DE2059181A1 - Anordnung zur Hochdruck-Energieumformung von Koerpern - Google Patents

Description

• Anordnung zur Hochdruck-Energieumformung von Körpern Es ist bekannt, insbesondere aus metallischen Werkstoffen bestehende Körper, z.B. Bleche, durch Ausnutzung des durch Entzündung eines in einer Flüssigkeit als Druckübertragungsmittel angeordneten Ezplosionsstoffes erzeugten Druckes spanlos zu verformen. Es ist auch schon bekannt, den für die Verformungsarbeit notwendigen Schock durch einen Hochspannungsfunken, einen sogenannten Unterwasserblitz, zu erzeugen (vergleiche deutsche Auslegeschrift 1 120 412).
• Die Erfindung geht von dem letztgenannten elektrisch erzeugten Energieumformungsprinzip aus. Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die sich durch eine große Umformungskraft bei geringem Aufwand der hierfür erforderlichen elektrischen Bauteile auszeichnet. Darüber hinaus soll die Erfindung aber auch unter beengten räumlichen Verhältnissen anwendbar sein.
• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Hochdruck-Energieumformung von Körpern, insbesondere aus metallischen Werkstoffen, z.B. von Blechen, mittels eines in einer Flüssigkeit als Druckübertragungsmedium zwischen zwei eine Funkenstrecke bildende Elektroden gezündeten Lichtbogens. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Funkenstrecke durch einen unter Stoßstromeinwirkung eines kapazitiven Entladungskreises zur Verdampfung gebrachten, zur Funkenstrecke parallel geschalteten Zünddrahtes erfolgt, und daß die Schlagweite der Funkenstrecke gegenüber der der Ladespannung des Entladekondensators entsprechenden Schlagweite vergrößert ist.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Kondensatorentladungen über Zünddrähte der Stromabfall während der Explosionsphase am Prüfling, d.h. an der parallel geschalteten Funkenstrecke eine beachtliche Spannungserhöhung erzeugt, die zur Durchzündung der Funkenstrecke und damit zur Hochdruck-Energieumformung benutzt wird. Da ferner bei einem vorgegebenen Stromverlauf die in der Entladungsstrecke umgesetzte Fnergie proportional der Funkenlänge ist, die bei Zündung durch einen Runddraht in einem größeren Bereich unabhängig von der Ladespannung des Entladekondensators ist, erhält man durch die Vergrößerung der Schlagweite der Funkenstrecke gegenüber der der Ladespannung des Entladekondensators entsprechenden Schlagweite bei der Anordnung gemäß der Erfindung eine vergleichsweise hohe Umformungskraft.
• Da die Steilheit des Stromabfalles während der Eiplosionsphase des Zünddrahtes praktisch nur von den Zünddraht-Parametern, nämlich dem Werkstoff, dem Durchmesser und der Ummantelung abhängt, kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen werden, daß die Schlagweite der Funkenstrecke mindestens um den Faktor 10 größer ist als die der Ladespannung des Entladekondensators entsprechende Schlagweite. Mit Vorteil ist der Zünddraht außerhalb des die Funkenstrecke enthaltenden Druckgefäßes angeordnet. Dadurch ist der Runddraht leicht zugänglich; er kann also schnell ausgewechselt werden. Außerdem können die Abmessungen des Zünddrahtes, vor allem seine länge, unabhängig von den Abmessungen des zu verformenden Körpers gewählt werden.
• Im Hinblick auf einen steilen Stromabfall während der Explosionsphase des Zünddrahtes günstig ist es, wenn der Zünddraht einen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm hat und/oder wenn er mit einer Ummantelung versehen ist.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutern.
• Die Zeichnung zeigt einen kapazitiven Entladungskreis mit einer in einem Druckgefäß angeordneten Zündfunkenstrecke und einem parallel dazu geschalteten Zünddraht.
