DE1235246B

DE1235246B - Vorrichtung zur Hochenergieformung, insbesondere zur Explosionsumformung von Metallblechen od. dgl.

Info

Publication number: DE1235246B
Application number: DEW32619A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedri Bock-Nussbaum; Dipl-Ing Karl Keller; Dipl-Ing Karl Oberlaender
Original assignee: WMF Group GmbH
Current assignee: WMF Group GmbH
Priority date: 1962-07-17
Filing date: 1962-07-17
Publication date: 1967-03-02
Also published as: LU44057A1; GB1056343A; CH424693A

Description

Vorrichtung zur Hochenergieformung, insbesondere zur Explosionsumformung von Metallblechen od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hochenergieformung, insbesondere zur Explosionsumformung von Metallblechen oder sonstigen spanlos verformbaren Werkstücken oder Werkstoffen, wie z. B. Metallpulver, bei der die Energie des Energieträgers bzw. die auftretende Schockwelle mittels eines flüssigen oder gasförmigen Mediums auf das zu verformende, über der öffnung einer Hohlform angeordnete Werkstück oder auf den in der Form befindlichen Werkstoff übertragen wird. Als Energieträger werden hierbei vor allem Spreng- oder Explosivstoffe verwendet, jedoch kann zur Erzeugung der Hochenergie auch eine z. B. über Elektroden erfolgende elektrische Hochspannungsentladung, eine Induktionsspule, ein Lichtbogen oder ein sonstiger Energieträger benutzt werden.
Es sind bereits Vorrichtungen zur spanlosen Verformung von Werkstücken mit einem flüssigen oder ähnlichen Medium zur Übertragung einer Druckenergie auf das auf einer Form angeordnete Werkstück bekannt, bei denen mehrere Formen auf einem gemeinsamen Tragteil angeordnet und zu einer Mehrfachform vereinigt sind, in der alle Werkstücke gleichzeitig durch die von dem Medium übertragene Druckenergie verformbar sind. Die Druckenergie wird bei diesen bekannten Vorrichtungen von mechanischen oder hydraulischen Pressen erzeugt, deren Druck praktisch nur in einer, meist in vertikaler Richtung wirkt. Die zu einer Mehrfachform vereinigten Einzelformen werden daher auf ihrem gemeinsamen Träger in einer zur Druckrichtung der Presse im wesentlichen senkrecht angeordneten Ebene aufgebaut. Da die Druckkraft der Presse jeweils entsprechend dem zu verformenden Werkstück bemessen wird, muß sie bei gleichzeitiger Verformung mehrerer Werkstücke entsprechend erhöht werden. Auch bei den bisher üblichen Vorrichtungen zur Explosionsumformung oder sonstigen Hochenergieformung wurde die das Werkstück tragende oder enthaltende Form im allgemeinen in einer Ebene angeordnet, gegenüber welcher in einer gewissen Entfernung von dem zu verformenden Werkstück oder Werkstoff der Explosivkörper oder sonstige Energieträger gehalten wird. Die Hochenergie, z. B. die beim Zerfall einer Sprengladung erzeugte Schockwelle, wirkt hierbei praktisch auch nur nach einer Seite bzw. in einer Richtung über das Übertragungsmedium auf das Werkstück oder den Werkstoff.
Bei einer solchen Anordnung der Form einerseits und des Energieträgers andererseits ist der Wirkungsgrad bei der Hochenergieformung, insbesondere bei der Explosionsumformung von Werkstücken, verhältnismäßig gering, weil von der nach allen Richtungen wirkenden Druckenergie der größere Teil nutzlos verlorengeht. Diese Energieverschwendung wurde bisher nicht weiter beachtet bzw. in Kauf genommen, weil man die Explosionsumformung oder Hochenergieformung allgemein nur zur Fertigung von Einzelstücken oder für kleine Stückzahlen für wirtschaftlich und zweckmäßig hielt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirtschaftlichkeit der Hochenergieformung wesentlich zu steigern und vor allem zur Fertigung größerer Stückzahlen bzw. zu einer Massenfertigung auf vorteilhafte Weise auszunutzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Einzelformen in einer das Übertragungsmedium enthaltenden, an sich bekannten Mehrfachform um den Energieträger herum in verschiedenen Strahlrichtungen zu demselben und mit ihren Formöffnungen demselben zugewandt angeordnet sind.