DE1452798A1 - Process for the explosion deformation of workpieces and explosion deformation machine to carry out this process - Google Patents
Process for the explosion deformation of workpieces and explosion deformation machine to carry out this processInfo
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Description
B.B.
Augsburg, den 8. Juli 1969Augsburg, July 8, 1969
Amtl.Az.: P 14 52 798.1Official registration number: P 14 52 798.1
(N 25 766 Ib/7c) Anw. Az.: N. 59(N 25 766 Ib / 7c) App. Ref .: N. 59
National Research Development Corporation, 1, Tilney Street,National Research Development Corporation, 1, Tilney Street,
London W.l, EnglandLondon W.l, England
Verfahren zum Explosionsverformen von Werkstücken und Explosionsverformungsmaschine zur Durchführung diesesMethod for the explosion deformation of workpieces and explosion deformation machine for carrying out this
VerfahrensProcedure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Explosionsverformen von Werkstücken und insbesondere ein solches zum Explosionsverformen von Metallblechen.The invention relates to a method for explosively deforming workpieces and in particular to such a method for Explosive deformation of sheet metal.
Die Entwicklung der Explosionsverformungstechnik, bei welcher durch Detonation einer explosiven Ladung erzeugte Explosionsstoßwellen die Verfomung eines Werkstücks bewirken, The development of explosion deformation technology, in which explosion shock waves generated by detonation of an explosive charge cause a workpiece to be deformed,
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hat ziemlich konventionelle Wege beschritten und das Verfahren zum Explosionsverformen wird inzwischen sehr häufig für die Verformung von Blechen oder für die Ausformung bzw. Verfestigung von Materialien, beispielsweise von Metallstaubpreßlingen angewendet. Der bei der Detonation entstehende Druckstoß ist nur von kurzer Dauer und der Spitzendruck auf das Werkstück hängt, abgesehen von der Größe der Ladung, von dem Abstand der Ladung vom Werkstück ab. Es hat sich gezeigt, daß im allgemeinen der Druck umso besser übertragen wird, je inkompressibler das Druckmittel ist, so daß die besten Ergebnisse üblicherweise dann entstehen, wenn das Druckmittel eine Flüssigkeit ist. Normalerweise wird Wasser als Druckmittel verwendet und solche Verfahren zum Explosionsverformen werden in offenen Wasserbehältern ausgeführt.has taken fairly conventional approaches and the process of explosive deformation is now becoming very common for the Deformation of sheet metal or for the shaping or consolidation of materials, for example metal dust pressed pieces applied. The pressure surge resulting from the detonation is only of short duration and the peak pressure on the workpiece depends, apart from the size of the load, on the distance between the load and the workpiece. It has been shown that in general The more incompressible the pressure medium, the better the pressure is transmitted, so that the best results are obtained usually arise when the pressure medium is a liquid. Usually water is used as a pressure medium are used and such explosive deformation processes are carried out in open water containers.
Aus der US-Patentschrift 3 090 II3 ist ein Verfahren zum formen von Werkstücken mittels impülsartiger Druckwellen bekannt, bei welchem ebenfalls eine Flüssigkeit als übertragungsmittel verwendet wird. Die mittels eines Geschoßes erzeugten Druckwellen bewirken an einem in eine geeignete Form eingesetzten Werkstück jeweils an verschiedenen Stellen desselben eine Lochung und eine Verformung. Das Werkstück liegt bei den bekannten Verfahren in den Bereichen, welche eine zu lochende oder zu verformende Stelle umgrenzen, fest A method for shaping workpieces by means of pulse-like pressure waves is known from US Pat. No. 3 090 II3, in which a liquid is also used as the transmission medium. The pressure waves generated by means of a projectile cause perforation and deformation at different points on a workpiece which is inserted into a suitable mold. In the known methods, the workpiece is fixed in the areas which delimit a point to be punched or deformed
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an der umgebenden Form an.on the surrounding shape.
