DE1777441A1

DE1777441A1 - Elektrodenanordnung fuer eine vorrichtung zum plastischen verformen eines werkstueckes

Info

Publication number: DE1777441A1
Application number: DE19681777441
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Dr Inoue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-28
Filing date: 1968-06-26
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE1752631B2; DE1752631A1; DE1777345A1; GB1250901A; DE1777345B2

Description

Die Erfindung betrifft oine Elektrodenanordnung für eine Vorrichtung zum plastischen Verformen eines Werkstückes in eina gewünschte Form mittels einer in einer Flüssigkeit durch eine Stoßwelle einer elektrischen Ladung erzeugten Kraft, bei welcher das Werkstück vor einem der herzustellenden Form entsprechende Ausnehmungen aufweisenden Gesenk angeordnet ist, und vor dem Werkstück eine Flüssigkoitssäule vorgesehen ist, wobei die Flü'ssigkeitsstoßkraft auf das Werkstück direkt oder über einen gasgefüllten Zv/ischenraum wirkt.

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Derartige Vorrichtungen sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 17 52 631.7 erwähnt sind, bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine solche Vorrichtung eine möglichst einfache und billig herstellbare Elektrodenanordnung, die hinreichend verschleißfest ist, bzw. bei Verschleiß rasch erneuert werden kann, zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß eine die Flüssigkeit aufnehmende und mit ihrer Öffnung auf das Werkstück einstellbare zylindrische Funkenkammer vorgesehen ist, und die Elektrodenanordnung aus einer stabförmigen, zentral in der Trommel oder Kammer angeordneten Elektrode und einer Gegenelektrode, die sich mindestens über einen Teil des Randes oder des Querschnittes im Innern der Kammer erstreckt, besteht. Im Rahmen der Erfindung kann die Gegenelektrode beispielsweise aus der zylindrischen Wandung der Kammer bestehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Elektrodenanordnung eine urnittelbar bei der Stabelektrode angeordnate

die
Folie aufweist,*durch die Entladung zwischen Folie und Stab zerstörbar ist. Durch die bei dieser Zerstörung der Flüssigkeit zugeführte Menge von ionisierten kleinen Teilchen wird die mit der Stoßwelle auf das Werkstück übertragene kinetische Energie erhöht. Eine besonders einfache Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung besteht schließlich aus der zentralen, stabförmigen Elektrode und einer ringförmigen Elektrode, die koaxial zur stabförmigen Elektrode und oberhalb

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derselben angeordnet ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: einen vertikalen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Verformen eines Werkstückes mit einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung,

Fig. 2 und 3: weitere Elektrodenanordnungen mit ringförmiger Gegenelektrode,

Fig. 4: eine Elektrodenanordnung mit einer sich quer über den Kammerquerschnitt erstreckenden Folie als Gegenelektrode und

Fig. 5: eine Draufsicht auf die Folienelektrode gemäß Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Grundvorrichtung zum Formen eines Werkstückes 10 gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung besteht aus einem Hochfrequenzgenerator 11, welcher eine zylindrische Funkenkammer 11a besitzt/ die in einem Drehzapfen 11 b eines Gehäuses 11c gelagert ist, derart, daß die Mündung 11a¹ der Kammer in Richtung des Pfeiles A geschwenkt und wahlweise auf verschiedene Oberflächenteile des Werkstückes 10 ge-

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richtet werden kann. Die Kammer 11a nimmt eine Elektrode 12 auf, die sich zentral aufwärts durch einen Block aus elektrischem Isoliermaterial 12a erstreckt. Das Werkstück 10 ist einem Gesenk 13 unterlagert und gegenübergeordnet , dessen Einkerbungen 13 α und 13a¹ zur Formung dieses Werkstückes ausgebildet sind. Das Gesenk 13 ist am oberen Ende des Gehäuses lic anmontiert, welches bei lld offen ist, damit der von der Kammer 11a heraustretende Strahl B auf das Werkstück 10 gerichtet werden kann. Die Klemmvorrichtung besteht hier aus zwei hydraulischen Zylindern 14a und 14a¹, deren Kolben 14b und 14b¹ L-förmige Arme 14c und 14c¹ besitzen, welche in die vom Werkstück 10 entfernte Oberfläche des Gesenks 13 eingreifen können. Den Zylindern 14a und 14a' wird über ein Kontrollventil 14d und eine hydraulische Pumpe 14e von einem Flüssigkeitsreservoir 15a hydraulische Flüssigkeit zugeführt. Eine dielektrische Flüssigkeit (z. B. Transformatorenöl) wird als das KraftUbertragungsmittel und die hydraulische Flüssigkeit zur Betätigung der Klemmen verwendet.

