AT371384B

AT371384B - Verfahren zum umformen eines werkstueckes durch impulsbelastung, gaskanone zur durchfuehrung des verfahrens sowie umformeinrichtung zum umformen von werkstuecken durch impulsbelastung mit einer solchen gaskanone

Info

Publication number: AT371384B
Application number: AT409980A
Authority: AT
Inventors: Vladimir Karpovich Borisevich; Jury Alexandrovich Boborykin; Anatoly Ivanovich Volkov; Alexei Alexeevich Gubsky; Evgeny Andreevich Frolov; Jury Georgievich Kurkin; Evgeny Pavlovich Polevichek; Vladimir Petrovich Sabelkin; Sergei Nikolaevich Solodyankin; Pavel Sergeevich Shutov; Anatol Vasilievich Lisitsin; Jury Alexeevich Palyanitsa; Vladimir Ivanovich Mezhakov
Original assignee: Uk Nii Protezirovania Protezos; Kh Aviat I Im E N Zhukovskogo
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1983-06-27
Also published as: ATA409980A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Druckumformen von Metallen. Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes durch Impulsbelastung, die in einer Flüssigkeit durch den Gasausstoss aus einer Gaskanone erzeugt wird, bei welchem eine
Matrize mit dem Werkstück in die Flüssigkeit eingetaucht und das Rohr der Gaskanone mit der
Mündung in die Flüssigkeit eingeführt wird, wonach ein brennbares Gasgemisch dem Inneren des
Rohres der Gaskanone zugeführt und die so im Rohrinneren gebildete Gasladung gezündet wird, durch deren Explosion die Impulsbelastung in der Flüssigkeit erzeugt wird.

Weiters betrifft die
Erfindung eine Gaskanone zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Rohr mit einem axialen
Innenraum und einer stirnseitigen Mündung und mit Kanälen für die Zuführung des Gasgemisches zum Innenraum sowie mit einer im hinteren Teil des Rohres eingebauten Zündvorrichtung, sowie eine Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken durch Impulsbelastung, mit einer derartigen
Gaskanone, mit einer Wanne für die Flüssigkeit, in welche die Matrize eingetaucht wird, sowie mit einer in der Nähe der Wanne angeordneten Stütze, an welcher ein Konsolträger für die Gas- kanone befestigt ist.

Unter"Impulsbelastung"wird hier der durch den Gasausstoss aus der Gaskanone in der
Flüssigkeit erzeugte hydraulische Druck sowie die Druckwelle und der Flüssigkeitsstrom verstanden, welche unter Einwirkung der sich in der Gaskanone ausbreitenden Gasexplosionsprodukte ent- stehen.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Erfindung für das Umformen von Formteilen.

Es ist bisher nicht gelungen, das Problem der Leistungssteigerung der Impulsbelastung beim
Umformen von Grossformteilen aus schwerverformbaren Blechausschnitten zufriedenstellend zu lösen, ohne dabei die Abmessungen der Umformeinrichtung zu vergrössern und somit die Erstellungskosten zu erhöhen.

Aus dem SU-Erfinderschein 148780 ist bereits ein Verfahren zum Umformen von Werkstücken durch Impulsbelastung in geschlossenen Kammern unter Verwendung von brennbaren Gasgemischen bekannt, wobei aber zur Durchführung des Verfahrens eine relativ komplizierte und aufwendige Anlage erforderlich ist, welche sich überdies auf Grund der geringen Leistung der Impulsbelastung lediglich für das Umformen von Kleinteilen aus leichtverformbaren Blechausschnitten eignet.

Ferner wurde bereits ein erfolgversprechenderes Verfahren zum Umformen von Blechteilen durch die in einer Flüssigkeit durch den Gasausstoss aus einer Gaskanone erzeugte Impulsbelastung bekannt, bei dem eine Matrize mit dem Rohling in eine Wanne mit der Flüssigkeit eingetaucht wird, wonach das Gas aus der Gaskanone in Richtung auf die Matrize mit dem Rohling ausgestossen wird, wozu das explosive Gasgemisch dem Inneren des mit seiner Mündung in die Flüssigkeit eingetauchten Gaskanonenrohres zugeführt und gezündet wird. Durch die Explosion des Gasgemisches wird die Impulsbelastung erzeugt, deren Energie für das Umformen von Kleinteilen ausreicht (s. Frolow. E. A. :"Nowyj metod stampowki detalej iz lista energijej detonirujustschich gazowych smesej.

