高壓電磁脈衝技術介紹

1.原理及概況

高壓電磁脈衝（chōng）技術是把（bǎ）脈衝高壓強電（diàn）流瞬間（jiān）釋放能（néng）量所產生的物理、化學、生（shēng）物等效應直接應用於生產、軍（jun1）事、科研（yán）各領域的一項高新技術。

該技術在國外發展很快，除在國防、科研領域大量應用外，目前也已廣（guǎng）泛（fàn）應用於機械加工、材料改性、環境保護、衛生保健等行業，但在國內還（hái）是（shì）在（zài）近幾年才得到重視。

大連理工大學高壓電磁脈衝技術研究室長期從事這項技（jì）術研究及應用開發工作，先後承擔了國家“八五”科技攻關、國家自然科學基（jī）金、省市（shì）科委基金及（jí）橫向合（hé）作等大中型項目多項，並自籌資金開發研究了（le）一批實用性（xìng）強、見效快的項目，目前已取（qǔ）得階段（duàn）性威果。

2.幾項高壓電磁（cí）脈衝應（yīng）用技術介紹（shào）

（1）液電成形技術

液電成形技術是利用液電爆炸效應產生的強（qiáng）大衝擊對金屬進行加工的一種高能成形技術。與其他成形技術相比，它有下列明顯的優點：

a.成形（xíng）速度高，可達每秒數百米，因而可提（tí）高材料的成形極限，適用於高硬度（dù）、高強度材料（如鑄、鈦、不鏽鋼（gāng）等）的衝（chōng）壓成形。

b.工件（jiàn）回彈小，成（chéng）形精度高。精度可達0.02〜0.05mm，成形後不需再加工。

c.可同時完成拉伸、衝孔、壓印、翻邊（biān）等複合加工工序（xù），對形狀複雜的零件，工序和工時可大為減少。

d.可以隻用凹模或隻（zhī）用凸模衝製零件。

e.與炸藥爆炸成形相比，能量易於控製，重複性好；無需（xū）專門爆炸場地，不需貯存雷管炸藥等（děng）危險品；操作安全（quán），可在車間內生產。

該技術特別適用於形狀複雜、規格特殊或高硬度、高強度材料的工（gōng）件的成形。例如，可用於形成多層（céng）不鏽鋼波紋（wén）管、非對稱螺紋管（guǎn）等特殊部件。

（2）線爆噴塗技術

脈衝（chōng）大電流通過金屬絲，金屬絲立即熔融（róng）、汽化、爆炸（zhà）。熔融的金屬微粒（lì）以極高的（de）速度（200〜500m/s）噴射到周（zhōu）圍工件的表麵（miàn），形成堅固的塗層（céng），此即線爆噴塗。

該技術有下列特（tè）點：

a.所有金屬或合金（jīn），包括鑄、鉗等（děng）難熔金屬，都可用作噴塗（tú）材料（liào）；

b.熔融顆（kē）粒的濺射可精確控製，塗層的再現（xiàn）能力高，塗層（céng）表麵光（guāng）滑，粗糙度小於5µm；

c.噴塗（tú）一次隻需100µs左右，因此基（jī）體（tǐ）材料幾乎不受熱過（guò）程影響，能在金屬、玻璃、陶瓷表（biǎo）麵進行噴（pēn）塗；

d.不僅能噴塗平麵（miàn），而且（qiě）特別適合管（guǎn）類工件內表麵（甚至直（zhí）徑小（xiǎo）於10mm）的噴塗；

e.塗層與基體的結合強度比火（huǒ）焰噴塗高（gāo）數倍。

利用該技術可在工件的表麵噴塗上具（jù）有各自特殊性能（如耐高溫、耐磨損、潤滑性能好等（děng））的塗層，使工件壽命大大提高。

研製的線爆噴塗裝置能（néng）對L<200mm，DN<50mm的（de）管件（jiàn）內壁（bì）及平板的表麵進行噴塗。

應（yīng）用舉例：a.鋁合金汽缸內壁噴鈕鋼混合（hé）塗層，既保持了鋁合金質量輕的特點，又提高了耐磨性和潤滑性；b.軸承內壁噴塗鈦、鉗層，耐燒蝕；c.管道內壁噴塗鈦、但層，耐腐蝕性大大提高。