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die beim Freiwerden der Hochenergie, insbesondere beim Zerfall der Sprengladung, nach allen Seiten gerichtete Energie bzw. die sich nach allen Richtungen ausbreitende Schockwelle von sämtlichen Einzelformen gleichzeitig und gleichmäßig oder auch mit zeitlichen Unterschieden zur Verformung einer entsprechenden Anzahl von Werkstücken oder Werkstoffportionen ausgenutzt wird. Die erzeugte Energie gelangte auf diese Weise weitaus besser als bisher zu einer nutzbringenden Wirkung. Die Wirtschaftlichkeit der Hochenergieformung wird entsprechend erhöht und auch zur Fertigung größerer Stückzahlen oder zu einer Massenfertigung ohne Erhöhung des Energieaufwandes wirtschaftlich gemacht. Die Einzelformen können vorzugsweise zueinander diametral oder im Winke 1 gegenüberliegend oder sternförmig in der das übertragungsmedium enthaltenden Mehrfachform um den Energieträger herum angeordnet werden, und zwar vorteilhaft auf der Innenwand eines Hohlkörpers. Da die Energiewirkung bei der Hochenergieformung unter anderem auch von der Gestalt der Sprengladung bzw. der Elektrodenform oder der Form der Induktionsspule. beeinflußbar ist, kann die Mehrfachform je nach Art und Gestalt der zu verformenden Einzelwerkstücke als Ring oder Zylinder, als Würfel, Kugel, Kugelkalotte, Vieleck bzw. Polyeder oder in sonstiger Weise im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
Die Anordnung in der Mehrfachform erfolgt zweckmäßig so, daß die Leitungen der evakuierbaren Hohlräume der Einzelformen an eine gemeinsame Ringleitung angeschlossen sind. Um eine möglichst große Wirtschaftlichkeit zu erzielen, ist es zweckmäßig, in einer Mehrfachform möglichst nur gleiche oder gleichartige Einzelformen anzuordnen. Die Einzelformen können hierbei konzentrisch oder gegebenenfalls auch exzentrisch zu dem Energieträger angeordnet werden, um verschiedenartige Wirkungen zu erzielen.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.
F i g. 1 zeigt schematisch im Vertikalschnitt eine Anlage zur Explosionsformung im Wasserbehälter mit einer offenen Ringform; F i g. 2 zeigt die Anlage nach F i g. 1 von oben gesehen, teilweise im Horizontalschnitt und teilweise abgebrochen; F i g. 3 zeigt im Vertikalschnitt nach der Linie A -B in F i g. 4 die offene Ringform mit acht Einzelformen nach F i g. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab; F i g. 4 zeigt die Ringform nach F i g. 3 in teilweise geschnittener Draufsicht; F i g. 5 zeigt im Vertikalschnitt nach der Linie C-D in F i g. 6 eine geschlossene Hohlform mit neun Einzelformen, und F i g. 6 zeigt die Hohlform nach F i g. 5 in abgebrochener Draufsicht.
Die in F i g. 1 bis 4 dargestellte Anlage zur offenen Explosionsformung besteht im wesentlichen aus einem Wasserbehälter 1 aus Beton, der mit Wasser 2 gefüllt ist. In den Wasserbehälter ist eine offene Mehrfachform eingehängt, die aus einer Ringform 3 gemäß F i g. 3 und 4 besteht. Die Aufhängung der Ringform 3 geschieht mittels Tragseilen 4, die ihrerseits an einem Tragbügel 5 (gegebenenfalls auch an einem von dem Wasserbehälter 1 unabhängig angeordneten sonstigen Träger) befestigt sind. Der Energieträger in Form einer Sprengladung 6 wird von einem dreifußartigen Gestell 7 gehalten, das auf die Ringform 3 aufgesetzt ist. Zur elektrischen Zündung der Sprengladung 6 dient eine Zündleitung 8, die aus dem Wasserbehälter 1 herausgeführt und mit einer Zündvorrichtung verbunden ist.
Die Ringform 3 besteht aus einem Haltering 12 mit einer achteckigen Ausfräsung 13, in die acht Einzelformen 14 eingesetzt sind. Der Haltering 12 mit den Einzelformen 14 bildet einen zylindrischen bzw. polygonalen, axial offenen Hohlkörper. Die Einzelformen 14 sind einander mindestens in ihren äußeren Abmessungen vollständig gleich und so bemessen, daß sie schlüssig in die Ausfräsung 13 des Halteringes 12 passen. Die eigentlichen Formhohlräume 15 können je nach der Gestalt des zu formenden Gegenstandes verschieden ausgebildet sein, jedoch sind aus Symmetriegründen wenigstens jeweils zwei einander gegenüberliegende Einzelformen mit einander gleichen Formhohlräumen versehen.
An jedem Formhohlraum 15 ist eine Evakuierungsleitung 16 angeschlossen. Sämtliche Evakuierungsleitungen 16 der Ringform 3 sind an eine gemeinsame Ringleitung 9 angeschlossen (sie können aber auch einzeln direkt mit einer Vakuumpumpe 11 verbunden sein), welche über eine Evakuierungshauptleitung 10 mit der Vakuumpumpe 11 verbunden ist.
Jede Einzelform 14 hat vor dem Formhohlraum 15 eine flache Aussparung 17 zur Aufnahme einer Blechplatine 18, aus der der gewünschte Gegenstand geformt werden soll. Vor der Aussparung 17 wird ein Blechhalter 19 angebracht. Die Aussparung 17 geht bis zur oberen Außenfläche der Ringform durch, so daß die Platine 18 nach dem Einsetzen der Einzelform 14 und des Blechhalters 19 von oben her in die Aussparung 17 eingeschoben werden kann. Durch die Anordnung der Aussparung 17 in der Form 14 zur Aufnahme der Platine wird erreicht, daß der Blechhalter das zu verformende Material nicht unter der Wirkung der bei der Umformung frei werdenden Energie auf der Form festspannt.
