Vorrichtung zur Verformung von Körpern durch Explosion Die sparlose Verformung von Körpern, insbeson dere aus metallischen Werkstoffen, z. B. von Blech, durch Tiefziehen, Drücken und Schmieden mit ihren verschiedenartigen bekannten Abwandlungen wurde in letzter Zeit durch ein neuartiges Verfahren erweitert, das auf der Ausnutzung des durch Entzündung eines in Wasser als Druckübertragungsmittel angeordneten Explosionsstoffes erzeugten Druckes beruht.
Dieses praktizierte Prinzip wurde neuerdings da hingehend modifiziert, dass ein elektrophysikalisch bewirkter Explosionsdruck erzeugt wird. Hierzu wird in dem als Druckübertragungsmittel dienenden Wasser zwischen zwei Elektroden ein. Lichtbogen, ein soge nannter Unterwasserblitz, erzeugt, der .unter Verwen dung einer Spezialschaltung über einen Kapazitator gebildet wird.
In den beiden beschriebenen Fällen einer Verfor mung des Werkstoffes durch die hydraulische über tragung eines Explosionsdruckes auf das zu verfor mende, in einer Form untergebrachte Werkstück ma chen sich .hauptsächlich die beiden folgenden Erschei nungen nachteilig bemerkbar: 1. Bei Verwendung von festen, pulverförmigen oder flüssigen Explosivstoffen werden dem das Ver fahren anwendenden Betriebe die Sicherheitsbestim mungen gemäss Sprengstoffgesetz auferlegt; zur Aus übung des Verfahrens muss ein Sprengmeister ein gesetzt werden.
Es entsteht hier also eine für die me tallverarbeitende Industrie betriebsfremde zusätzliche Belastung mit den daraus abzuleitenden Schwierig keiten.
z. Bei Anwendung des als Unterwasserblitz be zeichneten elektrophysikalischen Lichtbogenprinzips zur Druckerzeugung ist, aufgrund der apparativen An ordnung, die Druckverteilung im :hydraulischen System dadurch beeinträchtigt, dass Druckschatten in Rich tung der beiden den Lichtbogen erzeugenden Elektro- den entstehen, die die Anwendbarkeit des Prinzips auf solche Formkörper beschränken, in denen die Druck schatten keine Rolle spielen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaf fung einer Vorrichtung zur Verformung von Körpern durch Explosion, welche die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermeidet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verfor mung von Körpern durch Explosion, mit einem in Wasser als Druckübertragungsmittel angeordneten, zündbaren Explosivstoff, zeichnet sich dadurch aus, dass ein mit Knallgas als Explosivstoff gefüllter, elsti- scher Behälter in dem Wasser angeordnet ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Die Vorrichtung im Querschnitt und Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Vorrich tung gemäss Fdg. 1.
Gemäss Fig. 1 ist das zu verformende Werkstück 11, ein Leichtmetallrohr, in den Werkzeughafter 10, der gleichzeitig als Form dient, so eingesetzt, dass der zu verformende Teil des Werkstückes 11 sich in Höhe des Formnegativs (in der Zeichnung als einfache Ring nut dargestellt)
befindet. Das Verschlussstück 14 ver- schliesst die gesamte Form einseitig. Durch eine Dich tung 13, z.B. aus einem Tetrafluoräthylenpolymerisat, wird das Werkstück wasserdicht abgeschlossen. In das zu verformende Werkstück 11 wird Wasser 12 so hoch eingefüllt, dass die zu verformende Stelle gut bedeckt ist.
In das Wasser ist der Blektrodenträger 9 nach Ein füllen eines Elektrolyten in den Elektrolytträger 5 und Überziehen des Plastikbeutels 1 so tief eingesenkt, dass der Beutel völlig unter der Wasseroberflächeliegt. Der Plastikbeutel 1, z.B. aus Polyäthylen, wird als Behälter über die äussere Elektrodenummantelung 2 so gezogen, dass die Randverstärkung des Beutels in eine Ringnut der Ummantelung gelangt.
Im Elektrodenträger 9 liegen die Ringelektroden 3 und 6, die durch das Isolationsstück 4 auf Abstand ge halten werden. Zwischen den Ringelektroden liegt der Elektrolytträger 5, der selbst nicht leitend ist und den flüssigen Elektrolyten schwammartig aufzusaugen ver mag, z.B. Glaswolle. Das Zwischenstück 7 fixiert die -innere Ringelektrode 6 im Elektrodenträger 9. Zen trisch im Elektrodenträger 9 ist eine Zündvorrichtung 8 (Zündkerze) eingeschraubt.
