关键词： 电磁成形   匀压力驱动器   线圈强度   解析解   电磁力   金属双极板  

摘要： 薄壁化和中空化的轻质合金板件可极大提高装备的运载能力和性能,在新能源汽车、氢能源燃料电池等领域具有广泛的应用前景。但传统准静态成形工艺在加工该类构件时易出现起皱、破裂等缺陷,导致成形质量差和制造成本高等问题。电磁成形技术作为一种非接触式高速成形工艺,在提高材料成形极限、减少工件起皱与回弹等方面具有独特的优势,为解决现有薄壁轻质合金板件成形工艺的不足提供了重要技术途径。然而,作为电磁成形领域的一种典型驱动器,传统匀压力驱动器存在线圈强度不足和接触电弧问题,同时其作用下的匀压力电磁成形过程缺乏系统分析,制约了其广泛应用。针对上述问题,本文系统开展了基于新型结构匀压力驱动器的电磁成形技术及其在薄壁板件成形中的应用等研究工作,相关工作对深入理解匀压力电磁成形过程、推动电磁成形技术发展具有重要的理论指导意义和实际应用价值。在匀压力驱动器结构设计方面,发明了一种新型结构的内场匀压力驱动器,解决了传统外场匀压力驱动器的接触电弧和线圈强度低问题。该新型结构将成形线圈外置,导电通道和工件内置,可在工件与导电通道之间产生相互挤压的电磁力,有效解决传统匀压力驱动器的接触电弧问题。同时,该结构为内场匀压力驱动器提供了开放的加固空间,确保其具有更高的线圈强度和使用寿命。仿真和实验表明,在相同的放电能量和线圈尺寸下,内场匀压力驱动器的工件磁场、工件感应电流和工件最大成形深度比传统外场匀压力驱动器分别提高约25%、22%和60%。在成形过程理论分析方面,实现了基于匀压力驱动器的电磁过程全解析建模和分析。其中,基于等效电路原理建立了电路参数与线圈电流、工件电流、工件电磁力以及对应峰值之间的函数关系,为成形系统的电路参数调控提供理论依据;基于镜像法获得了以几何尺寸和线圈电流为变量的工件表面磁压和线圈导线电磁力的解析式,阐明了内场匀压力驱动器成形效率高的原因,以及线圈匝间距对工件表面磁压分布的影响;基于分离变量法给出了以几何尺寸、线圈电流和材料电气参数为变量的工件内部任意位置处感应电流、磁场强度和电磁力解析式,揭示了工件电导率及厚度等参数对工件电磁力时空特性影响规律。在成形工艺和应用研究方面,提出了适用薄壁板件的均匀速度成形方法和工艺,研制了相应的薄板电磁成形实验装置,并开展了100μm厚TA1-O钛双极板成形和冲裁研究。首先,建立了匀压力驱动器电路-磁场-结构动态耦合的三维有限元模型,通过实验和仿真表明工件在成形过程中存在均匀速度区间,可实现薄壁板件的匀压力成形,且该区间占工件长度的比例与工件位移呈负相关。在此基础上,对比开展了传统和新型匀压力驱动器的结构力学性能及影响分析。研究表明存在最优的线圈高度使工件电磁力最大,传统匀压力驱动器失效机制在于工件端部断裂或者接触区域打开,而Zylon复合纤维可以有效分担内场匀压力驱动器线圈导线的应力。最后,基于该装置,在放电能量7.5 k J下实现了最大流道深度0.34 mm和最小流道波动率为3.75%钛双极板加工,和半径为3 mm的钛板小孔冲裁,证明了内场匀压力驱动器装置及均匀速度成形方法的可行性。最后,总结了全文工作和对未来的工作进行了展望。

