DE2205981A1 - Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken - Google Patents

Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken

Info

Publication number
DE2205981A1
DE2205981A1 DE19722205981 DE2205981A DE2205981A1 DE 2205981 A1 DE2205981 A1 DE 2205981A1 DE 19722205981 DE19722205981 DE 19722205981 DE 2205981 A DE2205981 A DE 2205981A DE 2205981 A1 DE2205981 A1 DE 2205981A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
current
coil
metal forming
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19722205981
Other languages
English (en)
Inventor
Hermann Dr Bodenseher
Heinz Holtschmit
Gerhard Dipl Phys Siewerth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri France SA filed Critical BBC Brown Boveri France SA
Priority to DE19722205981 priority Critical patent/DE2205981A1/de
Publication of DE2205981A1 publication Critical patent/DE2205981A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

  • Einrichtun zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken mit einem Energiespeicher, der über einen Schalter durch eine Spule hindurch entladbar ist.
  • Aufbau und Wirkungsweise derartiger Einrichtungen sind bekannt und vielfach beschrieben worden, beispielsweise in der DT-PS 1 122 188, in der DAS 1 452 889 oder in dem Au£-satz in der Zeitschrift Werkstatt und Betrieb" 104 (1971), S. 45 ff. Das elektromagnetische Umformen, auch unter der Bezeichnung Magnetform-Verfahren bekannt, beruht auf folgendem: Wird ein Energiespeicher wie beispielsweise ein Eondensator über eine Spule entladen, so erzeugt der in diesem Schwingkreis entstehende Wechselstrom innerhalb der Spule ein zeitlich veränderliches Magnetfeld. Dieses induziert wiederum in einem metallischen Werkstück, das innerhalb der Spule angeordnet ist, Wirbelströme. Die Kraftwirkung maischen dem Magnetfeld und diesen Wirbelströmen, nämlich der Maxwell'sche Druck, wird dann zum Umformen des Werkstückes verwendet, und es können Drucke bis zu mehreren 1000 Kp/cm2 erreicht werden.
  • Ein immer anzustrebendes Ziel besteht darin, den Wirkungsgrad zu optimalisieren. Im Falle des IIagnetform-Verfahrens bedeutet dieses, das Verhältnis zwischen Verformungsarbeit und aufgewendeter Energiemenge möglichst groß zu machen.
  • Da Tia die Verformungsarbeit nicht nur von der Höhe des magnetischen Druckes, sondern auch von der Dauer der Einwirkzeit abhangt, die ihrerseits von der Frequenz des Entladungskreises abhängig ist, da andererseits die Frequenz des Entladungskreises Eindringtiefe und Verluste der Wirbelströine beeinflußt, ist in der DAS 1 452 889 die Lehre gegeben worden, eine von der Geometrie des Werkstückes abhängige optimale Frequenz zu wählen. In der Praxis bedeutet dieses, daß zu einer Spule, deren Induktivität ihrer Geometrie wegen weitgehend festliegt, ein passender Ladekondensator gewählt wird und die erforderliche Energiemenge über die Ladespannung des Kondensators eingestellt wird.
  • Die Erfindung hat sich ebenfalls zum Ziel gesetzt, den Wirkungsgrad beim Magnetform-Verfahren zu optimalisieren. Es wird aber ein anderer Weg beschritten.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß nur solche magnetischen Drucke zur Verformungsarbeit beitragen, die die Xließgrenze des Werkstückes aus Metall übersteigen. Derjenige Anteil der Energiemenge, durch den Drucke unterhalb der Fließgrenze erzeugt werden, geht somit für die Verformungsarbeit verloren. Bedenkt man nun, daß die Entladung des Energiespeichers durch die Spule hindurch in Form einer gedämpften Schwingung erfolgt, so sieht man, daß der größte magnetische Druck während der ersten Halbwelle der gedämpften Schwingung erzeugt wird. Die nachfolgenden Halbwellen tragen zur Verformungnarbeit nur noch unwesentlich bei, beeinflussen jedoch die Verluste erheblich.
  • Eine Einrichtung zum elektromagnetischen Umformen fester metallischer Werkstücke mit einem Kondensator, der über einen Schalter durch eine Spule hindurch entladbar ist, erhält erfindungsgemäß dadurch einen optimalen Wirkungsgrad, daß der Schalter ein im Stromnulldurchgang löschender Schalter ist und daß dem Kondensator ein Zweig zur Energierückgewinnung parallel geschaltet ist.
  • 1 Zweckmäßig wird für den im Stromnulldurchgang löschenden Scnalter ein Thyristor oder ein Bauelement mit ähnlicher Kennlinie verwendet.
  • Der Zweig zur Energierückgewinnung besteht zweckmäßigerweise aus einer einer Induktivität, der Dioden nachgeschaltet sind.
  • Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeiclmungen im Einzelnen erläutert werden.
  • Figur 1 zeigt den zeitlichen Verlauf von Spulenstrom und magnetischem Druck in einer üblichen Magneformanlage.
  • Figur 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum elektromagnetischen Umformen.
  • Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf einiger Spannungen und Ströme in der Einrichtung nach Figur 2.