Impulsnaja obrabotka metallow dawlenijem" ("Neues Verfahren zum Umformen von Werkstücken aus Blechausschnitten durch die Energie von explosiven Gasgemischen. Impulsdruckumformen von Metallen"), Verlag"Maschinostrojenije", Moskau, 1977, S. 39 bis 42).

Dieses bekannte Verfahren ermöglicht es, auf den Einsatz von geschlossenen Explosionskammern zu verzichten, durch welche die Abmessungen der umzuformenden Werkstücke beschränkt werden, wie dies beim erstgenannten Verfahren der Fall ist. Ausserdem lässt sich bei diesem Verfahren der Umformvorgang automatisieren. Allerdings ist auch hier wegen der geringen Energiekapazität der einzusetzenden Umformeinrichtung und folglich der geringen Leistung der Impulsbelastung die Umformung von Grossformteilen aus schwerverformbaren Blechausschnitten kaum möglich.

Bei einer bekannten Umformeinrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist eine Wanne zum Eintauchen der Matrize sowie eine an der Wanne befestigte Stütze vorgesehen, an welcher ein Konsolträger für die Gaskanone befestigt ist. Die Gaskanone weist ein Rohr mit einem axialen Innenraum und einer stirnseitigen Mündung auf ; weiters sind Kanäle für die Zuführung des Gasgemisches sowie eine Zündvorrichtung vorgesehen. Mit der bekannten Umformeinrichtung können aber Werkstücke aus schwerverformbaren Stoffen, darunter auch Gross- und Formteile, wegen der geringen Energiekapazität der Gaskanone nicht umgeformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Gaskanone sowie eine Umform-

einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche eine Leistungssteigerung der Impuls- belastung und somit eine Erweiterung des Sortiments der Umformteile bei minimalem Materialaufwand ermöglichen, ohne dass dabei die Abmessungen der Umformeinrichtung vergrössert werden müssen.

Das erfindungsgemässe Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch im Inneren des Gaskanonenrohres vor der Zündung auf einen Druck gebracht wird, der grösser ist als der in der Flüssigkeit bestehende hydrostatische Druck.

Das Druckgefälle zwischen dem Anfangsdruck im Inneren des Gaskanonenrohres und dem in der
Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck beträgt dabei vorzugsweise 1 x 10 bis l'x 103 N/m2.

Zur Erhöhung des Anfangsdruckes der dem Inneren des Gaskanonenrohres zugeführten Gas- ladung bestehen verschiedene Möglichkeiten. An sich wäre es z. B. möglich, das Gaskanonenrohr mit seiner Mündung tiefer einzutauchen, um den Druck zu erhöhen. Die Erhöhung der Tauchtiefe der Mündung des Gaskanonenrohres würde aber zu einer nicht vertretbaren Vergrösserung der
Höhe der verwendeten Umformeinrichtung führen. Es wird daher bevorzugt, den im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grösseren Anfangsdruck der Gasladung im
Inneren des Gaskanonenrohres durch vorübergehendes Verschliessen der Mündung des Gaskanonen- rohres zu erzeugen.

Gemäss einer andern vorteilhaften Ausführungsform kann der im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grössere Anfangsdruck der Gasladung im
Inneren des Gaskanonenrohres aber auch durch Erhöhung des Staudruckes des Gasgemisches auf die Gaskanonenrohrwandung erzeugt und zu diesem Zweck das Gasgemisch stossweise in Richtung von der Rohrmündung in das Innere des Gaskanonenrohres zugeführt werden.

Auf diese Weise kann in besonders vorteilhafter Weise eine Erhöhung des Anfangsdruckes und damit eine Leistungssteigerung ohne die Notwendigkeit einer grösseren Bauhöhe der Umformeinrich- tung erzielt werden.

Von besonderem Vorteil ist es weiters, wenn die beim Gasausstoss aus der Gaskanone mit dem in Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grösseren Anfangsdruck der Gasladung im Rohr entstehende Druckwelle beim schrittweisen Umformen von langgestreckten Werkstücken unter einem schrägen Winkel zum Werkstück auf den umzuformenden Werkstückteil gerichtet wird.

