电磁成形技术是利用电磁线圈产生的脉冲电磁力使金属工件快速成形的加工方法,作为一种高能率成形技术,其在铝合金材料成形方面的发展和应用能够有效实现轻量化,对促进节能减排具有重要意义。电磁脉冲焊接是一种脱胎于电磁成形技术的新型固相焊接工艺,能够在常温下实现金属材料间的有效焊接,且兼具高速率、高强度、无污染等优点。其中,管件电磁脉冲焊接由于采用了具有对称性的螺线管线圈,因而在电磁脉冲焊接领域占有明显优势。然而传统管件电磁脉冲焊接均采用单个线圈给外管施加径向电磁力,使其缩径并与内管表面高速碰撞实现焊接,存在电磁力施加方式单一,容易导致焊接质量不高的问题。为此,本文提出了采用径向胀形电磁力和径向压缩电磁力双向加载,使内管与外管同时发生变形并高速碰撞实现焊接的创新方法。为实现上述目标,本文拟从管件电磁脉冲焊接的基本原理分析和仿真模拟两方面进行,力图优化电磁力施加方式,实现双向加载式管件电磁脉冲焊接,提高焊接质量。本文的主要研究过程如下:首先,通过分析传统管件电磁脉冲焊接中瞬变磁场、管件中的感应电流及管件受到的径向电磁力之间的耦合机理,理清管件电磁脉冲焊接中管件的驱动方式,然后对电磁脉冲焊接的实现条件进行分析,并结合传统管件电磁脉冲焊接中电磁力施加方式单一的问题,提出了在内管中引入内线圈实现电磁力双向加载的管件电磁脉冲焊接具体方法。其次,针对电磁脉冲焊接中电磁场-结构场耦合问题的求解方法进行了简单介绍,然后详细分析了双向加载式管件电磁脉冲焊接中的放电电路模型、电磁场模型、结构场模型,并对双向加载式管件电磁脉冲焊接松散耦合物理模型的建模及参数设置进行了详细描述。最后,基于仿真模型对AA1060铝合金管件的双向加载式管件电磁脉冲焊接进行了研究,主要分析了放电电压、电容、线圈位置、管件间距对内管与内线圈、外管与外线圈之间的轴向磁感应强度、管件中的感应电流、管件受到的径向电磁力的影响,并以管件碰撞前外管相对内管的速度为判断依据,分析了以上各参数变化对焊接效果的影响。结果表明:放电电压越高、电容值越小,越有利于实现双向加载式管件电磁脉冲焊接;线圈沿轴向向管件端部移动的距离过大,会使焊接区中间位置的碰撞速度减小,对实现焊接不利;当管件间距为2.5mm时,管件碰撞的相对速度即可达到焊接要求,继续增大管件间距时,相对速度的增幅逐渐减小。另外,通过对比传统管件电磁脉冲焊接与本文创新方法中管件碰撞前的相对速度发现,本文创新方法可以有效提高管件碰撞前的相对速度,且对该速度在轴向上分布的均匀性有较高的改善作用,有助于提高焊接质量,能够为管件电磁脉冲焊接的大规模工业化应用提供一种极具潜力的优化方案。