖電流分布需一致。

14）上述主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊采用同一電容器電源串聯供電；輔線圈模塊和柔性線圈模塊的各個子線圈采用正串、反串或短路等三種方式連接。

15）上述的主線圈模塊及柔性線圈模塊可集成為一凹型線圈。

16）對于柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形，凹型線圈為外凹型線圈；對于柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮，凹型線圈為內凹型線圈。

17）通過離散驅動線圈實現脈沖電流加載形式的可控；通過在不同驅動線圈施加不同脈沖電流密度實現徑向電磁力和軸向電磁力的可控。其中，所有離散的驅動線圈串聯供電保證脈沖電流的加載同步；此時通過設置不同離散驅動線圈的導體橫截面積實現不同脈沖電流密度的加載。為達到徑向電磁力更為均勻的目的，通常在驅動線圈中部設置較小脈沖電流密度、在驅動線圈端部設置較大的脈沖電流密度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形線圈組裝與裝置連接示意圖。

圖1（a）為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形線圈組裝示意圖。

圖1（b）為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮線圈組裝示意圖。

圖1（c）為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置連接示意圖。

圖2為單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形線圈組裝與裝置連接示意圖。

圖2（a）為單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形線圈組裝示意圖。

圖2（b）為單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮線圈組裝示意圖。

圖2（c）為單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置連接示意圖。

圖3為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形線圈組裝與裝置連接示意圖。

圖3（a）為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形線圈組裝示意圖。

圖3（b）為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮線圈組裝示意圖。

圖3（c）為兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置連接示意圖。

圖4為兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形線圈組裝與裝置連接示意圖。

圖4（a）為兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形線圈組裝示意圖。

圖4（b）為兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮線圈組裝示意圖。

圖4（c）為兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置連接示意圖。

圖中：1.主線圈模塊；

2.輔線圈模塊；21.第一輔線圈模塊子線圈；22.第二輔線圈模塊子線圈；

3.柔性線圈模塊；31.第一柔性線圈模塊子線圈；32.第二柔性線圈模塊子線圈；33.第三柔性線圈模塊子線圈；34.第四柔性線圈模塊子線圈；35.第五柔性線圈模塊子線圈；

4.成形工件；41.成形工件端部；42.成形工件中平面；

5.串聯；51.正串；52.反串；53.短路；

6.機械約束；

7.凹型線圈；71.外凹型線圈；72.內凹型線圈。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式做進一步的說明。

實施例1：

如圖1（a）、1（c），兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形具體實施方案：

采用10平方毫米截面導線繞制一個主線圈模塊線圈，采用1平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用6平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用1平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈1，采用3平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈2，采用6平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈3。按照圖1（a）所示組裝主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊及成形工件。按照圖1（c）所示連接兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串主線圈模塊、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、反串第三柔性線圈模塊子線圈、反串第三柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向脹形的方式發生變形，完成成形工件電磁脹形加工。

如圖1（b）、1（c），兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮具體實施方案：

采用10平方毫米截面導線繞制一個主線圈模塊線圈，采用1平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用6平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用1平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈1，采用3平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈2，采用6平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈3。按照圖1（b）所示組裝主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊及成形工件。按照圖1（c）所示連接兩側同時設置輔線圈模塊的軸向四分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串主線圈模塊、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、反串第三柔性線圈模塊子線圈、反串第三柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向壓縮的方式發生變形，完成成形工件電磁壓縮加工。

實施例2：

如圖2（a）、2（c），單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形具體實施方案：

采用8平方毫米截面導線繞制一個主線圈模塊線圈，采用2平方毫米截面導線繞制一個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用5平方毫米截面導線繞制一個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用2平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈1，采用4平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈2，采用4平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈3，采用6平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈4。

按照圖2（a）所示組裝主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊及成形工件，并在沒有輔線圈模塊的一側施加機械約束。按照圖2（c）所示連接單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串主線圈模塊、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第三柔性線圈模塊子線圈、短路第四柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向脹形的方式發生變形，完成成形工件電磁脹形加工。

如圖2（b）、2（c），單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮具體實施方案：

采用8平方毫米截面導線繞制一個主線圈模塊線圈，采用2平方毫米截面導線繞制一個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用5平方毫米截面導線繞制一個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用2平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈1，采用4平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈2，采用4平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈3，采用6平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈4。按照圖2（b）所示組裝主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊及成形工件，并在沒有輔線圈模塊的一側施加機械約束。按照圖2（c）所示連接單側設置輔線圈模塊的軸向三分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串主線圈模塊、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第三柔性線圈模塊子線圈、短路第四柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向壓縮的方式發生變形，完成成形工件電磁壓縮加工。