Eine erfindungsgemässe Gaskanone der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Rohres mit einer von den Explosionsprodukten beim Gasausstoss zerreissbaren Membran abgedichtet ist. Die Membran ermöglicht dabei auf einfache Weise die Erzeugung eines im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grösseren Anfangsdruckes der Gasladung.

Die Membran kann als Hohlflasche mit einer der Mündung des Rohres der Gaskanone zugekehrten Öffnung ausgeführt sein. Eine derartige Ausführung eignet sich für das Umformen von zylinderförmigen Werkstücken aus schwerverformbaren Legierungen besonders gut, da durch die als Hohlflasche ausgeführte Membran die Energiekapazität der Gaskanone erhöht wird.

Gemäss einer andern Ausführungsform ist die Membran vorteilhafterweise als Band ausgeführt, dessen Breite grösser als der Innendurchmesser des Rohres ist. Dabei ist es weiters günstig, wenn am Rohr eine Umspulvorrichtung für das Band befestigt ist, welche aus einer Laufrolle und einer Aufnahmerolle, die an diametral gegenüberliegenden Seiten des Rohres angeordnet sind, besteht und mit Führungen für das Band, zu dessen Sicherung gegen Verschiebungen während dessen Umspulens, versehen ist.

Dadurch lässt sich die Erzeugung der Gasladung mit erhöhtem Anfangsdruck nach jedem Umformzyklus automatisieren.

Eine andere mit Vorteil zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendbare Gaskanone der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle für die Zuführung des Gasgemisches im Bereich der Mündung des Rohres vorgesehen und unter einem spitzen Winkel zur Rohrachse auf den hinteren Teil des Rohres gerichtet sind. Bei dieser Ausgestaltung kann auf einfache Weise ein erhöhter Staudruck des Gasgemisches herbeigeführt werden.

Um eine Neuverteilung der Impulsbelastung über die Oberfläche des Rohlings sowie eine Steuerung der Belastungsgrösse zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn an der Stirnseite des Rohres ein steckbarer Druckstutzen befestigt ist.

Der Druckstutzen kann dabei als Flachring ausgeführt sein, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrseele entspricht. Dadurch wird eine gleichmässige Belastungsverteilung
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Der Druckstutzen kann anderseits als Lochscheibe ausgeführt sein, wodurch die Senkfläche der Membran verringert und der Anfangsdruck des Gasgemisches in der Gaskanone bei deren gleich- bleibenden Abmessungen erhöht wird, so dass eine noch grössere Energiekapazität der Gaskanone erzielt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante ist der Druckstutzen als Ansatzrohr ausgeführt, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres entspricht. Bei einer derartigen Aus- bildung, bei der also ein zylinderförmiger Druckstutzen vorgesehen ist, wird auf vorteilhafte
Weise das Umformen von rohrförmigen Rohlingen ermöglicht.

Dabei kann das Ansatzrohr in Radialrichtung gekrümmt sein, wodurch das Umformen von un- gleichförmigen Rohrrohlingen ermöglicht wird, da die Impulsbelastung auf den Rohling unmittel- bar in der Umformzone einwirkt.

Ferner ist es von Vorteil, wenn der Druckstutzen als Diffusor ausgeführt ist. Dadurch wird eine gleichmässige Belastungsverteilung über die Gesamtfläche des Flachrohlings in der Umformzone gesichert.

Hiebei ist es weiters günstig, wenn im Diffusor eine kegelstumpfförmige Trennwand einge- baut ist, welche den Diffusorkanal in eine Zentral- und eine Randzone teilt. Dadurch kann eine spezifische Verteilung der Impulsbelastung in bezug auf das Werkstück erzielt werden, wobei die
Wirkzone der gleichmässig verteilten Impulsbelastung vergrösserbar ist.

Nach einer andern Ausführungsvariante ist der Druckstutzen als Druckbüchse ausgeführt, deren Innendurchmesser den Durchmesser der Rohrmündung mehr als um das 3fache überschreitet.

Dadurch wird es möglich, die Wirkzone der Impulsbelastung durch eine Beschränkung der Verbin- dung der Druckwelle zur Seite und nach oben auf einfache Weise zu vergrössern.

