DD270724A1 - DEVICE FOR THE THERMAL FORMING OF METALLIC MATERIALS - Google Patents

DEVICE FOR THE THERMAL FORMING OF METALLIC MATERIALS Download PDF

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DD270724A1
DD270724A1 DD31504488A DD31504488A DD270724A1 DD 270724 A1 DD270724 A1 DD 270724A1 DD 31504488 A DD31504488 A DD 31504488A DD 31504488 A DD31504488 A DD 31504488A DD 270724 A1 DD270724 A1 DD 270724A1
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DD
German Democratic Republic
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auxiliary electrodes
metallic
metallic materials
forming
arc power
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DD31504488A
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German (de)
Inventor
Egon Schlebeck
Manfred Gerlach
Helmut Marx
Original Assignee
Zentralinstitut Schweiss
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Umformen metallischer Werkstoffe. Um ein werkstoffspezifisches und werkstoffgeometrisch abhaengiges nachfolgend kontinuierliches Umformen, wie Gluehen, Sintern, Pressen, Walzen, Schmieden, Ziehen o. ae., zu sichern, ist es Aufgabe der Erfindung, mittels magnetisch bewegter Lichtboegen und unter Verwendung nichtabschmelzender Hilfselektroden Werkstoffe so zu bearbeiten, dass zwischen der elektrischen Lichtbogenleistung und der Umformgeschwindigkeit ein breiter Arbeitsbereich besteht. Mindestens zwei getrennte und voneinander elektrisch gespeiste Hilfselektroden 1; 2, deren elektrische Lichtbogenleistung PL direkt ueber eine Vorschubeinrichtung 7 des umzuformenden Werkstoffs 6 gekoppelt ist, die plusgepolten Hilfselektroden 1; 2, welche untereinander sowie gegenueber metallischer Magnetleitbleche 4 a; 4 b mittels Isolierblenden 5 a; 5 b; 5 c elektrisch getrennt sind, und jede Hilfselektrode 1; 2 mit einer eigenen Stromquelle tragen zur erfindungsgemaessen Loesung bei. Fig. 1The invention relates to a device for thermoforming of metallic materials. In order to ensure a material-specific and material geometry dependent subsequent continuous forming, such as annealing, sintering, pressing, rolling, forging, drawing o. Ae., It is an object of the invention to process materials by means of magnetically moved Lichtbogen and using non-consumable auxiliary electrodes, that there is a wide working range between the electric arc power and the forming speed. At least two separate and electrically powered auxiliary electrodes 1; 2, the electric arc power PL is coupled directly via a feed device 7 of the material to be formed 6, the plusgepolten auxiliary electrodes 1; 2, which with each other and against metallic Magnetleitbleche 4 a; 4 b by means of insulating 5 a; 5b; 5 c are electrically isolated, and each auxiliary electrode 1; 2 with its own power source contribute to the invention solution. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Umformen metallischer Werkstoffe mittels magnetisch bewegtem Lichtbogen mit Hilfselektrode, um ein werkstoffspezifisches und werkstoffgeometrisch abhängiges nachfolgendes kontinuierlisches Umformen, wie Glühen, Sintern, Pressen, Walzen oder Schmieden, zu sichern.The invention relates to a device for thermoforming metallic materials by means of magnetically moved arc with auxiliary electrode in order to secure a material-specific and material-geometrically dependent subsequent continuous forming, such as annealing, sintering, pressing, rolling or forging.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bei thermischen Umformverfahren werden vor allem gasbeheizte oder induktive Wärmequellen zum Erzielen der werkstoffspezifischen Umform-Stolltemperatur eingesetzt.In thermal forming processes, in particular gas-heated or inductive heat sources are used to achieve the material-specific forming Stolltemperatur.

Gasbeheizte Wärmequellen sind für das Hochleistungsumformen nicht optimal, weil beim Anfahren des Prozesses die Startzeit zu hoch und die Umforn!geschwindigkeit zu niedrig sind. Gasbeheizte Wärmequellen erfordern für das kontinuierliche Umformen einen entsprechenden Ofenraum. Um die geforderte Wärmegut-Solltemperatur zu erreichen, ist ein bestimmter Ofenraumtemperaturverlauf zu garantieren, der durch eine bestimmte Höhe und Verteilung der Brennstoff- und Verbrennungsluftmenge erreicht wird. Fehler in dieser Ablaufkette Brenngas-/Luftmengenführung, Verbrennung, Wärmezuführung der Ofenmauerung und des Ofenraumes summieren sich zu einer Abweichung von der angestrebten Solltemperatur. Die eigentliche Einstellung der wahren Wärmeguttemperatur ist deshalb für alle Temperaturbereiche nicht einwandfrei beherrschbar.Gas-fired heat sources are not optimal for high-performance forming because the start-up time is too high and the conversion speed is too low when starting up the process. Gas-fired heat sources require a corresponding furnace space for continuous forming. In order to achieve the required heat setpoint temperature, a certain furnace room temperature profile is to be guaranteed, which is achieved by a certain amount and distribution of the fuel and combustion air amount. Errors in this sequence Fuel gas / air flow rate, combustion, heat supply to the kiln lining and the furnace chamber add up to a deviation from the desired setpoint temperature. The actual setting of the true heat input temperature is therefore not perfectly manageable for all temperature ranges.