  • In Figur 1 zeigt der Kurvenzug 1 den zeitlichen Verlauf des Spulenstromes und der Kurvenzug 2 den zeitlichen Verlauf des magnetischen Druckes in einer üblichen Mageformanlage. Auf der Abszisse ist die Zeit und auf der Ordina-te die Stromstärke beziehungsweise der Druck aufgetragen, der bekanntlich dem Quadrat des Stromes proportional ist. Wie man sieht, gleicht der Strom verlauf einer gedämpften Sinusschwingung. Es sei bemerkt, daß für gut ausgelegte Stoßstromkreise aus einem Kondensator und einer Spule ein Gütefaktor von "58' ein üblicher Wert ist.
  • Die Linie 3 stellt die Fließgrenze des Materials eines zu verformenden Werkstückes dar. Nur dann, wenn der magnetische Druck diese Fließgrenze überschreitet, kann ein Werkstück verformt werden. Derjenige Anteil des Stromes, durch den Wirbelströmein-: duziert werden, durch deren Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Spule die-Fließgrenze nicht überschritten wird, geht verloren.
  • Der Stromnntcil, durch den ein über der Fließgrenze liegender magnetischer Druck erzeugt wird, ist in der ersten Halbwelle am größten. Somit arbeitet eine Nagnetformanlage während der ersten Stromhalbwelle mit dem höchsten Wirkungsgrad. Wenn es somit gelingt, die Verformungsarbeit nur mit den in der ersten Halbwelle erzeugten Drucken durchzuführen und den Stromfluß durch die Spule auf die erste Halbwelle zu beschränken, wird ersichtlich der beste Wirkungsgrad zu erzielen sein.
  • Dieses ist nun mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur eIektromagnetischen Umformung moglich, deren schematisches Schaltbild in Figur 2 dargestellt ist. Ein Kondensator 10 kann mit einem Ladegerät 11 aufgeladen und über einen Schalter 12 durch eine Spule 13 hindurch entladen werden. Der Schalter 12 ist ein im Stromnulldurchgang löschender Schalter, und es ist zweckmäßig, hierfür einen Thyristor su verwenden. Die Steuerkreise für den Thyristor 12 sind nicht dargestellt worden. Dem Kondensator 10 ist ein Schaltzweig aus einer Induktivität 14 und einer Diode 15 parallel geschaltet worden, der der Energierückgewinnung dient.
  • Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung, deren Schaltbild in Figur 2 dargestellt ist, soll an Hand der Figur 3 erläutert werden. Die Kurve 20 stellt den zeitlichen Verlauf der Spannung am Kondensator 10 dar, während die Kurve 21 den zeitlichen Verlauf des Stromes durch die Spule 13 und die Kurve 22 den zeitlichen Verlauf durch die Diode 15 darstellt.
  • Zum Zeitpunkt t = 0 ist der Kondensator 10 auf seine maximale Spannung UO aufgeladen worden und der Thyristor 12 wird gezündet. Dann entlädt sich der Kondensator 10 durch die Spule 12 hindurch. Zum Zeitpunkt t = 1 ist die Kondensatorspannung auf "O" zurückgegangen und der Strom durch die Spule 3 hat sein Maximum erreicht. Da die Kondensatorspannung zum Zeitpunkt t = 1 beginnt, ins Negative zu schwingen, beginnt die Diode 15 zu leiten, so daß dem Kondensator bereits wieder Ladung zugeführt wird, und der Strom durch die Spule 12 nir.rm ab.
  • Zum Zeitpunkt t = 2 geht der Strom in der Spule 13 und damit im Thyristor 12 durch Null hindurch und der Thyristor 12 sperrt. Die Diode 15 führt aber noch weiterhin Strom, durch den der Kondensator 10 weiterhin aufgeladen wird, bis auch der Strom durch die Diode 15 Null wird. Die Spannung am Kondensator hat dann den Wert U1 angenommen.
  • Man sieht daher, daß nur die erste Halbwelle der Stoßstromentladung zur magnetischen Verformung herangezogen wird, und daß ein erheblicher Teil der im Schwingkreis vorhandenen Energie zurückgewonnen wird. Dadurch ergeben sich erhebliche Vorteile. Der Kondensator braucht nur noch von U1 auf UO aufgeladen zu werden, so daß die Energie 0,5 x U2 C wiedergewonnen wird. Diese Energie braucht also nicht wie in üblichen Magnetformanlagen vernichtet zu werden, so daß die Kühlung der Stoßstromspule und somit ihr gesamter Aufbau vereinfacht werden kann. Daß auch die Energiekosten erheblich sinken, sei am Rande bemerkt.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Einrichtung zum elektromagnetnschen Umformen von Werkstücken mit einem Kondensator, der über einen Schalter durch eine Spule hindurch entladbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein im Stromnulldurchgang löschender Schalter ist und daß dem Kondensator ein Zweig zur Energierückgewinnung parallel geschaltet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Stromnulldurchgang löschende Schalter ein Thyristor oder ein Bauelement mit ähnlicher Kennlinie ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweig zur Energierückgewinnung eine Induktivität aufweist, der mindestens eine Diode nachgeschaltet ist.
DE19722205981 1972-02-09 1972-02-09 Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken Pending DE2205981A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722205981 DE2205981A1 (de) 1972-02-09 1972-02-09 Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722205981 DE2205981A1 (de) 1972-02-09 1972-02-09 Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2205981A1 true DE2205981A1 (de) 1973-08-16