實施例3：

如圖3（a）、3（c），兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形具體實施方案：

采用10平方毫米截面導線繞制一個主線圈模塊線圈，采用2平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用8平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用2平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈1，采用4平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈2，采用6平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈3，采用6平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈4，采用6平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈5。按照圖3（a）所示組裝主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊及成形工件。按照圖3（c）所示連接兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串主線圈模塊、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第三柔性線圈模塊子線圈、短路第四柔性線圈模塊子線圈、反串第五柔性線圈模塊子線圈、正串第三柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向脹形的方式發生變形，完成成形工件電磁脹形加工。

如圖3（b）、3（c），兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮具體實施方案：

采用10平方毫米截面導線繞制一個主線圈模塊線圈，采用2平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用8平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用2平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈1，采用4平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈2，采用6平方毫米截面導線繞制兩個柔性線圈模塊線圈子線圈3，采用6平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈4，采用6平方毫米截面導線繞制一個柔性線圈模塊線圈子線圈5。

按照圖3（b）所示組裝主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊及成形工件。按照圖3（c）所示連接兩側同時設置輔線圈模塊的軸向五分層柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串主線圈模塊、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第三柔性線圈模塊子線圈、短路第四柔性線圈模塊子線圈、反串第五柔性線圈模塊子線圈、正串第三柔性線圈模塊子線圈、正串第二柔性線圈模塊子線圈、正串第一柔性線圈模塊子線圈、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向壓縮的方式發生變形，完成成形工件電磁壓縮加工。

實施例4：

如圖4（a）、4（c），兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形具體實施方案：

采用2平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用6平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用2平方毫米截面導線繞制一個外凹型線圈。按照圖4（a）所示組裝外凹型線圈、輔線圈模塊及成形工件。按照圖4（c）所示連接兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串外凹型線圈、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給外凹型線圈、輔線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向脹形的方式發生變形，完成成形工件電磁脹形加工。

如圖4（b）、4（c），兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮具體實施方案：

采用2平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈1，采用6平方毫米截面導線繞制兩個輔線圈模塊線圈子線圈2，采用2平方毫米截面導線繞制一個內凹型線圈。按照圖4（b）所示組裝內凹型線圈、輔線圈模塊及成形工件。按照圖4（c）所示連接兩側同時設置輔線圈模塊的凹型線圈柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮裝置，即依次串聯電容器電源、串聯放電開關、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈、正串內凹型線圈、正串第一輔線圈模塊子線圈、正串第二輔線圈模塊子線圈。給電容器電源充電，通過放電開關給內凹型線圈、輔線圈模塊放電，在線圈內產生脈沖電流，在成形工件中產生感應渦流，脈沖電流與感應渦流之間相互作用產生軸向電磁力與徑向電磁力，驅動成形工件以軸向壓縮和徑向壓縮的方式發生變形，完成成形工件電磁壓縮加工。

本發明工作過程和工作原理為：

本發明所提供了一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形方法，通過離散驅動線圈實現脈沖電流加載形式的可控；通過在不同驅動線圈施加不同脈沖電流密度實現徑向電磁力和軸向電磁力的可控；為達到徑向電磁力更為均勻的目的，通常在驅動線圈中部設置較小脈沖電流密度、在驅動線圈端部設置較大的脈沖電流密度。本發明還提供了實現上述方法的裝置，根據工件成形性質的不同，可將其分為柔性電磁力加載式金屬管件電磁脹形和柔性電磁力加載式金屬管件電磁壓縮；主要包括電容器電源、主線圈模塊、輔線圈模塊、柔性線圈模塊、放電開關、成形工件等。驅動線圈采用分區域模塊化，主要包括主線圈模塊、輔線圈模塊及柔性線圈模塊；柔性線圈模塊包括多個子線圈在軸向和徑向雙向分布式排列，且軸向排列的子線圈數量不少于3個。此外，柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置的主線圈模塊及柔性線圈模塊可集成為一凹型線圈。

本發明所提供的一種柔性電磁力加載式金屬管件電磁成形裝置，可消除或減小徑向電磁力端部效應，使工件變形更加均勻，提高工件成形性能。

通過上述的說明內容，本領域技術人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改都在本發明的保護范圍之內。本發明的未盡事宜，屬于本領域技術人員的公知常識。