关键词： 电磁成形   双线圈   板件   吸引力   涡流竞争  

摘要： 电磁成形(Electromagnetic forming,EMF)技术是利用脉冲电流在线圈中产生脉冲强磁场,金属材料上的涡流与磁场共同作用产生洛伦兹力,进而驱动金属材料发生塑性变形的一种高速率、非接触式、高能率成形方法。且该技术具备能显著提高室温下的铝镁等轻质合金的成形极限,抑制起皱,减小回弹等优势。因此,其技术特点完美契合电动汽车车身轻量化的加工需求以及节能减排的政策需求。吸引式电磁成形则是其中的一种独特应用,利用两种不同脉宽的电流驱动同一线圈来产生吸引式电磁力,适用于板件凹痕修复、微小管件成形等领域。然而,单线圈结构对两种电流的参数匹配要求非常严格,且能量利用效率极低。为解决这一问题,本文提出了两种电流各自驱动一个线圈的双线圈结构吸引式板件电磁成形方法,并对双线圈结构下的涡流竞争调控机制、吸引力的产生方式以及吸引式板件成形的可行性展开了相关研究。首先,从排斥式电磁力板件电磁成形等效电路模型入手,详细分析了单脉冲电流下,线圈中电流,板件上电磁力分布;且仿真结果表明:当电流处于下降沿阶段时,板件上会产生较小的吸引力,进而明晰了电磁吸引力的实现方式。故基于此,提出两种双脉冲电流下的板件吸引力产生方式,实现涡流和磁场的解耦调控,进而实现双线圈—板件上涡流的有效竞争,从而实现双线圈—板件的吸引力成形。然后,基于上述分析分别建立了水平同轴分布、垂直同轴分布双线圈—板件全耦合仿真模型。分别针对“方案1”中的长脉宽电流放电参数以及线圈L、S的内径尺寸展开了分析,实现了板件吸引力成形(板件上有凹痕)。此外,通过增加线圈L、S的内径,可以有效地将板件上凹痕区域的最大轴向位移减小至0.01 mm,仅为板件厚度的1%。其次,在“方案1”的基础上,对“方案2”中通过调整线圈L、S的结构参数展开分析(在不改变外电路放电参数的情况下),且仿真结果表明:增大线圈L的匝数,可有效增大板件上的磁通密度,进而增大板件的轴向位移,有效避免板件上凹痕区域的出现;且线圈L的轴向层数要大于线圈S的轴向层数,或者增大线圈L的电流,才能使板件上的磁通密度满足吸引力成形的要求;线圈L的径向层数要稍大于线圈S的径向层数,能较好优化板件吸引力成形的均匀度。更多的是在该方案中,在满足成形质量的前提下,线圈的放电能量得到了显著降低。最后,通过设计相应的线圈,对其展开了放电实验,且放电电流波形结果表明:所设计的成形装置可以满足吸引式板件的成形要求。相关研究结果能够加深对吸引式板件电磁成形过程的理解,对于拓展电磁成形技术在板件加工上的应用具有重要意义。

关键词： 真空触发开关   电磁脉冲焊接设备   镁合金板件   铝合金板件   焊接工艺  

摘要： 镁合金和铝合金,同样作为轻质材料,因具有出色的性能而被大量应用于汽车轻量化生产中,随着使用量的提升,两者的连接自然不可避免。然而,由于镁合金与铝合金的物理、化学性能存在较大差异,致使两者的可靠连接难以通过传统焊接方式实现,从而制约了镁合金、铝合金材料在汽车生产中的进一步推广应用。借助电磁力实现金属材料冶金结合的新技术——电磁脉冲焊接技术,有望解决镁合金与铝合金的焊接难题。但是,由于镁合金自身结构导致其塑性较差,对焊接设备的参数要求较高,而国内电磁脉冲焊接技术起步又比较晚,尚无较成熟的大功率国产焊接设备,对镁合金与铝合金板件焊接的系统性研究相对较少,一定程度上阻碍了电磁脉冲焊接技术在镁合金、铝合金焊接中的广泛应用。为此,研制出满足镁合金-铝合金焊接需求的电磁脉冲焊接设备,并在此基础上开展镁合金、铝合金电磁脉冲焊接实验研究,对促进镁合金、铝合金在汽车生产中的进一步推广应用具有一定的现实意义。本文根据电磁脉冲焊接设备特性,对设备中的关键器件——放电开关进行对比选型,并采用27kV/200kA多棒极型真空触发开关作为放电开关。基于Marx电路与脉冲变压器结构研制出与之配套的触发源,成功实现放电开关可靠、稳定触发。搭建测试平台,对电磁脉冲焊接回路导通特性开展实验研究和理论分析,得出了真空触发开关的触发特性和主回路放电特性的影响因素及规律。基于电磁脉冲焊接原理,推导计算出镁合金-铝合金板件焊接所需电流范围,进而以双放电开关同步导通的设计方式,研制出一套适用于金属板件焊接的电磁脉冲焊接设备。该设备最大充电电压20k V,最大通流能力400k A,可成功实现镁合金与铝合金板件的焊接。利用高速摄像机对铝合金板件电磁脉冲成形过程进行观测,分析焊接电压、回路电容、垫片间距以及垫片厚度对铝合金板件成形过程的影响,间接验证了各因素对电磁脉冲焊接过程中金属板件撞击速度、撞击角度的影响规律。结果表明,在电磁脉冲焊接过程中,提升焊接电压、适当增加垫片厚度以及垫片间距,有利于提升板件撞击速度。同时,合适的垫片厚度能够控制板件形变程度进而保证板件具有适宜的撞击角度。开展镁合金与铝合金板件电磁脉冲焊接实验,分析焊接电压、板件间距对镁合金与铝合金板件焊接接头性能的影响,并首次就镁合金板件力学性能各向异性对两板件电磁脉冲焊接的影响规律开展研究。通过对不同条件下获得的焊接接头进行拉伸测试,确定了镁合金、铝合金板件可焊接工艺区间。研究发现,镁合金板件沿轧制方向的抗拉强度最小,最易实现焊接。同时,对镁合金与铝合金板件电磁脉冲焊接瞬态过程进行观测,验证了金属射流的存在并首次发现焊接过程中的微间隙放电现象。