Die Größe der Gasbrenner kann nicht beliebig gesteigert werden, weil auch gleichzeitig derthermische Wirkungsgrad sinkt, d. h.The size of the gas burner can not be increased arbitrarily, because at the same time the thermal efficiency drops, d. H.

geringe Erhöhungen der Umformgeschwindigkeit werden mit immer höheren Brenngas1· und Luftmengen erkauft.small increases in the forming speed are bought with ever higher fuel gas 1 · and air quantities.

Bekannt für die Glühbehandlung sind auch Induktionsanlagen. Nachteilig sind die Kosten, der Geräteaufwand und das Gewicht.Also known for the annealing treatment are induction systems. Disadvantages are the costs, the equipment costs and the weight.

Vor allem die hohen Investitionskosten engen dio Einsatzbreite dieser Technik ein.Above all, the high investment costs narrow the range of application of this technology.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Leistung des Umformprozesses bei gleichzeitiger Verringerung des Geräte- und Energieaufwandes zu stoigern und einen kontinuierlichen Ablauf des Umformprozesses auch bei Energieveränderungen zu sichern.The aim of the invention is to stoigern the performance of the forming process while reducing the equipment and energy consumption and to ensure a continuous flow of the forming process even with changes in energy.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels magnetisch bewegter Lichtbögen und unter Verwendung nichtabschmelzender Hilfselektroden Werkstoffe unterschiedlicher Geometrien derart zu bearbeiten, daß zwischen der elektrischen Lichtbogenleistung und der Umformgeschwindigkeit ein breiter Arbeitsbereich besteht. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei getrennte und voneinander elektrisch gespeiste Hilfselektroden angeordnet. Öle elektrische Lichtbogenleistung, als Ausgangsleistung der Hilfselektroden, ist direkt mit einem Antrieb eines Umformagtt, egats gekoppalt.The invention has for its object to work by means of magnetically moving arcs and using non-consumable auxiliary electrodes materials of different geometries such that there is a wide working range between the electric arc power and the forming speed. According to the invention at least two separate and electrically powered auxiliary electrodes are arranged. Oils electric arc power, as the output of the auxiliary electrodes, is gekoppalt directly with a drive a Umformag tt , egats.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Die Erfindung soll nachstehend am Ausführungsbeispiel erläutert werden. Dabei bedeutenThe invention will be explained below the embodiment. Mean

Fig. 1: Anordnung der zum Umformen benötigten HilfseiektrodenFig. 1: Arrangement of the auxiliary electrodes required for forming

Fig. 2: Umformgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Lichtbogenleistung Fig. 3: lichtbogenabhängiges Steuerregime.Fig. 2: Forming speed as a function of the arc power Fig. 3: arc-dependent control regime.

Nach der Fig. 1 sind zwei Hilfseiektroden 1; 2 als .Zwilling" In einer gemeinsamen Magnetspule 3 untergebracht. Die beiden plusgepolten Hilfseiektroden 1; 2 sind untereinander sowie gegenüber den metallischen Magnetleitblechen 4 a, 4 b durch die Isolierblenden 5a, 5b, 5c elektrisch getrennt. Die Hilfseiektroden 1,2 werden jeweils über eine eigene Stromquelle (nicht eingezeichnet) gespeist, so daß deren elektrische Leistung für die magnetisch bewegten Lichtbögen unterschiedlich und unabhängig voneinander gewählt werden können. Der Antrieb des minusgepolten Glühgutes 6 erfolgt über die Vorschubeinrichtung 7.According to FIG. 1, two auxiliary electrodes 1; 2 as "twin" are accommodated in a common magnetic coil 3. The two plus-polarity auxiliary electrodes 1, 2 are electrically separated from each other and from the metallic magnetic guide plates 4 a, 4 b by the insulating diaphragms 5 a, 5 b, 5 c a separate current source (not shown) is fed, so that their electrical power for the magnetically moved arcs can be selected differently and independently of one another The drive of the minus-polarized annealed material 6 takes place via the feed device 7.

Nach der Fig. 2 bestehen zwischen der elektrischen Lichtbogenleistung PL und der Umformgeschwindigkeit νυ eindeutige Zusammenhänge mit einem breiten Arbeitsbereich als notwendige Voraussetzung für die Steuerbarkeit des Umformprozesses.According to FIG. 2, there are clear relationships between the electric arc power P L and the forming speed ν υ with a wide working range as a necessary prerequisite for the controllability of the forming process.