In den Wänden des Druckstutzens können ferner Dränageöffnungen vorgesehen sein. Diese
Dränageöffnungen ermöglichen die Abführung von Luft, die gegebenenfalls zwischen der Gasladung und der Flüssigkeit vorhanden ist, wodurch Energieverluste der Stosswelle reduziert werden können, wie sie sonst zufolge der erforderlichen Überwindung der Luftschicht erhalten wurden. Vorteilhafter- weise können die Dränageöffnungen in den Wänden des Druckstutzens als in versetzter Anordnung über die Höhe der Druckbüchse verteilte Querschlitze ausgeführt sein.

Die Dränageöffnungen, die insbesondere in Form von Schlitzen ausgebildet sind, durch welche die Luft bei der Explosion abgeführt wird, dienen auch als Führungen für die Ausbreitung des Flüssigkeitsstromes nach allen Seiten, wobei die Hauptmenge der Flüssigkeit nicht herausgespritzt wird, wie das im Fall, dass keine Dränageöffnungen vorhanden sind, möglich wäre, da eine Neuverteilung der Impulsbelastung in Richtung zum Werkstück erfolgt. Dadurch kann die Effizienz der Impulsbelastung zusätzlich verbessert werden.

Dem Druckstutzen kann zu seinem Andrücken an die Stirnseite des Rohres ein am Rohr befestigter Andrückantrieb, beispielsweise ein Druckzylinder, zugeordnet sein. Dadurch wird ein selbsttätiges Abdichten des offenen Gaskanonenrohres nach jedem Umformzyklus ermöglicht.

Die erfindungsgemässe Umformeinrichtung der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanone mittels eines in Längsrichtung verstellbaren Wagens am Konsolträger befestigt wird, in welchem Bohrungen für die Sicherung des Wagens durch einen Einsteckstift vorgesehen sind, wobei der Konsolträger um die Stütze schwenkbar angeordnet ist, an welcher ein Flansch mit mehreren in einer Reihe angeordneten Rastbohrungen für die Einführung eines am Konsolträger befestigten Rastfingers angeordnet ist.

Vorzugsweise ist dabei die Gaskanone am Wagen mittels eines in der Vertikalebene schwenkbaren Halters befestigt. Dadurch wird eine genaue Positionierung des Gaskanonenrohres über der Umformzone beim Umformen von Grossformteilen ermöglicht.

Von besonderem Vorteil ist es ferner auch, wenn ein Antriebshubwerk mit Tragfüssen vorgesehen ist, auf denen sich die Matrize abstützt und die mit dem bewegbaren Glied der als Teleskoprohr ausgeführten Stütze starr verbunden sind. Dadurch wird die bauliche Gestaltung der Umformeinrichtung zusätzlich vereinfacht, da das Herausziehen des Gaskanonenrohres und das Heben der Matrize aus dem Fliüssigkeitsbehälter vnn einem gemeinsamen Antrieb ausgeführt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. Es zeigen : Die Fig. 1 schematisch eine Umformein- richtung zum Umformen eines Werkstückes durch Impulsbelastung ; Fig. 2 die Umformeinrichtung nach Fig. 1 mit einer Vorrichtung zum vorübergehenden Verschliessen der Mündung des Gaskanonen- rohres ; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Umformeinrichtung mit einer Erzeugung der Gas- ladung durch Staudruck ; Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Vorgangs beim schrittweisen Umformen ; Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einer Membran ;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einer als Hohlflasche ausgeführten Membran ; die Fig. 7, 8,9 und 10 je eine schematische Darstellung möglicher Flaschenformen für die Membran ; die Fig. 11 und 12 je eine schematische Darstellung der Umformeinrichtung nach Fig. 1 bzw. deren Gaskanone mit einer als Band ausgeführten Membran ; Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einer Umspulvorrichtung für das Band ; Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einem als Flachring ausgeführten Druckstutzen und Druckzylindern als Andrückantrieb hiefür ; Fig. 15 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einem als breiter Flachring ausgeführten Druckstutzen ;

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einem als Lochscheibe ausgeführten Druckstutzen ; die Fig. 17 und 18 je eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einem als zylinderförmiges Ansatzrohr ausgeführten Druckstutzen ; Fig. 19 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einem als Diffusor ausgeführten Druckstutzen ; Fig. 20 eine schematische Darstellung der Gaskanone gemäss Fig. 19, mit einer im Diffusor eingebauten kegelstumpfförmigen Trennwand ; Fig. 21 eine schematische Darstellung einer Gaskanone mit einem als Druckbüchse ausgeführten Druckstutzen:

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer Umformeinrichtung mit einer Gaskanone zum Umformen von Werkstücken durch Impulsbelastung, und die Fig. 23 und 24 Teile dieser Umformeinrichtung, gemäss der Schnittlinie A-A (Fig. 23) bzw. gemäss dem Detail I (Fig. 24) in Fig. 22, und die Fig. 25 schematisch eine Umformeinrichtung mit einem Antriebshubwerk für die Matrize und die Gaskanone.