Weiter ist aus der britischen Patentschrift 392 635 ein Verformungsverfahren bekannt, bei welchem ein Werkstück mittels hochgespanntem Dampf gegen eine Form gepreßt wird, wobei das Werkstück zuvor auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Entsprechend der Gestalt der verwendeten Form ergibt sich unter der Druckkraft des hochgespannten Dampfes an den betreffenden Stellen eine Ausbeulung des Werkstückes. Als Sicherheitsvorrichtung weist die Einrichtung zur Ausübung des soeben erwähnten bekannten Verfahrens eine scharfrandige öffnung auf, welche bei zu hohem Betriebsdruck der Einrichtung einen Teil des Werkstückes unter Zerstörung desselben aufschneidet, so daß der überdruck aus dem Formhohlraum entweichen kann.A deformation method is also known from British patent specification 392 635, in which a workpiece is pressed against a mold by means of high-pressure steam, whereby the workpiece is previously heated to a certain temperature will. Depending on the shape of the mold used, the compressive force of the high-tension steam results in the affected places a bulge of the workpiece. As a safety device, the device for exercising the the known method just mentioned has a sharp-edged opening which, if the operating pressure of the device is too high cuts open part of the workpiece, destroying it, so that the excess pressure can escape from the mold cavity can.
Schließlich sind aus der US-Patentschrift 2 2H8 786 und aus der französischen Patentschrift 921 098 noch Verfahren bekannt, bei denen ein Werkstück unter Zuhilfenahme eines Gummikissens gegen eine Form gepreßt und dabei verformt und gegebenenfalls auch geschnitten wird.Finally, from US Patent 2 2H8 786 and from the French patent specification 921 098 still known method in which a workpiece with the aid of a Rubber cushion is pressed against a mold and thereby deformed and possibly also cut.
Den bekannten Formungsverfahren haftet der Nachteil an, daß in einem bestimmten Werkstückbereich nicht sowohl ein Trennvorgang als auch ein Verformungsvorgang unter der Ein-The known molding process has the disadvantage that in a certain workpiece area not both one Separation process as well as a deformation process under the
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wirkung einer impulsartigen Druckwelle ausgeführt werden können. Zwar ist eine solche Bearbeitung eines Werkstückes unter Einsatz von Verformungsverfahren möglich, bei denen ein Gummikissen zur Anwendung kommt, doch muß man dann auf die allgemein bekannten Vorteile der Druckwellenverformung verzichten.effect of a pulse-like pressure wave can. Such processing of a workpiece is possible using deformation processes in which a rubber cushion is used, but one then has to rely on the well-known advantages of pressure wave deformation waive.
Durch die Erfindung soll demgemäß die Aufgabe gelöst werden, bei einem Verfahren zum Formen von Werkstücken mittels impulsartiger Druckwellen in ein und demselben Werkstückbereich sowohl eine Trennung als auch eine Verformung vornehmen zu können.The object of the invention is accordingly to be achieved in a method for shaping workpieces by means of pulse-like pressure waves in one and the same workpiece area to perform both a separation and a deformation can.
Ausgehend von einem Verfahren zum Formen von Werkstücken, bei welchem dieses von einer impulsartigen Druckwelle gegen eine sowohl eine Verformung als auch eine Lochung bewirkende Form getrieben wird, erzielt die Erfindung dadurch eine Lösung der angegebenen Aufgabe, daß an dem Werkstück durch von der Druckwelle hervorgerufene Bewegung desselben gegen im Abstand von der Form angeordnete Schneidkanten zuerst ein Trennvorgang und dann ebenfalls mit Hilfe der Druckwelle ein Vorwärtstreiben des ausgeschnittenen Werkstückes gegen die mit vorstehenden Lochstempeln versehene Formoberfläche hin erfolgt.Based on a process for shaping workpieces, in which this caused by a pulse-like pressure wave against both a deformation and a perforation Form is driven, the invention achieves a solution to the specified object that on the workpiece by the Pressure wave-induced movement of the same against cutting edges arranged at a distance from the form first Separation process and then also with the help of the pressure wave a forward propulsion of the cut workpiece against the mold surface provided with protruding punches takes place.
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Durch ein Trennen oder Ausschneiden des Werkstückes . vor dem Anpressen an die Formoberfläche wird erreicht» daß der aur Verforming gelangende Teil des Werkstückes von seiner Einspannung befreit wird und sich dadurch eine andere Materialverteilung unter der Anpressung des ausgeschnittenen Werkstückteiles vermittels der impulsartigen Druckwelle an die Formoberfläche ergibt.By separating or cutting out the workpiece . Before it is pressed against the mold surface, the part of the workpiece that is to be deformed is removed from it Clamping is released and thereby a different material distribution under the pressure of the cut out Part of the workpiece by means of the pulse-like pressure wave to the mold surface results.
