一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115870604A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202111134709.7(22)申请日2021.09.27(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人于海平张梅富(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师韩雪梅(51)Int.Cl.B23K20/06(2006.01)B23K20/26(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构(57)摘要本发明公开了一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，包括多匝同轴电缆、上加持板、下加持板和金属条；所述上加持板和所述下加持板用于夹持所述多匝同轴电缆，所述金属条设置在所述上加持板上；所述多匝同轴电缆包括芯线和皮线；所述金属条与所述多匝同轴电缆的皮线短接，所述多匝同轴电缆尾端的芯线和皮线短接。本发明通过将同轴电缆的皮线短接于一定长度的金属条上，使同轴电缆上的回路电流依次、依匝、顺序循环流过一定长度的金属条，汇聚产生数倍于单匝同轴电缆截面电流的高峰值脉冲电流，从而能够提高线圈能量利用率、提高线圈的使用寿命。CN115870604ACN115870604A权利要求书1/1页1.一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，其特征在于，包括多匝同轴电缆、上加持板、下加持板和金属条；所述上加持板和所述下加持板用于夹持所述多匝同轴电缆，所述金属条设置在所述上加持板上；所述多匝同轴电缆包括芯线和皮线；所述金属条与所述多匝同轴电缆的皮线短接，所述多匝同轴电缆尾端的芯线和皮线短接。2.根据权利要求1所述的用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，其特征在于，所述金属条的长度小于每匝皮线的长度。3.根据权利要求1所述的用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，其特征在于，所述金属条的截面积大于每匝皮线的截面积。4.根据权利要求1所述的用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，其特征在于，在所述芯线和所述皮线的截面积一定时，所述金属条的长度与每匝皮线的长度比值越小，所述金属条上的峰值电流放大倍数越高。5.根据权利要求1所述的用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，其特征在于，所述新型线圈结构直接用于板材磁脉冲成形。6.根据权利要求1所述的用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，其特征在于，所述金属条包括铜合金、不锈钢和碳钢。2CN115870604A说明书1/5页一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构技术领域[0001]本发明涉及板材磁脉冲焊接技术领域，特别是涉及一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构。背景技术[0002]板材磁脉冲焊接(MPW)本质是固相连接，是利用脉冲电流通过线圈产生脉冲磁场，感应电磁力驱动飞板，飞板与基板碰撞，在碰撞区域产生一股射流，冲刷待连接板表面的污染物、氧化层和一薄层金属，并在冲击压力的作用下，形成冶金接头。由于在板材磁脉冲焊接过程中，所需放电电流周期短、峰值高，因而要求放电回路具有足够低的阻抗。[0003]板材磁脉冲焊接系统主要包括电容器组、线圈、飞板(连接件)和基板(被连接件)等，如图1所示，外网交变电流经过变压器升压、整流器整流后向电容器组充电，当电容器组充电到预置电压，放电开关闭合，在电容器和焊接用线圈间形成回路，产生脉冲电流，储存在电容器组中的电能通过磁脉冲焊接线圈瞬时放电，在线圈周围产生变化的磁场，该磁场与飞板相互作用，在飞板中感应出与初级线圈电流方向相反的次级电流，二者之间相斥的电磁力驱动飞板使其发生高速率变形，在微秒级的时间内将飞板加速至每秒上百米的速度，飞板与基板相撞，在碰撞区域会产生一股射流，冲刷待连接板表面的污染物、氧化层和一薄层金属。结果，“干净”的飞板、基板金属彼此暴露，在瞬时冲击压力的作用下，形成冶金接头。上述过程原理如图2所示。[0004]目前，在板材磁脉冲焊接过程中，常用的线圈结构形式有三种类型：工字形、U字形和E字形，如图3‑5所示。其中，工字形单匝线圈由于线圈结构形式简单，被广泛采用。这三种线圈结构形式简单，都存在能量利用率较低、线圈使用寿命低等缺点。发明内容[0005]为提高线圈的能量利用率，改善线圈使用寿命，本发明提出了一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构。[0006]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：[0007]一种用于板材磁脉冲焊接的新型线圈结构，包括多匝同轴电缆、上加持板、下加持板和金属条；所述上加持板和所述下加持板用于夹持所述多匝同轴电缆，所述金属条设置在所述上加持板上；所述多匝同轴电缆包括芯线和皮线；所述金属条与所述多匝同轴电缆的皮线短接，所述多匝同轴电缆尾端的芯线和皮线短接。[0008]可选地，所述金属条的长度小于每匝皮线的长度。[0009]可选地，所述金属条的截面积