关键词： Collisional magnetized cold plasma   electromagnetic (EM) wave propagation   finite-difference time-domain (FDTD)   ionosphere   polynomial chaos   uncertainty  

摘要： A 3-D stochastic finite-difference time-domain algorithm is developed and applied to electromagnetic (EM) wave propagation in collisional magnetized plasma characterized by a variable electron density, collision frequency, and background magnetic field. The proposed stochastic model is based on the expansion of the random/variable time-domain electric and magnetic fields in terms of orthogonal polynomials in independent random variables representative of the variable ionospheric content. EM wave propagation in magnetized plasma having low variability (small deviations) and also high variability (large deviations) of the electron density, collision frequency, and background magnetic field is studied. The stochastic algorithm is validated against brute-force Monte Carlo results. The algorithm is considerably more computationally efficient than Monte Carlo. When applied to EM wave propagation in the ionosphere, the variability of the Earth's magnetic field and ionospheric parameters can be accounted for due to naturally varying space weather conditions and day-to-day variations, measurement errors, and so on. Although only electrons are considered here, positive and negative ions may be accommodated in a straightforward manner.

关键词： 焊接   电磁脉冲焊   背景场   集磁器   线圈   脉冲强磁场  

摘要： 铝合金与铁合金的焊接件在强度、重量和耐腐蚀等关键性能参数上均具有显著优势,在航空航天、汽车制造行业中具有广阔的应用前景。然而,两类合金的电阻率、导热率、比热容、熔点等物理参数相差较大,且两者之间的固溶度较低,容易在界面处形成脆性的反应层,难以通过熔化焊等传统焊接方法实现二者的良好焊接。针对这一难题,本文开展了基于电磁脉冲技术的焊接方法研究,针对已有电磁脉冲焊技术在异质金属板件焊接中的不足,提出了基于集磁器和基于背景磁场辅助的两类板件电磁脉冲焊接方法,分别通过聚磁和增磁的方式增大工件局部的电磁力来提升工件碰撞速度并改进焊接质量。在此基础上,系统开展了两类焊接系统的数学分析模型、电磁-结构优化设计方法、装置研制及实验研究等工作。首先,开展了基于集磁器的板件电磁脉冲焊接模型和参数分析研究。在详述基于集磁器的电磁脉冲焊接原理基础上,以电流丝法为基础构建了集磁器等效电路模型,高效的实现了集磁器形状参数和线圈匝数的优化设计。在此基础上,构建了基于COMSOL的二维顺序耦合有限元模型和基于ANSYS的三维电磁场和结构场松散耦合有限元模型。其中,主要以二维有限元模型为基础详细分析了电磁脉冲焊接过程中的能量分配,得到了电磁脉冲焊接中能量的分布和转化效率等参数。同时,分析了电路参数对工件碰撞速度的影响等电磁脉冲焊接中的共性问题,指出了减小线路电感和提高电容电压是提高电磁脉冲焊接过程中碰撞速度的有效方法。其次,开展了基于集磁器的板件电磁脉冲焊接装置研制及实验研究。采用三维有限元模型对基于集磁器的电磁脉冲焊接装置进行了设计和关键部件研制,并通过系列实验论证了该焊接方法和装置的有效性及可靠性。通过有限元模型从宏观上详细分析了集磁器作用下工件区域的磁场和电磁力分布特性以及焊接过程中的工件塑性变形行为;从微观上分析了焊接过程中不同界面的形成过程和焊接界面的温度变化规律。在此基础上,搭建了焊接实验平台并以不同孔径的集磁器对1mm厚的1060铝板和304不锈钢板进行了焊接实验,在焊接样件的外观、截面和焊接界面的微观结构分析的基础上进行了相关工艺实验。工艺试验结果表明,本方法可以较好完成铝板和不锈钢板电磁脉冲焊接。最后,开展了基于背景磁场辅助的电磁脉冲焊接方法、装置研制及实验研究。构建了该类焊接系统的电磁-结构有限元模型,对背景磁场线圈进行了优化设计,获取了合理的线圈层数与匝数的比例关系,并确定了加固方案;探究了背景磁场焊接过程中工件关键电磁参数(涡流的电流密度、电磁力等)对工件塑性变形行为的影响规律。在此基础上,采用1mm厚的1060铝板进行焊接实验,并进行外观、截面的宏观分析和焊接界面的微观分析,同时对焊接样件进行拉伸强度和硬度测试。实验结果表明该方法可以有效提高工件碰撞速度,并提高焊接质量。

