電液成形（electrohydraulic forming），指利用強電流脈衝在液體中放電時所產生的衝擊波和水流動壓，使金屬板料或管材發生塑性變形而成形的方法。當高壓直流電向電容器充電到一定數值時，輔助間隙被擊穿，高壓電便加在由兩個電極形成的主間隙上，將其擊穿和放電，形成強大的衝擊電流，在介質水中引起衝擊波和高速水流動壓使金屬成形。電液成形主要用於板件和管件的拉深、脹形、翻邊、沖孔等，但由於受到設備容量的限制，電液成形僅適用於中小件的成形，尤其適合管類零件的脹形加工。
基本介紹
- 中文名：電液成形
- 外文名：electrohydraulic forming
- 本質：體中強電流脈衝放電
- 套用：金屬毛坯加工
- 又稱：電水成形
- 分類：開式成形和閉式成形
- 對比：爆炸成形
- 工藝參數：電極間隙等
簡介,電液成形原理,電液成形裝置,工藝參數選擇,
簡介
電液成形是利用液體中強電流脈衝放電時產生的高能衝擊波，是對金屬毛坯進行加工的一種成形方法。由於成形時常以水作介質傳遞能量，故又稱為電水成形。與爆炸成形相比，電液成形具有成形過程穩定、能量易於控制、操作方便，生產率高、便於實現機械化自動化生產等優點。但電液成形設備較複雜,其加工能力受到設備容量限制，因此，目前還僅限於中小型零件（Φ400mm以下）的中小批量生產。
用電液成形方法可以對板材及管材進行的衝壓加工有：拉深，脹形、校形、壓印，沖孔等。下圖為管狀毛坯的電液成形示例。
電液成形示例電液成形原理
電液成形裝置的基本迴路如下圖所示，其裝置主要由充電迴路和放電迴路組成：
1、充電迴路，它包括升壓變壓器、整流器和充電電用；
2、放電迴路，它包括電容器、輔助開關和電極。
電液成形裝置迴路電液成形的電能釋放有兩種形式，即間隙放電和電阻爆絲放電。如將上圖所示的電極之間用細金屬絲聯結起來，在電容器放電時，強大的脈衝電流會使金屬絲迅速熔化並燕發成為高壓氣體，在介質中形成衝擊波而使金屬毛坯貼模成形，又稱此為電爆成形。電爆成形時能量轉換率高，皮形效果比間除放電時要大些，兩電極之間的距離也可以大一些。缺點是每爆一次，都須換一根金屬絲，操作不方便。金屬細絲必須是良好的導電體，常用鋼絲、銅絲、鋁絲等。
電液成形裝置
電液成形可分為開式成形和閉式成形兩種方式。一-般情況下，開式成形時的能量利用率僅為10%~20%，面閉式成形能提高能量利用率，可達30%。
電液成形所用電極可分為對向式、同軸式、平行式及活動式等多種形式，生產中常用對向式與同軸式。對向式電極結構簡單，絕緣材料易於解決，但電極固有電感較大。同軸式電極固有電感小成形效率商，但電極結構複雜，對絕緣材料有較高要求。平行式電極具有易於調整與毛坯之間距離的優點，但在放電時受介質壓力及電磁力的橫向作用，必須注意結構上的強度問題。活動式電級的活動電極置於空氣介質中，固定電極沒沒於液體介質中，活動電極藉助於機械動作與固定電極接近，當兩電極間距離減少至一定值時，發生放電現象。因此，可省掉放電迴路中的輔助間隙，且不存在絕緣問題。但由於每次放電間隙距離存在差異，故引起壓力及壓力分布的不穩定，從面影響成形質量。
電液成形裝置一般由水箱、放電電極和模具組成。水箱外殼和上董應具有足夠的強度。為保證貼模精度，模具型腔內的空氣應在放電前排除，所以成形裝置中常附設抽真空系統。
管狀毛坯的電液成形裝置如下圖所示，用於脹形加工。由圖示結構可知，凹模皆做成組合式，以便取件。但結合面必須嚴密，否則，合縫處會在脹形件上留下痕跡。
電液成形裝置工藝參數選擇
電極是電液成形中的放電元件，電極材料可用銅、黃銅、低碳鋼、不鏽鋼等。在電液成形工藝中，當電極形式確定後。電極間隙及電極位置是重要的工藝參數，必須合理選擇。否則。會直接影響成形效率及成形質量。
1、電極間隙（主間隙）
改變電極間隙的大小將直接影響衝擊電流的波形、壓力峰值及成形效果。合理選用電極間隙，可以提高能量利用率，獲得最大的變形程度。在確定的條件下。對應於零件最大變形程度的電極間距離，稱為最佳間隙。最佳間隙受電壓及電容的影響，還與液體介質的導電性能、成形零件的尺寸等因素有關，其值一般要經實驗確定。實驗表明。隨著電壓值或電容值的升高，最佳間隙增大。
2、電極位置
電極在液體介質中的位置，可由水深和吊高確定。水深是電極至液面的距離。從變形效率考慮.電液成形必須保證足夠的水深。閉式成形時，水深影響不大;開式自由水面威形時，由於水泡冒出水面會減弱衝擊波的壓力，所以水深至少要等於電極間隙到毛坯之間的距離。但水深大於一定數值後，對變形效率的影響已不顯著。吊高是電極至毛還表面的距離。吊高的大小直接影響變形深度和成形效率。實驗表明，相對靜壓（對應於同一變形深度所需的靜壓力）與吊高平方成反比。因此，為了得到較大的壓力，獲得較高的成形效率，應儘量臧小吊高.但吊高過小,將引起壓力分布不均，從而影響成形效果。合理吊高值可通過實驗確定。