（3）液電效應清砂除垢技術

當強電流脈衝放電在液體中發生時，液體中會產生強烈的爆炸效應，由爆炸產生的衝（chōng）擊波壓力可達100~10000MPa，此即液電效應。

液電效應除用於金（jīn）屬工件成形（xíng）外，也可用於鑄件清砂、管道除垢、油井清洗等各方麵。

a.鑄件清砂清除鑄件上的砂子是（shì）鑄造過程中最髒最累的一道工序，目前常用的手工清（qīng）砂、機械清砂等（děng）方法都（dōu）存在勞動（dòng）強度大、生產率低、清理質量差、環境汙染嚴重等問題（tí）。將帶砂鑄件置於水中，利（lì）用液電效應給鑄（zhù）件清砂，則可克（kè）服上述（shù）不足。

用（yòng）該法可（kě）清理鑄鋼、鑄（zhù）鐵、鑄鋁等各類鑄件（jiàn），鑄件（jiàn）大（dà）小可從幾十克到幾十噸，對複雜精密及具有盲孔的鑄件特別適用，對清理難度較大（dà）的（de）熔模鑄件（jiàn）也很有效，因此是一種切實可（kě）行（háng）的清砂方法。

b.水管（guǎn）除垢鍋爐、熱交（jiāo）換（huàn）器等設備常因管（guǎn）道被水垢堵塞而被迫停工停產，為清除水垢（gòu），常用機械或化學（酸洗）等（děng）方法，利用液（yè）電效應產（chǎn）生的強大衝擊力來粉碎水管（guǎn）中的（de）水垢，是近年來發展（zhǎn）起來的新的除（chú）垢（gòu）技術，它（tā）具有無腐蝕、無毒性、不（bú）損傷（shāng）管道本體（tǐ）、除垢效果好等特點，在工業生產中正在得到越（yuè）來越廣（guǎng）泛的應用。

C.油井清洗油井在采油過程中，由於近井地帶產（chǎn）生汙染、堵塞（sāi），會使油層滲（shèn）透率（lǜ）降低，油井（jǐng）產量下（xià）降。利用井下液中（zhōng）放電產生的衝擊波（bō），對（duì）周圍油層衝擊振動的方（fāng）法可使油層裂縫（féng）增（zēng）加、滲（shèn）透率提高，從而使油井（jǐng）產量得到恢複。這種（zhǒng）方法國外已經使用，國（guó）內（nèi）尚無此種設備。該設備正在研製中（zhōng）。

（4）脈衝電磁場常溫液體滅菌技術

脈衝（chōng）強電磁（cí）場滅菌法是一種新的常溫（wēn）液體滅菌作用，而且對各種有效成分（如氨基酸、維生素等）幾乎沒有影響。特別是磁場（chǎng），能幾（jǐ）乎（hū）無阻礙地穿透玻璃、塑料和溶液，因此滅菌可在（zài）液體封裝後進行，這就從根本上消除了滅菌後的液體灌裝時可能產生的二次汙染問題。

該技術現已完成可行性的實（shí）驗研究（jiū），經（jīng）擴大試驗可進入規模性工業應用。

（5）刀具磁處理技術

利（lì）用脈衝磁場對刀具（如車刀、銃刀、鑽頭等）進行作用，可使刀具的內應力消除，使用壽命大（dà）大提高，這就是刀具磁（cí）處理技術。

這種技術可使刀（dāo）具的使用壽命平均提高0.8~1倍，最高（gāo）可達1.8倍。

該技術設備簡單，投資少，安全可靠，且（qiě）經濟效益明顯，是一項很（hěn）有（yǒu）實用價值的高新技術。

（6）永磁起重吸盤

永磁起重吸盤是利用磁路瞬間變換原理而製（zhì）成的一種新型起重吸盤，與電（diàn）磁起重吸盤相比，有下列優點：

a.隻在起重和卸重前，需要瞬間各通脈衝電（diàn）流一次（時間約0.1s），而在起重作業過程中，不需通電，就靠吸盤本身的永磁力吸住重物（鋼、鐵等鐵磁物質），故比同等級的電磁吸盤節能95%以上。

b.靠永磁力吸重物，安全可靠，不會像電磁吸盤那樣，因（yīn）停電而發生事故，從而也不需要造價昂貴的防斷電裝置。

c.體積小、質量輕、造價低（dī）。

該設備特別（bié）適合起重鋼板、鋼錠（dìng）和形狀規則的鐵磁性重物，可（kě）在鋼（gāng）鐵、冶金、碼頭、造船（chuán）、鐵路等部門廣泛應（yīng）用。

（7）功率型（xíng）高壓電源

高壓電源是許多生產設備和科研儀器的核（hé）心，應用非常廣泛。

3.小結

液電效（xiào）應清砂除（chú）垢技術，能清除管道內外壁的汙垢，因該法屬物理法，具有無腐蝕（shí）、無毒性、不傷害管道本體、除垢效果好等特點。能清除DN15-DN500的管道，清除1000m、DN100的（de）管道耗能約30度電，耗時約10d。