关键词： 电磁成形   吸引式电磁力   脉冲磁场   全耦合   管件胀形  

摘要： 电磁成形技术由于其变形速率极高,能有效增加材料的延展性,提升材料的成形极限,是解决铝、镁合金等轻量化材料在室温下难以成形的关键技术。对加快轻量化进程,减少温室气体排放、节约能源、保护环境具有重要的意义。电磁成形技术具有工装简便、加工效率高的优点,但却难以满足复杂零件的成形需求。究其原因,主要是传统的电磁成形技术以排斥式电磁力作用于工件,驱使工件以远离成形线圈的方式实现成形,电磁力的作用方式单一。这不仅严重限制了成形线圈的利用效率,还大大制约了线圈和模具的工装形式。特别是针对微小管件的成形,电磁成形难以满足需求。为此,本文以小尺寸管件为研究对象,提出了基于吸引式电磁力的微小管件电磁胀形方法,对吸引式电磁力的有效调控机制及其成形工件的可行性进行了研究与验证。首先,以传统排斥式的管件电磁胀形过程为基础,运用全耦合的数值模拟模型,详细分析了胀形过程中线圈电流、轴向磁场、工件感应涡流及其所受的电磁力之间的耦合关系。分析发现,即使在传统的排斥式电磁胀形过程中,也存在着极其短暂的吸引过程。只是受限于传统电磁胀形单一的放电电流模式,这一过程极其短暂且所产生的吸引力幅值过小不足以驱动材料发生变形。进一步地分析发现,管件上的电磁力由线圈电流大小及其变化率共同调控。当流经成形线圈的脉冲电流变化率大于零时,线圈与管件间受到相互排斥的电磁力作用;反之,两者间受到相互吸引的电磁力作用。由此,本文提出了对电流波形进行优化来产生足够的吸引式电磁力的思路,并从理论上分析了其实现方式,即:将两套不同脉宽(宽、窄)的脉冲电流反向叠加,在成形线圈中形成缓上升沿、陡下降沿的脉冲电流,使作用于管件的吸引力远大于排斥力。然后,建立了基于全耦合模型的吸引式电磁力管件胀形模型,对宽脉宽、窄脉宽两套电源的参数设计进行了详细分析。研究表明,对于内径28 mm、壁厚1 mm的AA1060-O管件,为产生足够的吸引式电磁力,同时抑制后续的排斥力过程,宽脉宽电源的脉宽时间应大于1.2 ms;同时,在与宽脉宽电源相匹配的前提下,可以适当提高窄脉宽电源的放电电压;此外,还需要避免过大的线路电感参数。基于此,本文制定了基于吸引式电磁力的管件电磁胀形实验方案,设计并绕制了高强度吸引式放电线圈,设计并加工了与之相配套的实验工装,依托华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心,开展了相应的实验研究。实验中,采用了两套最大放电能量分别为1 MJ和50 kJ的电源系统,针对内径28 mm、壁厚1 mm的AA1060-O铝合金管件,当宽、窄脉宽电源的放电电压分别为6 kV、9.5 kV时,管件已出现肉眼可见的吸引式胀形效果,胀形量达0.2 mm;当电压分别提高到10 kV、11 kV时,管件的胀形量达到2.55 mm,管件中心区域的应变已经超过0.15。同时,本文还结合前文所述的全耦合仿真模型,对实验中工件变形的瞬态过程进行了详细分析;结果表明,实验结果符合理论预期。上述工作充分验证了吸引式电磁管件胀形的可行性,展现了电磁成形技术的潜力,为电磁成形技术在微小管件上的进一步应用探索了一条全新的途径。