Family

ID=5835432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19722205981 Pending DE2205981A1 (de) 1972-02-09 1972-02-09 Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2205981A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012109413A1 (de) * 2012-10-03 2014-04-17 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Vorrichtung und Verfahren zum Schalten hoher Ströme bei der elektromagnetischen Pulsumformung
EP2991224B1 (de) 2014-08-29 2018-11-21 Technische Universität Dortmund Stoßstromgenerator
CN109702072A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 华中科技大学 一种金属件电磁吸引成形装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012109413A1 (de) * 2012-10-03 2014-04-17 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Vorrichtung und Verfahren zum Schalten hoher Ströme bei der elektromagnetischen Pulsumformung
EP2991224B1 (de) 2014-08-29 2018-11-21 Technische Universität Dortmund Stoßstromgenerator
CN109702072A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 华中科技大学 一种金属件电磁吸引成形装置
CN109702072B (zh) * 2018-12-29 2020-06-09 华中科技大学 一种金属件电磁吸引成形装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH656083A5 (de) Schweissvorrichtung und verfahren zu ihrem betrieb.
DE2205981A1 (de) Einrichtung zum elektromagnetischen umformen von werkstuecken
DE2062387A1 (de) Schaltungsanordnung zur Schnellerregung bzw. -entregung von elektrischen Magnetschaltern, wie Relais, Schützen, Magnetventilen oder dergleichen
AT283535B (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen bei Anwesenheit magnetischer Störfelder
DE1037509B (de) Impulsuebertragungssystem mit einem Transformator, der einen Kern von im wesentlichen rechteckiger Hysteresisschleife aufweist
DE3215806A1 (de) Stromquelle fuer das schweissen mit magnetisch bewegtem lichtbogen
DE1205610B (de) Gleichspannungsuntersetzer mit durch Regelung stabilisierter Ausgangsspannung
DE3215393C2 (de) Vorrichtung zum kontinuierlichen Abtransport von magnetisierbaren Werkstücken
DE1121245B (de) Geregelte Schweisstromquelle
DE2064730C3 (de) Schaltung zur Verminderung der Leistungsaufnahme eines in einer Horizontalablenkschaltung im Inversionsgebiet betriebenen Schalttransistors
DE1079246B (de) Schaltanordnung zur Erzeugung von Zuendimpulsen bei der Lichtbogenschweissung
DE917856C (de) Elektrischer Umformer
DE102004045601B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken
DE102005044192B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken
AT221626B (de) Gleichrichteranlage mit Transformator
DE930699C (de) Schaltungsanordnung fuer Saegezahngeneratoren
DE909976C (de) Wechselstromlichtbogen-Schweissgenerator, insbesondere fuer Mittel- und Hochfrequenz, mit in Abhaengigkeit vom Schweissstrom herabgesetzter Leerlaufspannung
DE2223439B2 (de) Verfahren und Gerät zum Entmagnetisieren ferromagneöscher Werkstoffe
DE2712660A1 (de) Drucker
DE1132966B (de) Und-Element mit saettigbaren Drosseln
EP0243564A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Entmagnetisieren von Stählen
DE1930240A1 (de) Anordnung zum Betrieb eines bidirektionalen Thyristors
DE1195414B (de) Schaltungsanordnung mit einem Magnetron
DE1292720B (de) Elektrische Regelvorrichtung fuer Ladegeraete von Akkumulatorenbatterien
DE1016369B (de) Kapazitiver Spannungswandler