Der Strahl B hat eine Geschwindigkeit von 100 bis 10,000 m/Sekunde, was durch eine Pumpe 15b des FlUssigkeits-Zirkulationssystems 15c erzeugt wird, die Flüssigkeit aus dem Reservoir 15 α saugt und in die Funkenkammer 11a des Stoßwellenerzeugers preßt. Man hat festgestellt, daß die gesamte, auf das Werkstück angewandte kinetische Energie gleich der oder größer als die Summe von kinetischer Energie der Flüssigkeit (ohne eine Stoßwelle) und die Stoßwellenenergie ohne die Flüssigkeit ist.

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Die Stoßwelle wird durch elektrische Entladung zwischen der Elektrode 12 und der Kammer 11a erzeugt, welche hier eine Gegenelektrode bildet. Die Energiewelle kann aus einer Batterie 16a bestehen, welche einen Speicherkondensator 16 b auflädt, der dann durch einen Schalter 16c entladen wird, welcher irgendeine Zeitvorrichtung zum unterbrochenen und/oder fortlaufenden Entladen des Kondensators 16 b über die Elektrodenanordnung darstellt.

Nachdem ein Werkstück 10 zwischen das Gesenk 13 und das Gehäuse 11c durch die Klemmvorrichtungen 14a - 14c und 14a* - 14c¹ festgeklemmt worden ist, wird die dielektrische Flüssigkeit bei hoher Geschwindigkeit in die Entladuagskammer 11 eingeführt und geht aufwärts durch die Kammer 11a (Pfeil B), um auf das Werkstück 10 zu stoßen; überschüssige Flüssigkeit wird durch ein Überlaufrohr 15c zum Reservoir 13 zurückgeführt. Im Rückweg befinden sich ein Ventil 15d und ein Filter 15e. Ein Luftventil 15f gestattet die Evakuierung von Luft aus dem über dem Flüssigkeitsspiegel 15 h befindlichen Raum 15g in dem Gehäuse 11c.

Das in Fig. 1 dargestellte System kann auf eine oder mehrere Arten betätigt werden. Anfangs kann z. B. das Ventil 15d geschlossen sein und Flüssigkeit kann in die Kammer des Gehäuses lic eingeführt werden, so daß sie letzteres vollkommen ausfüllt und alle Luft aus seinem Innern verdrängt. Unter diesen Bedingungen kann die Flüssigkeit begrenzt und eine Funkenentladung am Zwischenraum 12b zwischen der Elektrode 12 und der Kammer 11a ausgelöst werden. 509815/0011

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Bei der zweiten Betätigungsart wid nach oder vor der vorhergehend beschriebenen Art Luft über ein Ventil 15f in die Kammer eingeführt und der Flüssigkeitsspiegel wird bei 15h gehalten. Die Funkenkammer 11a kann mit Flüssigkeit gefüllt werden bis sie an der Ausflußöffnung 11a¹ überfließt, worauf der Flüssigkeitsstrom begrenzt wird. Die Funkenentladung treibt dann die Flüssigkeitssäule von der Kammer 11a gegen das Werkstück 10.

Schließlich kann durch die Kammer Πα Flüssigkeit unter der vorher erwähnten hohen Geschwindigkeit gepreßt und die Entladungsstoßwellen dem Flüssigkeitsstrahl überlagert werden. In diesem Fall kann in der Energieübertragung auf das Werkstück eine Zusammenwirkung beobachtet werden. Der Strahl kann über einen Zeitmesser T pulsiert werden, der durch den Schalter 16c mit einem Ventil 15i synchronisiert wird, welches den Akkumulator 15j mit der Flüssigkeitszufuhrleitung des Stoßwellengenerators 11 verbindet.