关键词： 板件   电磁焊接   碰撞仿真   压力   速度  

摘要： 利用所设计板件焊接试验台对两1 mm厚一系铝板进行了电磁焊接试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对样件波状焊接界面的微观形貌进行观察.为解释其形成原因,对电磁焊接过程中两被焊板件的撞击过程进行3D数值模拟,获得该过程中飞板所受垂向应力变化规律及撞击速度变化曲线,仿真结果与试验所观察现象相符.通过分析焊接接头界面和撞击点应力与撞击速度关系,表明撞击应力并非由撞击速度单独决定,还与撞击位置有关,撞击速度、撞击应力及材料的流动性共同导致了波状焊接界面的形成,对其进行合理控制是改善焊接效果的关键.

关键词： 强脉冲电磁力   高强度不锈钢板   电磁成形   高速成形   线圈   驱动板  

摘要： 高强度不锈钢板件因具有良好的耐腐蚀性能和力学性能而在汽车、船舶等领域得到了广泛应用,是实现运载工具轻量化、提升运载性能的的一种重要金属构件。但其在传统准静态冲压工艺下存在成形性能差,普遍存在回弹大、易开裂等特征。电磁成形技术是一种高速率成形方法,能显著提高金属成形极限,被认为是解决传统冲压成形问题最有效的方法之一。然而,由于不锈钢板件导电性能差,其在传统电磁成形方式下,由于内部所感应产生的涡流较小而使得电磁力不足以使得工件发生足够大的变形,且存在工件与凹模型腔贴模差的问题。为此,本文提出一种基于强脉冲电磁力驱动的高强度不锈钢板件成形技术,并采用脉冲强磁体技术设计高强度成形线圈从而显著提高线圈的机械强度。该技术使用电导率高的铜板或者铝板作为驱动板,使其能够产生足够大的强脉冲电磁力驱动凸模(冲头)向下运动而迫使不锈钢钢板成形。该技术利用电磁成形高速率成形的优势同时又结合了传统冲压成形贴模性好的特点,从而能够显著提高工件的成形质量。在此基础上,以316L不锈钢材料作为研究对象,系统地开展了相关的成形方案设计、成形过程多物理场分析、实验系统平台搭建以及成形实验研究。成形方案设计方面,通过对比不锈钢板传统电磁成形技术,基于强脉冲电磁力驱动成形技术不仅可以有效提高成形深度,而且可以解决与凹模侧壁贴模性差的问题,并提出采用多次放电的方案。成形过程多物理场分析方面,对基于强脉冲电磁力驱动不锈钢板驱动成形中的电场、磁场、温度场、结构场等多物理场耦合过程进行分析。借助有限元软件COMSOL来仿真分析线圈的热阻效应、涡流效应、驱动板的运动位移以及运动速度对工件成形的影响。仿真结果表明线圈的热阻效应对工件成形的影响微乎其微,可以忽略不计;涡流效应导致线圈电流峰值有所减小,时间常数减小,然而对工件成形有较小的阻碍作用;驱动板运动位移以及运动速度也均是起阻碍作用,且与涡流效应相比,两者对线圈放电电流以及工件成形的影响更为明显。实验系统平台搭建方面,为确保驱动成形能产生足够的电磁力,结合实验室现有条件和脉冲强磁体设计思路分别对电源系统、成形线圈进行了分析设计,且按照传统冲压成形中模具的设计思路设计了模具,均满足驱动成形系统的要求。成形实验研究方面,在搭建的成形平台系统基础上开展了一系列的实验研究。通过单次放电实验研究压边力、放电电压、放电电容、凸模质量以及驱动板厚度对工件成形的影响。研究发现压边力过小时工件容易起皱,而压边力过大时工件压的过死不易成形,因此压边力存在一个最优值;成形随放电电压增加而增加,但放电电压会受到成形线圈强度和电源系统的限制,因此最好采用多次放电成形方法;当驱动板厚度均大于集肤深度且放电电压不变时,放电电容不仅仅影响放电电流和驱动板所受电磁力的幅值,还影响其脉宽,放电电容越大,幅值和脉宽也越大,成形也越好;线圈的放电电流和驱动板所受电磁力随凸模的质量增加而增加,但影响不大,而驱动板的速度和动能随凸模的质量增加而减小,且效果很明显;当驱动板厚度很薄或者很厚时,工件成形效果不好,很薄是因为驱动板厚度小于集肤深度,磁场穿透了驱动板,磁场利用率不高,而很厚是因为驱动板质量增加,其速度和动能都会减小。