Vmvm

Der Anstiegswinkel bzw. tg = — aus dem linearen (quasi linearen) Verlauf der Funktion gilt als Maßstab für dieThe slope angle or tg = - from the linear (quasi-linear) course of the function is a measure of the

Plpl

Leistungsfähigkeit und Sensibilität des Steuerverfahrens.Performance and sensitivity of the tax procedure.

Für einen kontinuierlichen automatisierten Umformprozeß sind zwei Leistungskriterien maßgeblich: Hohe Umformgeschwindigkeit und hohe Verfügbarkeit mit einer Ausfallquote gegen Null.For a continuous automated forming process, two performance criteria are decisive: high forming speed and high availability with a failure rate approaching zero.

Diese Leistungsanforderungen werden durch den Einsatz mehrerer Hilfseiektroden erfüllt. Die getrennt für jede Hilfselektrode zugeführte elektrische Energie sorgt auch bei Ausfall eines Lichtbogens für die Arbeitsfähigkeit der gesamten Anlage mit der Sicherung dos kontinuierlichen UmformprozessesThese performance requirements are met by using multiple auxiliary electrodes. The separately supplied for each auxiliary electrode electrical energy ensures the failure of an arc for the working capacity of the entire system with the securing dos continuous forming process

Nach der Fig. 3 werden zwei Möglichkeiten vorgeschlagen: According to Fig. 3, two possibilities are proposed:

Beim Einsatz von z. B. zwei Lichtbogen nach dem Lichtbogenstart 8 wird nach sehr kurzer Zeit die volle Umformungsgeschwindigkeit 9 erreicht. Beim Ausfall einas Lichtbogens wird über die reduzierte Lichtbogenleistung die verminderte Umformgeschwindigkeit 10 zeitbegrenzt t- ...ti eingestellt. Die Kontinuität des Umformprozesses ist damit gesichert.When using z. B. two arc after the arc start 8, the full deformation rate 9 is reached after a very short time. In the event of failure of an arc, the reduced forming speed 10 is set in a time-limited manner by the reduced arc output t... Ti. The continuity of the forming process is thus ensured.

Die zweite Möglichkeit sieht bei Aufall eines Lichtbogens vor, die noch funktionierende Hilfselektrode mit erhöhter elektrischer Leistung Pl zu betreiben, um die volle Umformgeschwindigkeit zeitbegrenzt (to...ti) zu sichern.The second possibility, when an arc occurs, is to operate the still functioning auxiliary electrode with increased electrical power P1 in order to ensure the full forming speed for a limited time (to ... ti).

Claims (3)

Patentansprüche:claims: 1. Vorrichtung zum thermischen Umformen metallischer Werkstoffe, um mittels magnetisch bewegter Lichtbögen und unter Verwendung nichtabschmelzender Hilfselektroden Werkstoffe unterschiedlicher Geometrien derart zu bearbeiten, daß zwischen der elektrischen Lichtbogenleistung und der Umformgeschwindigkeit ein breiter Arbeitstisch besteht, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens zwei getrennte und voneinander elektrisch gespeiste Hilfselektroden (1; 2), deren elekrische Lichtbogenleistung (Pl) direkt über eine Vorschubeinrichtung (7) des umzuformenden metallischen Werkstoffs (6) gekoppelt ist.1. An apparatus for thermoforming metallic materials to process by means of magnetically moving arcs and using non-consumable auxiliary electrodes materials of different geometries such that between the electric arc power and the forming speed is a wide work table, characterized in that at least two separate and mutually electrically powered Auxiliary electrodes (1, 2) whose electrical arc power (P1) is coupled directly via a feed device (7) of the metallic material (6) to be formed. 2. Vorrichtung zum thermischen Umformen metallischer Werkstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch plusgepolte Hilfselektroden (1; 2), welche untereinander sowie gegenüber metallischer Magnetleitbleche (4a; 4b) mittels Isolierblenden (5a; 5b; 5c) elektrisch getrennt sind.2. A device for the thermal forming of metallic materials according to claim 1, characterized by plusgepolte auxiliary electrodes (1, 2), which are electrically separated from each other and against metallic magnetic guide plates (4a, 4b) by means of insulating diaphragms (5a; 5b; 5c). 3. Vorrichtung zum thermischen Umformen metallischer Werkstoffe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch für jede Hilfselektrode (1; 2) eigene Stromquelle.3. A device for thermal forming of metallic materials according to claim 1 and 2, characterized by for each auxiliary electrode (1; 2) own power source.
DD31504488A 1988-04-25 1988-04-25 DEVICE FOR THE THERMAL FORMING OF METALLIC MATERIALS DD270724A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111349768A (en) * 2018-12-20 2020-06-30 波音公司 High-pressure torsion device and method for changing material properties of workpiece by using same

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CN111349768A (en) * 2018-12-20 2020-06-30 波音公司 High-pressure torsion device and method for changing material properties of workpiece by using same
CN111349768B (en) * 2018-12-20 2023-09-15 波音公司 High-pressure torsion device and method for changing material property of workpiece by using same

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