Als Elektrolyt kann z.B. verdünnte Phosphorsäure verwendet werden.
Wird nun an die Ringelektroden 3 und 6 eine Wechsel- oder Gleichspannung gelegt, so entsteht im Elektrolyten Knallgas, das sich im Plastikbeutel sam melt. Hat die Kna@llgasmenge die durch Berechnung vorher zu bestimmende Grössenordnung erreicht, was durch einen im Stromkreis liegenden Arbeitsmesser (Zähler bzw. Coul'ometer) festgestellt werden kann, so wird ein Zündfunke in der Zündvorrichtung (8) erzeugt, der das Knallgas zur Explosion bringt.
Da die Detonationsgeschwindigkeit der Knallgas- u.msetzung grösser ist als die Schallgeschwindigkeit im Wasser (ca. 12 000 m/sec ;gegen ca. <B>1500</B> m/sec), wird der hydraulische Druck stosswell'enartig nach allen Richtungen gleichförmig übertragen, d. h. das Wasser wirkt wie ein starrer Körper.
Das zu verformende Werkstück wird durch die Stossbelastung an den entsprechenden Formstellen zum Fliessen gebracht und dem Formnegativ angepasst. Nach Trennung der Form kann das fertigverformte Werkstück dem Werkzeughalter entnommen werden. Eine Nachbearbeitung ist erfahrungsgemäss bei die sem Prozess nicht erforderlich.
Gemäss Fig. 2 'ist eine starkwandige Kunststoff- hoh Ikugel 15 vorgesehen, welche teilweise mit dem wässrigen Elektrolyten 16 gefüllt ist, in den die Elek troden 17 eintauchen. Die Stromzuführungen 20 +. 21 zu den Elektroden sind mit der Kunststoffkapsel gas dicht vergossen.
Zur Zündung des Knallgasgemisches dient der zwi schen der Zuleitung 19 und der Stromzuführung 20 der einen Elektrode liegende Glühdraht 18. Zur Durch führung des Explosionsverfahrens wird die beschrie bene Vorrichtung in der bekannten Weise in die als Druckübertragungsmedium dienende Flüssigkeit ge geben und der Elektrolysestrom eingeschaltet.
Wie vorstehend beschrieben, kann die gewünschte Knallgasmenge durch Steuerung der Elektrolysezeit bzw. des Elektro:lysestromes erhalten werden. Hierbei entsteht je nach erforderlicher Knallgasmenge ein über druck in der Kunststoffkugel.
Zur Zündung wird auf die Zuleitungen 19 und 20 eine Zündspannung gegeben, die zum Durchbrennen des Glühdrahtes 18 führt. Bei der Explosion des Knallgases wird die Kunststoffkugel in kleinste Teile zerlegt, die zu keinerlei Beschädigungen des zu verfor menden Werkstückes führen: können.
Zur Herstellung der beschriebenen Vorrichtungen werden aus einem Giessharz, wie z.B. Epoxyharze, zwei Halbkugelschalen :gegossen, in deren eine die Stromzuleitungen bereits eingelegt sind. Nach Ein füllen des Elektrolyten werden die Kugelhälften mit einander verklebt.
Es ist auch möglich, andere geometrische Formen als Kugeln auf ähnliche Weise herzustellen. Die Form und Grösse der Vorrichtungen hängen weitgehend von der Grösse und Gestalt des zu verformenden Werkstückes ab.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Vorrichtun gen Iiegt in deren Wirtschaftlichkeit infolge Fortfalls des teuren Explosionsstoffes, bzw. der aufwendigen elektrischen Schaltanlage des Unterwasserblitz-Systems.
Device for the deformation of bodies by explosion The economical deformation of bodies, in particular made of metallic materials, eg. B. of sheet metal, by deep drawing, pressing and forging with their various known modifications has recently been expanded by a novel process based on the exploitation of the pressure generated by the ignition of an explosive arranged in water as a pressure transmission medium.
This practiced principle has recently been modified so that an electrophysically caused explosion pressure is generated. For this purpose, the water serving as a pressure transmission medium is injected between two electrodes. An arc, a so-called underwater lightning bolt, is generated, which is formed using a special circuit via a capacitor.
In the two cases described of a deformation of the material due to the hydraulic transmission of an explosion pressure to the workpiece to be deformed, which is housed in a mold, the following two phenomena are disadvantageously noticeable: 1. When using solid, powdery or liquid explosives, the safety regulations in accordance with the Explosives Act are imposed on the companies using the procedure; A demolition expert must be appointed to carry out the procedure.