Di· suvor erwähnten, von der Formoberfläche aufragenden * Lochstempel können entweder so ausgebildet sein, daß sieh bei der Formung des Werkstückes an bestimmten lage- und formmäÄig festgelegten Stellen eine Herabsetzung der Festigkeit des Materials im Sinne einer Vorkerbung, Vorstansuhg oder dergl. ergibt, so daÄ nach Entnahme des Werkstückes aus der Explosionsverformungsmaschine die ausgestansten Bereich« leicht ausgebrochen werden können oder daÄ die vollständige Ausstansung bereits während des Bearbeitungsvorganges unter der Einwirkung der Explosionsdruckwelle erfolgt.The above-mentioned, protruding from the mold surface * Hole punches can either be designed in such a way that they look at certain positions and positions when the workpiece is formed formally determined places a reduction in the strength of the material in the sense of a notch, Vorstansuhg or the like. So that after removal of the Workpiece from the explosion deformation machine, the cut-out area «can be easily broken out or since the complete discharge already takes place during the machining process under the effect of the blast wave.
Bei einer Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Explosionsverformungsmaschine ist ein Gesenk mit geeignet geformten Vorsprängen bsw. hinterarbeiteten Bereichen vorgesehen und die Maschine ist so angeordnet, daß die auf das Werkstück einwirkenden 3to£wellenkräfte zunächst das Abtrennen einerIn one embodiment of the explosion deformation machine according to the invention, a die is suitably shaped Projections bsw. back-worked areas are provided and the machine is arranged so that the on the workpiece acting 3to £ wave forces first the separation of a
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Platine von dem Werkstück bewirken und dann diese Platine in und/oder gegen das Gesenk mit seinen Vorsprüngen bzw. hinterarbeiteten Bereichen drücken und daß hierbei ein ausgeformtes Erzeugnis mit vorgestanzten oder vorgekerbten Lochbereichen bzw. mit den gewünschten» bereits herausgetrennten Löchern entsteht.Effect plate from the workpiece and then press this plate in and / or against the die with its projections or underworked areas and that this is a formed Product with pre-punched or pre-notched hole areas or with the desired »holes that have already been cut out arises.
Eine AusfUhrungsform der Erfindung wird nachfolgend beispielsweise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:An embodiment of the invention is shown below for example and with reference to the accompanying drawings. Put in the drawings dar:
schnitt durch einen Teil einer Explosionsverformungsmasehine nach der Erfindung,section through part of an explosive deformation machine according to the invention,
Fig. 1 dargestellten Explosionsverformungsmaschine herstellbares Erzeugnis, undFig. 1 shown explosion deformation machine producible Product, and
Fig. 2 der Zeichnungen dargestellte Erzeugnis.2 of the drawings.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Metallblech 2 durch einen Spannring 3 auf einem Spann- bzw. Ziehtisch 1J aufgespannt. Der Spann- bzw. Ziehtisch 1J wird durch einen Plansch einer Pormkammer 11 gebildet, in der ein Gesenk 5 angeordnet ist. Die Schneidkanten eines auf dem Gesenk 5 angeordneten Abtrennwerkzeuges 8 sind so ausgebildet, daß eine Platine von dem Werkstück 2 abgeschnitten wird, sobald sich dieses Werkstück auf das Abtrennwerkzeug zu bewegt. Eine Druckwelle wird in einem Druckwellenformer I1I durch Auslösen eines Schießmechanismus 13 erzeugt. Zuganker halten den Druckwellenformer 14 gegen den Spannring 3 und Muttern dieser Zuganker liegen an dem flanschförmigen Spannbzw. Ziehtisch 4 einerseits und an einer Deckplatte 16 andererseits an, so daß diese beiden Teile gegeneinander fest verspannt sind.As shown in Fig. 1 of the drawings, a metal sheet 2 is clamped by a clamping ring 3 on a tensioning or pulling table 1 J. The clamping or pulling table 1 J is formed by a plan of a Pormkammer 11 in which a die 5 is arranged. The cutting edges of a cutting tool 8 arranged on the die 5 are designed so that a blank is cut off from the workpiece 2 as soon as this workpiece moves towards the cutting tool. A pressure wave is generated in a pressure wave shaper I 1 I by triggering a firing mechanism 13. Tie rods hold the pressure wave former 14 against the clamping ring 3 and nuts of these tie rods are on the flange-shaped Spannbzw. Pull table 4 on the one hand and on a cover plate 16 on the other hand, so that these two parts are firmly braced against each other.