Fig. 2 zeigt ein System, bei dem die durch das Gehäuse 71 gebildete Funkenkammer 71a über einen LuftzwisJienraum 75g auf das metallische Werkstück 70 gerichtet wird, welches einem Gesenk 73 vorgelagert ist, dessen Höhlung 73a Über eine öffnung 73b mit der Atmosphäre verbunden ist. Eine der Elektroden dieses Systems ist als ein Über die ganze Länge der Kammer 71a sich erstreckende und mit einer Nadelelektrode 72b zur

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Auslösung einer Funkenentladung in dem die Nadelelektrode 72b umgebenden ringförmigen Zwischenraum zusammenarbeitendes Einsatzstück 72a ausgebildet. Die Nadelelektrode ist in einem Block aus elektrisch isolierendem Material 72 d angebracht Und ist über das Zahnstangengewinde 72e axial verstellbar, um die Entladungsstelle relativ zum Ausfluß 71a¹ der Stoßerzeugungseinrichtung einzustellen. Die Energiezufuhr 76 enthält eine Batterie 76a, welche parallel zu dem Speicherkondensdor 76b, der über Schalter 76c zur Erzeugung der elektrischen Entladung entladen werden kann, geschaltet wird. Eine Quelle fUr dielektrische Flüssigkeit, hier als eine Pumpe 75b dargestellt, ist über ein flexibles Rohr 75a mit der rohrförmigen Elektrode 72b verbunden, um einen gegen das Werkstück 70, wie durch Pfeil B angegeben, gerichteten Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen. Das Gehäuse 71 kann schwenkbar sein (siehe Fig. i),um den Hoch-Energie-Formungsdruck zu lokalisieren oder.zu verteilen. Hierbei kann dem Werkstück 70 (oder dem Werkstück 10 von Fig. 1), wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, eine Gummimembran vorgelagert sein.

Bei dieser AusfUhrungsform ist die Entladung im allgemeinen ringförmig und es wurde festgestellt, daß sie einen magnetischen Bereich bildet, welcheijin axialer Richtung die Energieerhöhung der gegen das Werkstück (Pfeil B) gerichteten Stoßwelle bewirkt. Im allgemeinen ist es daher vorteilhaft, die Elektrodeneinrichtung mit mindestens einer ringförmigen und mindestens einer zentralen Elektrode auszurüsten;·

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so daß die ausgeübte magnetische Wirkung dazu dient, die Bewegung von geladenen Teilchen in Richtung des Werkstückes zubeschleunigen und dadurch die Energiewirkung des Formungsvorganges zu erhöhen. Das System von Fig. 2 kann intermittierend (d. h. abwechselnder Füll- und Ausstoßbetrieb) oder mit einem Hochgeschwindigkeitsstrahl, wie vorher erwähnt, arbeiten. Der mit diesen Systemen erreichbare Stoß-Formungsdruck kann durch die Formel P^₇ pcv dargestellt werden, wobei ρ die Dichte des FlUssigkeitsnediums ist, c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der an der Elektrode in der Trommel entwickelten Stoßwelle und ν die Geschwindigkeit des verteilten Flüssigkeitsstrahles ist, welcher als Partikelchen auf den Gegenstand stößt.