This creates an additional external burden for the metal-processing industry with the resulting difficulties.
z. When using the electrophysical arc principle, known as underwater lightning, to generate pressure, the pressure distribution in the hydraulic system is impaired due to the arrangement of the apparatus, in that pressure shadows arise in the direction of the two electrodes generating the arc, which makes the principle applicable to such electrodes Restrict moldings in which the pressure shadows play no role.
The present invention now aims to create a device for deforming bodies by explosion, which avoids the disadvantages of the known devices.
The device according to the invention for deforming bodies by explosion, with an ignitable explosive arranged in water as the pressure transmission medium, is characterized in that an elastic container filled with oxyhydrogen as explosive is arranged in the water.
Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. 1 shows the device in cross section; and FIG. 2 shows a further embodiment of the device according to FIG.
According to Fig. 1, the workpiece 11 to be deformed, a light metal tube, is inserted into the tool holder 10, which also serves as a mold, in such a way that the part of the workpiece 11 to be deformed is level with the negative mold (shown in the drawing as a simple ring groove )
is located. The closure piece 14 closes the entire mold on one side. Through a seal 13, e.g. made of a tetrafluoroethylene polymer, the workpiece is sealed watertight. Water 12 is poured into the workpiece 11 to be deformed to such an extent that the point to be deformed is well covered.
After filling an electrolyte into the electrolyte carrier 5 and covering the plastic bag 1, the metal electrode carrier 9 is sunk so deep into the water that the bag is completely below the surface of the water. The plastic bag 1, e.g. Made of polyethylene, is drawn as a container over the outer electrode casing 2 in such a way that the edge reinforcement of the bag gets into an annular groove in the casing.
In the electrode carrier 9 are the ring electrodes 3 and 6, which are kept ge by the insulating piece 4 at a distance. Between the ring electrodes lies the electrolyte carrier 5, which itself is non-conductive and can absorb the liquid electrolyte like a sponge, e.g. Glass wool. The intermediate piece 7 fixes the inner ring electrode 6 in the electrode carrier 9. An ignition device 8 (spark plug) is screwed in centrally in the electrode carrier 9.
The electrolyte can e.g. dilute phosphoric acid can be used.
If an alternating or direct voltage is now applied to the ring electrodes 3 and 6, oxyhydrogen is produced in the electrolyte, which collects in the plastic bag. If the amount of detonating gas has reached the order of magnitude to be determined beforehand by calculation, which can be determined by a working meter (counter or coul'ometer) in the circuit, an ignition spark is generated in the ignition device (8) which causes the detonating gas to explode brings.
Since the detonation speed of the oxyhydrogen gas is greater than the speed of sound in water (approx. 12,000 m / sec; against approx. <B> 1500 </B> m / sec), the hydraulic pressure becomes shockwave-like after all Transmit directions uniformly, d. H. the water acts like a rigid body.
The workpiece to be deformed is caused to flow by the impact load at the corresponding form points and adapted to the negative form. After separating the mold, the finished workpiece can be removed from the tool holder. Experience has shown that post-processing is not necessary with this process.
According to FIG. 2 ', a thick-walled plastic hollow ball 15 is provided which is partially filled with the aqueous electrolyte 16 into which the electrodes 17 are immersed. The power supply lines 20 +. 21 to the electrodes are potted gas-tight with the plastic capsule.
To ignite the oxyhydrogen gas mixture is used between the supply line 19 and the power supply 20 of the one electrode lying glow wire 18. To carry out the explosion process, the device described is given in the known manner in the liquid serving as the pressure transmission medium and the electrolysis current is switched on.
As described above, the desired amount of oxyhydrogen can be obtained by controlling the electrolysis time or the electrolysis current. Depending on the amount of oxyhydrogen gas required, this creates overpressure in the plastic ball.
For ignition, an ignition voltage is applied to the leads 19 and 20, which leads to the glow wire 18 burning through. When the oxyhydrogen gas explodes, the plastic ball is broken down into the smallest parts, which can not cause any damage to the workpiece to be deformed.
To produce the devices described, a casting resin, such as e.g. Epoxy resins, two hemispherical shells: cast, in one of which the power supply lines are already inserted. After filling in the electrolyte, the halves of the ball are glued together.
It is also possible to make geometric shapes other than spheres in a similar manner. The shape and size of the devices depend largely on the size and shape of the workpiece to be deformed.
Another advantage of the described Vorrichtun lies in their economic efficiency due to the elimination of the expensive explosive or the complex electrical switchgear of the underwater lightning system.