Die in F i g. 5 und 6 dargestellte Mehrfachform besteht aus zwei topfförmigen Gehäuseschalen 27, 28, von denen die obere Gehäuseschale 27 eine zentrale Öffnung 29 hat. Im Inneren des Formgehäuses 27, 28 sind neun Einzelformen 30 so untergebracht, daß sie zusammen mit einem Füllstück 31, welches eine Bohrung 32 hat, ein Polyeder mit zehn Flächen einhüllen.
Die Einzelformen 30 haben solche äußere Abmessungen, daß sie nach ihrer Zusammensetzung außen an die Innenwandungen der Gehäuseschalen 27 und 28 und seitlich gut passend aneinandergrenzen. Die den polyederförmigen Innenraum dieser Mehrfachform begrenzenden Innenseiten der Einzelformen 30 nehmen die Formhohlräume 15 bzw. 15' auf. Auch hier sind Aussparungen 17 zum Einsetzen der Blechplatinen sowie Blechhalter vorgesehen, die in F i g. 5 und 6 aber nicht besonders dargestellt sind. Alle Formhohlräume sind durch Kanäle an Evakuierungsleitungen 16 angeschlossen, die einzeln oder über eine gemeinsame Ringleitung an eine Vakuumpumpe od. dgl. angeschlossen werden.
Die Einzelformen 30 liegen in dem Formgehäuse einander gegenüber, um eine symmetrische Beanspruchung der Mehrfachform zu gewährleisten. Die Anordnung der Einzelformen könnte aber auch unsymmetrisch um den inneren Hohlraum herum vorgenommen werden.
Die Sprengladung oder der sonstige Energieträger muß durch eine Öffnung in den zentralen Hohlraum des durch die Schalen 27, 28 und die Einzelformen 30 gebildeten, fast geschlossenen Hohlkörpers eingeführt werden. Als Übertragungsmedium kann Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit in diesen Hohlraum eingefüllt werden. Gegebenenfalls kann die Druckenergie aber auch einfach durch Luft oder durch ein Gas auf die Werkstücke bzw. Einzelformen übertragen werden.
Die beiden Gehäuseschalen 27 und 28 werden durch Spannvorrichtungen od. dgl. zusammengehalten, welche in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Auch sonstige Einzelheiten, wie z. B. Regelorgane für die Vakuumleitungen oder für Druckluft zum Festhalten der Blechhalter, sind in F i g. 5 und 6 nicht eingezeichnet.
Die Einzelformen werden unmittelbar oder mittels Zwischentragteilen in die Mehrfachform eingesetzt. Die Einzelformen selbst können z. B. aus einer Gußlegierung, aus Stahl, aus Kunststoffen oder Gießharzen oder auch einfach aus Gips oder Holz hergestellt werden.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung beispielsweise veranschaulichten Mehrfachformen ist nach dem Vorangegangenen ohne weiteres verständlich.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Hochenergieformung, insbesondere zur Explosionsumformung von Metallblechen oder sonstigen spanlos verformbaren Werkstücken oder Werkstoffen, wie z. B. Metallpulver, bei der die Energie des Energieträgers bzw. die auftretende Schockwelle mittels eines flüssigen oder gasförmigen Mediums auf das zu verformende, über der öffnung einer Hohlform angeordnete Werkstück oder auf den in der Form befindlichen Werkstoff übertragen wird, d a -durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Einzelformen (14; 30) in einer das übertragungsmedium enthaltenden, an sich bekannten Mehrfachform um den Energieträger (6) herum in verschiedenen Strahlrichtungen zu demselben und mit ihren Formöffnungen demselben zugewandt angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelformen (14; 30) zueinander diametral oder im Winkel gegenüberliegend oder sternförmig angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelformen (14; 30) konzentrisch zu dem Energieträger (6) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelformen (14; 30) exzentrisch zu dem Energieträger (6) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelformen (14; 30) auf der Innenwand eines im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Hohlkörpers (12; 27, 28) als Formhalter der Mehrfachform angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper als kreisförmiger oder polygonaler Haltering (3, 12) bzw. als axial offener Hohlzylinder oder als Hohlprisma ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper kasten-, polyeder- oder kugelförmig (27, 28) ausgebildet ist. B. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelformen (14; 30) mindestens in ihren äußeren Abmessungen einander gleich oder annähernd gleich und schlüssig passend in eine Ausfräsung des Hohlkörpers (12; 27, 28) einsetzbar sind. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 mit durch Leitungen evakuierbaren Formhohlräumen der Einzelformen, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierungsleitungen (16) der Einzelformen (14; 30) an eine gemeinsame Ringleitung (9) angeschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 401521, 549 896, 581047; »Maschinery«, London, 29. Juli 1959, S. 131 und 132; »The Tool and Manufacturing Engineer«, April 1962, S.111 bis 113.