Beim System der Fig. 3 ist das flaschenförmige Gehäuse 81 an seinem oberen Ende mit einem Innengewinde versehen und niimt das Außengewinde eines schmalen Halses 81a auf, welcher abwarb bis zur Oberfläch· 85h der Flüssigkeit 851 innerhalb der Kammer 81c der Vorrichtung reicht. Die innere Wand dieser Kammer ist mit einer ringförmigen Elektrode 82a begrenzt, die «it einem Ende des von der Batterie 86 α aufgeladenen Speicherkondensators 86k verbunden ist. Die andere Elektrode kann eine Nadelelektrode 82b ähnlich der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebe«« und dargestellten «ein und in einem isolierenden Block 82d aufgenommen werden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Elektroden Silber-Wolframlegierungen sind. Der Hals 81a des Geschützes bildet gleichzeitig das

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Gesenk und ist mit Aussparungen 83a und 83a¹ versehen, die zur Atmosphäre durch radiale 6chlitze 33b und 83b¹ geöffnet sind. Im Hals 81a ist eine ringförmige Vertiefung gebildet, so daß die Innenwand des Werkstücks 80 gleich der Innenaand des Halses ist. Letzterer wird von einem Verschluß 84e abgeschlossen. Die Entladung dieser Ausführungsart wird durch die stoßweise Einführung einer leitfähigen Substanz über die Öffnungen 06c in den ringförmigen Zwischenraum zwischen den Elektroden 32a und 82b ausgelöst. Bei 86c¹ kann ein Gebläse oder eine Pumpe zur Einführung eines Elektrolyten, eines Metallpulvers oder eines Metalldrahtes zwischen die Elektroden vorgesehen sein, um die Entladung auszulösen. Man hat festgestellt, daß es vorteilhaft ist, der Flüssigkeitssäule, in der die Entladung durchgeführt wird, eine relativ hohe Menge von Teilchen zuzuführen, die wiederum die übertragende kinetische Energie erhöhet}. Dies kann dadurch erreicht werden, indem man als eine der Elektroden eine Metallfolie 92a (Fig. 4 und Fig. 5) verwendet, die durch einen Schlitz 92a¹ im Gehäuse 91 von einer Zufuhrrolle 92j zu einer Aufnahmerolle 92k geführt wird.

Die Falte 92a kann dadurch auch als eine Trennwand zwischen zwei FlUssigkeitssäulen dienen. Die andere Elektrode ist bei 92b dargestellt und wird in einem isolierenden Block 92d aufgenommen, wie vorher beschrieben. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel kann die Entladung durch Vorwärtsbewegung der Elektrode 92b gegen die Folie 92a ausgelöst werden. Die energiestarke Flüssigkeitssäule wird von der Austrittsöffnung 91a¹ der Funken-

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kammer 91a zur Formung des Werkstückes ausgestoßen. Anstelle einer Folie 92a, welche beim Verlassen der Kammer Löcher, wie in Fig. 5 dargestellt, besitzt, kann ein Metalldraht oder -scheibe verwendet werden.

Patentansprüche;

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Elektrodenanordnung fUr eine Vorrichtung zum plastischen Verformen eines Werkstückes in eine gewünschte Form mittels einer in einer Flüssigkeit durch eine Stoßwelle einer elektrischen Entladung erzeugten Kraft, bei welcher das Werkstück vor einem der herzustellenden Form entsprechende Ausnehmungen aufweisenden Gesenk angeordnet ist, und vor dem Werkstück eine Flüssigkeitssäule vorgesehen ist, wobei die Flüssigkeitsstoßkraft auf das Werkstück direkt oder über einen gasgefüllten Zwischenraum wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Flüssigkeit aufnehmende und mit ihrer Öffnung auf das Werkstück (10,20,30) einstellbare zylindrische Funkenkammer (11a, 71a) vorgesehen ist, und die Elektrodenanordnung aus einer stabförmigen, zentral in der Kammer (11a, 71a) angeordneten Elektrode (72b, 82b, 92b) und einer Gegenelektrode (72a, 32a, 92), die sich mindestens Über einen Teil des Randes oder des Querschnittes

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im Innern der Kammer erstreckt, besteht.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine unmittelbar bei der Stabelektrode (92b) angeordnete Folie (92) aufweist, die durch die Entladung zwischen Folie und Stab zerstörbar ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung aus der zentralen stabförmigen Elektrode (82b) und einer ringförmigen Elektrode (82a), die koaxial zu der stabförmigen Elektrode und oberhalb derselben angeordnet ist, besteht.

Dipl.-Ing.H.-D.Ernicke Patentanwalt

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