In den Zeichnungen (s. Fig. l) sind eine Gaskanone --1-- und eine Wanne --2-- mit einer Flüssigkeit --3-- gezeigt, in welche eine Matrize --4-- mit einem Blechrohling als Werkstück-5- eingetaucht wird. Die Gaskanone-l-weist ein Rohr --6-- mit einem axialen Innenraum --7-auf.

Die Mündung --8-- des Rohres --6-- ist in die Flüssigkeit --3-- eingetaucht. Die Gaskanone-l-enthält ferner Kanäle-9-- four die Zuführung eines Gasgemisches und eine Zünd- vorrichtung --10--, die im hinteren Teil des Rohres --6-- eingebaut ist. Die Erzeugung eines grösseren Anfangsdruckes der Gasladung im Innenraum --7-- des Rohres --6-- kann auf unterschiedliche Weise gesichert werden, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Zum Umformen von Werkstücken durch Impulsbelastung wird die Matrize --4-- mit dem Blech-
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der Gaskanone-l-wird mit seiner Mündung --8-- in der Umformzone über dem Rohling --5-- in die Flüssigkeit --3-- eingeführt. Nun wird das Gasgemisch dem Innenraum --7-- des Rohres --6-der Gaskanone-l-zugeführt. Dabei wird mit Hilfe von Sondervorrichtungen, die nachstehend näher erläutert werden, ein im Vergleich zum in der Flüssigkeit --3-- bestehenden hydrostatischen Druck um 1 x 105 bis 1 x 103 N/m2 grösserer Anfangsdruck der im Rohr --6-- gebildeten Gasladung erzeugt.

Als explosives Gasgemisch können solche Gemische wie Wasserstoff-Sauerstoff-, Methan-Sauerstoff-, Propan-Sauerstoff-, Acetylen-Sauerstoff-, Propan-Luft-Gemische u. dgl. verwendet werden.

Nachdem der Innenraum --7-- der Gaskanone --1-- mit dem Gasgemisch gefüllt wurde, wird dieses mit Hilfe der Zündvorrichtung --10--, z. B. einer elektrischen Zündkerze, gezündet.

Bei der Gasverbrennung im Innenraum --7-- des Rohres --6-- erfolgt eine Detonation, und von der infolge der Gasgemischexplosion entstehenden Druckwelle in der Flüssigkeit --3-- wird die Impulsbelastung erzeugt, welche sich aus der Stosswelle und dem Flüssigkeitsstrom zusammensetzt, die auf den Rohling --5-- einwirken und diesen gemäss der Matrize --4-- umformen.

Somit dient die in der Wanne --2-- enthaltene Flüssigkeit --3-- als Medium zur Übertragung der infolge der Explosion der Gasladung entstehenden Impulsbelastung auf den Rohling --5--. Es ist empfehlenswert, als Flüssigkeit --3-- bezüglich Sauerstoff inaktive Flüssigkeiten zu verwenden, da der Sauerstoff eine Komponente des Gasgemisches ist. Beispielsweise können Wasser, wässerige Glyzerinemulsionen, Glyzerin und ähnliche Flüssigkeiten verwendet werden.

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hydrostatischen Druck grösseren Anfangsdruckesflasche (s. Fig. 6 bis 10) mit einer der Mündung --8-- des Rohres --6-- der Gaskanone --1-- zuge- kehrten Öffnung ausgeführt werden. Die Flasche --11-- kann z.

B. zylinderförmig (Fig. 7 und 8), kugelförmig (Fig. 9) oder kegelstumpfförmig (Fig. 10) sein.

Gemäss Fig. 11 und 12 ist die Membran --11-- als Band ausgeführt, dessen Breite grösser als der Durchmesser des Rohres --6-- ist.

