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原创 2024-04-19 09:58·武汉晚报
在喻家山下有一座神秘的建筑，里面的装置能产生地球200万倍的磁场强度，加工金属像是“隔山打牛”。这里就是国家脉冲强磁场科学中心（下称“强磁场中心”）。
4月初，该中心刚刚完成直径1.38米的世界最大电磁成形件——航天用铝合金壳体。下月，直径3.35米的电磁成形件也将破茧而出。电磁制造工艺颠覆了传统制造工艺，作为一种变革性技术手段，不仅在基础研究领域，在航空航天、新能源和医疗等领域，强磁场中心走在前沿。
电磁制造如“隔山打牛”
国家脉冲强磁场科学中心李亮教授在介绍电子成型装备制造的壳体构件。长江日报记者高勇 摄
4月2日，长江日报记者走进位于华科大的强磁场中心。在电磁制造实验室，穿过数十米长、三米高的电容器件组成的“森林”小道，道路尽头的电磁成形装置上，直径1米多的金属构件被夹具牢牢控制。
“虽然能产生强磁场，但这里电压都只是380伏。”一名博士后检查完铝合金构件的放置情况后，关上实验室大门，合上按钮，一场电磁加工实验正式开始。没有火光四射，摄像头下的加工现场显得很安静。“跟‘隔山打牛’一样，好比有一双看不见的手，对加工部件施加巨大力量。”强磁场中心主任李亮教授解释，之所以用电磁加工制造大型金属构件，就是要解决传统生产工艺高耗材、成型精度差的问题。加工同样厚度的材料，传统金属加工工艺要浪费90%以上的原材料，而电磁制造则只需要过去10%的原材料。
这里的电磁成型制造技术于2011年获国家“973计划”支持，经过10多年努力，现在才可以说真正落地。该技术是利用脉冲强磁场与金属构件之间的电磁耦合作用来产生强脉冲电磁力，虽然看不见摸不着，但瞬间爆发，力量很大，而且灵活多变。
李亮介绍，目前，该中心已成功研制世界上首台电磁压边—工装—成形一体化原型样机，已实现直径1.38米的国内外最大电磁成形件——航天用铝合金壳体件整体成形制造。下月，他们将完成3.35米级火箭燃料储箱箱底的电磁整体成形制造，为我国火箭产业提供变革性技术手段和新质生产力。
用脉冲强磁场加工大型构件，属于“特种能场制造”。“成形过程中构件速度可超过100米每秒，在几毫秒的时间内即可让构件轻松完成高质量的塑性变形，形成我们需要的形状和性能。”强磁场中心曹全梁教授说，电磁成形制造工艺让有些传统制造工艺望尘莫及。“不仅材料利用率大大提升，加工成本和周期也显著降低。”
焊接可实现“拉郎配”
国家脉冲强磁场科学中心李亮教授（左一）与科研人员在电子成型装备前进行专题研究。 长江日报记者高勇 摄
在电磁制造实验室，一段钢管和一段铝管放置在焊接装备上，轻启按钮，眨眼工夫便紧紧粘在一起，再也分不开。“钢和铝属于异质材料，物理和化学属性不一样，熔点也不一样，传统焊接工艺无法让二者成为一体。”曹全梁解释，电磁焊接是在脉冲强磁场作用下，利用瞬时脉冲电磁力对金属构件进行高速冲击焊，是一种高能率、高速率的特种加工方法。“类似于爆炸焊，但又不是真的爆炸，是完全可控的。”
曹全梁手持钢铝焊接体告诉记者，经验证，焊缝强度超过铝/钢母材强度。目前，电磁焊接技术已在多类板件焊接中得到验证，未来完全可以实现规模化应用。“因为强磁场中心在高场磁体、精准时序控制等方面实现了全链条创新，已完成全球最大直径的异种金属管件焊接，相关技术路径已经打通了。”
首先在实验室打通技术路径，然后走向
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