Sobald das Werkstück 2 eingespannt ist, wird der Druckwellenformer 14 auf die Pormkammer 11 aufgesetzt und mit Hilfe eines Dichtungsringes 17 mit kreisförmigem Querschnitt gegenüber dem Spannring 3 abgedichtet. Damit ist die Einrichtung klar zum Zünden der Ladung. Unter der Druckwelleneinwirkung der Explosion wird zunächst die Platine von dem Werkstück abgetrennt und dann diese Platine gegen das Gesenk 5 gedrückt. An dem Gesenk erhält die Platine eine endgültige Form; es ragt jedoch von der Oberfläche desAs soon as the workpiece 2 is clamped, the pressure wave shaper 14 placed on the Pormkammer 11 and with the help of a sealing ring 17 with a circular cross-section sealed against the clamping ring 3. This means that the device is clear to ignite the charge. Under the impact of pressure waves the explosion, the board is first separated from the workpiece and then this board against the Die 5 pressed. The blank is given a final shape at the die; however, it protrudes from the surface of the
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Gesenks eine Vielzahl von Vorsprüngen 6 und 7 heraus, deren Kanten so geformt sind, daß an bestimmten Stellen das Material der Platine ausbricht. Die Vorsprünge 6 und 7 können Teile von Einsätzen darstellen, die in das Gesenk eingefügt sind; sie können aber auch auf der Oberfläche des Gesenks aufgesteckt oder einfach aufgesetzt sein. Im letzteren Fall ist jedoch darauf zu achten, daß die Vorsprünge durch die Druckwelle bzw. die Druckwellen nicht verschoben werden. Teile der Platine stoßen bei der Formung gegen diese Vorsprünge 6 und 7» so daß Löcher aus der Platine herausgebrochen werden und die Platine sich ordnungsgemäß an die Oberfläche des Gesenks 5 anlegt. Die Vorsprünge 6 dienen beispielsweise zur Erzeugung von Durchstecklöchern für Schrauben oder ähnliche Maschinenelemente und das durch den Vorsprung 7 erzeugte Loch kann beliebig für verschiedene Zwecke, beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 2 der Zeichnungen sechseckig geformt sein. Kanäle bzw. Spalten'9 und eine Anschlußleitung 10 dienen zum Evakuieren der Formkammer 11, soweit dies notwendig ist. Die Oberfläche des Gesenks kann aber auch weitere Vorsprünge und/oder Erhebungen aufweisen, die zur Erzeugung von Versteifungsrippen, dekorativen Mustern, Warenzeichen oder anderen Mustern bzw. Einrichtungen dienen.Die a plurality of projections 6 and 7 out, the edges of which are shaped so that at certain points the material the board breaks out. The projections 6 and 7 can represent parts of inserts which are inserted into the die; but they can also be plugged or simply placed on the surface of the die. In the latter case, however, is make sure that the projections are not displaced by the pressure wave or the pressure waves. Parts of the board butt against these projections 6 and 7 during the forming process, so that holes are broken out of the board and the board is properly applied to the surface of the die 5. The projections 6 are used, for example, to generate Through holes for screws or similar machine elements and the hole produced by the projection 7 can be arbitrary for various purposes, for example as shown in Figure 2 of the drawings. channels or columns'9 and a connecting line 10 are used for evacuation the molding chamber 11, as far as this is necessary. However, the surface of the die can also have further projections and / or have elevations that are used to produce stiffening ribs, decorative patterns, trademarks or others Patterns or facilities are used.
Bei geeigneter Stellung und Auswahl nach Form und Aus-With a suitable position and selection according to shape and shape
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H52798 3 H52798 3
dehnung der Vorsprünge bzw. hinterarbeiteten Bereichen ist es möglich, die Platine zu einem fertigen Erzeugnis mit •Einrichtungen auszuformen, die bisher bei den bekannten Verfahren durch einen oder mehrere zusätzliche Verfahrensschritte erzeugt werden mußten. Die Tatsache, daß solche zusätzliche Verfahrensschritte nach der üblichen Formung an dem bereits ausgeformten Material ausgeführt werden mußten, hat sich bei den bekannten Verfahren besonders ungünstig bemerkbar gemacht.expansion of the projections or back-worked areas, it is possible to use the board to form a finished product • To form devices that previously had to be generated by one or more additional process steps in the known processes. The fact that such additional process steps are carried out after the usual shaping on the already shaped material had to, has made itself particularly unfavorable in the known processes.
Selbstverständlich muß die Form des Rohlings bzw. der Platine nicht notwendig symmetrisch ausgebildet sein.Of course, the shape of the blank or the blank does not necessarily have to be symmetrical.
Es sei noch bemerkt, daß die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der dem Werkstück bzw. der Platine innewohnenden Trägheit beruht, die beim Auftreten einer Stoßdruckwelle wirksam wird.It should also be noted that the function of the method according to the invention on the workpiece or the board inherent inertia that takes effect when a shock wave occurs.
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