关键词： 电磁成形   强磁场   铝合金   大尺寸板件  

摘要： 节能、环保与安全是当今航空航天、汽车等领域的重要主题,而采用轻量化材料和技术可显著提高航空航天运载器的机动性能和承载能力,是实现这一目标的重要途径。其中,铝合金作为一种常见且易回收的轻量化材料,被公认是汽车轻量化的理想材料。但传统的加工工艺在加工大尺寸铝合金板件时并不理想。随着零件日趋大型化、整体化和高性能化,现有的加工技术难以适应这一发展需要。而电磁成形技术则是突破现有技术瓶颈的最有潜力的方法之一。电磁成形(Electromagnetic forming, EMF)是利用洛伦兹力使金属材料快速变形的一类高速率加工方法,具有高应变率、非接触等特点,可以显著提高材料的成形极限,有效减少零件回弹,并抑制材料起皱。此外,电磁成形还具有单次加工成本低廉、成形过程无生态污染等特点,属于绿色制造。电磁成形技术的发展将是现有铝合金成形技术的重要补充,是突破大尺寸铝合金板件制造的新途径,是实现轻量化制造的有效手段。然而,传统电磁成形工艺由于存在电源能量低、磁场强度低、线圈强度不高、成形手段单一等缺点,其应用局限于小型构件的成形制造,无法满足大尺寸铝合金板件的成形需求。针对这一难题,本文拟重点开展大尺寸铝合金板件的成形力场设计、成形系统的研制及成形行为研究,力图突破现有电磁成形的技术瓶颈,提升电磁成形加工能力,实现大尺寸铝合金板件的有效成形。具体研究内容为：电磁成形数值研究方面,在充分考虑工件位移、速度和变形对工件运动过程影响的基础上,建立了电磁成形过程中涉及的电路、磁场及结构场等多场耦合有限元模型,并基于多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics对高速塑性变形过程中工件涡流、电磁力、速度及位移等关键物理量的变化特性进行了系统的数值分析。与现有的松散耦合和顺序耦合方法相比,该方法通过在电路方程和Maxwell方程组中引入随位移变化的电感变量和动生电动势,真正意义上实现电磁成形过程中电磁场和结构场的全耦合,提高了高速、大变形过程中的求解精度,为文中成形力场和系统设计提供了有效手段。电磁成形系统设计和研制方面,为突破现有电磁成形工艺的能力瓶颈,在电磁成形电源、成形线圈、成形力场的产生和调控方法三个方面展开了研究：(1)成形电源方面,通过采用模块化脉冲电容器电源技术,将电磁成形电源容量从50 kJ提升到了几个MJ;通过采用高功率晶闸管阀组,实现了对放电过程的精确控制；通过引入续流回路,改善了成形过程中的放电电流波形。(2)成形线圈方面,通过引入层间加固技术,采用高强度纤维分担线圈内部导体的应力,极大的增强了线圈结构强度,并进而提高了线圈的成形能力。同时,通过对绕线式和切割式两种工艺的改进,解决了大尺寸成形线圈难以加工的难题。(3)成形力场的产生与调控方面,通过引入多线圈多电源时序控制,在时间和空间上形成了更灵活的力场分布。电磁成形实验方面,针对大尺寸铝合金板件提出了分步电磁成形方案,通过在多次成形工序中逐步降低线圈与工件间距来增大和改善工件电磁力分布,进而提高成形效率。在此基础上,研制了小型高强度成形线圈,对直径440mm的1060铝合金板件进行了电磁整体成形实验研究,实验获得的工件贴模误差不超过1%,充分验证了该方案的可行性和有效性。进一步,针对目前大尺寸构件成形受压力机台面尺寸限制这一难题,提出了电磁压边、惯性约束方案来实现无压力机式电磁成形。为了验证该方案及样机的有效性,研制了电磁压边-成形一体化样机,初步完成了直径1380mm的5系铝合金板件的电磁整体成形,最大成形高度达160mm,是目前有报道或文献可查的最大的电磁成形件,充分证明了电磁成形工艺在成形大尺寸铝合金板件上的巨大潜力。