• In der Zeichnung ist mit C der Entladekondensator eines kapazitiven Entladungskreises bezeichnet. An Stelle eines einzelnen Kondensators kann auch eine Eondensatorbatterie mit größerer Entladungsenergie vorgesehen sein. Die Energie des Kondensators C wird zu einem gewünschten Zeitpunkt über eine getriggerte Funkenstrecke F über die Schaltkreisinduktivität L auf den Zünddraht ZD geschaltet. Parallel zum Runddraht ZD ist in einem Druckgefäß G aus Metall eine zur Hochdruck-Energieumformung verwendete Funkenstrecke ZF angeordnet. Der zu verformende Körper, beispielsweise ein aus Blech bestehender Zylinder Z liegt an der Innenwandung des Druckgefäßes G an.
• In dem Druckgefäß G ist eine umlaufende Rille R eingearbeitet.
• Als Druckübertragungsmedium kann beispielsweise Wasser vorgesehen sein, das bis über die obere Elektrode der Zündfunkenstrecke ZF reicht. Die Schlagweite S der Zündfunkenstrecke ZF ist größer als die der Ladespannung des Entladekondensators C entsprechende Schlagweite. Eine Vergrößerung um den Faktor 10 und darüber hinaus ist, wie Versuche ergeben haben, ohne weiteres möglich. Als Runddraht besonders geeignet ist ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 mm. Der Zünddraht ZD kann lackiert oder mit einer anderen Ummantelung versehen sein. Aus den eingangs erwähnten Gründen ist der Runddraht ZD außerhalb des Druckgefäßes G angeordnet, obwohl er grundsätzlich auch in dessen Innenraum untergebracht sein könnte.
• Die Anordnung wirkt wie folgt: Nach dem Durchzünden der Funkenstrecke F steigt der Strom im Zünddraht ZD solange an, bis dieser vom festen in den flüssigen Zustand übergeht. Das ist mit einer abrupten Widerstands erhöhung verbunden, so daß der im Runddraht ZD fließende Strom für eine gewisse Phase im wesentlichen konstant bleibt. Nach dem Aufheizen der Flüssigkeitssäule auf Verdampfungstemperatur erfolgt die Explosion des Zünddrahtes ZD, die zu einem plötzlichen Stromabfall und späteren Abreißen des Stromflusses führt. Der Stromabfall während der Explosionsphase bewirkt durch Addition des Spannungsfalls L di an der Schaltkreisinduktivität L zur Ladedt spannung des Entladekondensators C die Spannungserhöhung am Runddraht ZD, die zur Durchzündung der Zündfunkenstrecke ZF benutzt wird. Wie bereits erwähnt, ist der Stromabfall am Zünddraht ZD und die damit verbundene Spannungserhöhung an diesem praktisch nur von den Zünddraht-Parametern abhängig, nämlich dem Werkstoff, dem Durchmesser und der Ummantelung.
• Damit ist es möglich, durch eine geeignete Auswahl des Zünddrahtes eine mehr oder weniger starke Spannungserhöhung und damit eine entsprechende Veränderung der Umformungskraft zu erzielen.
• Durch die infolge der Durchzündung der Zündfunkenstrecke ZF wirksame Kraft wird das zu verformende Blech Z in an sich bekannter Weise an der Formstelle zum Fließen gebracht und dem Formnegativ angepaßt, d.h. im Bereich der Rille R entsprechend ausgebeult. Nach Trennung der Form kann ihr das fertig verformte Werkstück entnommen werden.

Claims (5)

Pat entansprüche

1. Anordnung zur Hochdruck-Energieumformung von Körpern, insbesondere aus metallischen Werkstoffen, z.B. von Blechen, mittels eines in einer Flüssigkeit als Druckübertragungsmedium zwischen zwei eine Funkenstrecke bildende Elektroden gezündeten Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Funkenstrecke (ZF) durch einen unter Stoßstromeinwirkung eines kapazitiven Entladungskreises zur Verdampfung gebrachten, zur Funkenstrecke (ZF) parallel geschalteten Zünddrahtes (ZD) erfolgt, und daß die Schlagweite (S) der Funkenstrecke (ZF) gegenüber der der Ladespannung des Entladekondensators (C) entsprechenden Schlagweite vergrößert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagweite (S) der Funkenstrecke (ZF) mindestens um den Faktor 10 größer ist als die der Ladespannung des Entladekondensators (C) entsprechende Schlagweite.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Runddraht (ZD) außerhalb des die Funkenstrecke (ZF) enthaltenden Druckgefäßes (G) angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Runddraht (ZD) einen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm hat.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Runddraht (ZD) mit einer Ummantelung versehen ist.

L e e r s e i t e