液态金属电磁成形的数值计算

傅恒志¹，张军¹，沈军¹，李建国¹，李双明¹，李金山¹

(1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072)

摘要:对影响液态金属电磁成形形状的电磁压力、表面张力以及静压力进行了讨论.计算了圆形和矩形两种形状线圈中磁场和电磁压力的分布.结果发现:支撑高度为30～40 mm铝液和15～20 mm钢液所需电流约为1 500～2 000 A;计算的矩形线圈中等磁感应强度线形状与文献中实测形状以及实验电磁成形试样形状吻合较好.对铝和钢液表面张力进行计算时发现:液态金属电磁成形试样直径大于10 mm时,铝液的表面张力与高度为30 mm铝液柱产生的静压力和支撑该高度的电磁压力相比,可忽略不计,而要忽略不计钢液表面张力时,钢成形液柱的直径应更小.此外,在电磁成形综合分析中,利用最小作用原理对力平衡条件下,液态金属的电磁成形形状进行了分析,获得电磁成形形状稳定性的条件,最后提出了固-液界面上复杂形状试样的电磁成形问题及其影响因素.

关键词:液态金属; 电磁成形; 磁场; 电磁压力; 界面;

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