Wie weiters aus Fig. 13 ersichtlich ist, kann zum Umspulen des Bandes am Rohr --6-- eine
Umspulvorrichtung befestigt sein, welche aus einer Laufrolle (14) und einer Aufnahmerolle-15-besteht, die an den diametral gegenüberliegenden Seiten des Rohres --6-- angeordnet sind. Die Um- spulvorrichtung ist ferner zur Sicherung des Bandes gegen Verschiebungen während des Umspulens mit Führungen versehen (nicht gezeigt). Dadurch wird ein schnelles Auswechseln der Membran bei mehrfacher Wiederholung des Arbeitszyklus der Gaskanone ermöglicht.

Für die Erzeugung des im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grösseren Anfangsdruckes des Gasgemisches durch Erhöhung des Staudruckes des Gasgemisches ist eine Ausführung vorteilhaft, gemäss welcher die Kanäle --9-- (s. Fig. 3) der Gaskanone im Bereich der offenen Stirnseite des Rohres --6-- vorgesehen und unter einem spitzen Winkel auf dessen hinteren Teil gerichtet sind.

Gemäss Fig. 14 ist an der Stirnseite des Rohres --6-- der Gaskanone --1-- ein steckbarer Druckstutzen --16-- zur Sicherung der Membran --11-- sowie zur Neuverteilung und Steuerung der Grösse der Impulsbelastung befestigt.

Die Form des Druckstutzens --16-- kann unterschiedlich sein wie in Fig. 14 bis 21 gezeigt ist.

Beispielsweise kann der Druckstutzen, wie in Fig. 14 und 15 dargestellt, als Flachring ausgeführt sein, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres --6-- entspricht. Der Aussendurchmesser kann dabei gleich dem oder grösser als der Aussendurchmesser des Rohres sein.

Um die Senkfläche der Membran --11-- zu verkleinern, kann der Druckstutzen --16-- als Lochscheibe mit Löchern --17-- ausgeführt werden (Fig. 16).
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eines Ansatzrohres (Zylinders) ausgeführt (Fig. 17).

Zum Umformen von ungleichförmigen Rohrrohlingen wird der Druckstutzen --16-- in Form eines in Radialrichtung gekrümmten Ansatzrohres ausgebildet (Fig. 18).

Der Druckstutzen --16-- kann ferner als Diffusor (Fig. 19) ausgeführt werden, wodurch eine gleichmässige Belastungsverteilung über die Oberfläche des Rohlings, insbesondere eines Flachrohlings, in der Umformzone gesichert wird.

Für die Neuverteilung der Impulsbelastung über die Oberfläche des Flachrohlings ist auch eine Ausführung möglich, nach welcher im Diffusor eine kegelstumpfförmige Trennwand --18-- eingebaut wird, welche den Diffusorkanal in eine Zentral- und eine Randzone teilt (Fig. 20).

Wie schliesslich in Fig. 21 gezeigt ist, kann der Druckstutzen --16-- auch als Druckbüchse ausgeführt werden, deren Innendurchmesser den Durchmesser der Rohrmündung um mehr als das 3fache überschreitet, wodurch eine Erweiterung der Wirkbelastungszone ermöglicht wird.

Wie in den Fig. 17, 18,19 und 20 gezeigt ist, sind im Druckstutzen-16-- Dränageöffnun- gen --19-- zur Abführung der Luftschicht im Druckstutzen --16-- in der Nähe der Membran --11-vorgesehen, durch welche die Leistung der Impulsbelastung herabgesetzt wurde. Es ist von Vorteil, als Dränageöffnungen-19-in den Wänden der Druckbüchse (Fig. 21) in versetzter Anordnung über die Höhe der Druckbüchse verteilte Querschlitze vorzusehen.

Zum Andrücken des Druckstutzens --16-- an die Stirnseite des Rohres --6-- ist in der Gas- kanone --1-- ein Andrückantrieb --20--, beispielsweise ein Druckzylinder, vorgesehen, welcher am Rohr --6-- befestigt ist (Fig. 14).

Gemäss Fig. 22 weist die dargestellte Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken durch Impulsbelastung mit einer Gaskanone nach einer beliebigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten eine Wanne --2-- für die Flüssigkeit, in welche die Matrize --4-- eingetaucht wird, und eine in der Nähe der Wanne aufgestellte Stütze --21-- auf, an der ein Konsol- trager-22-- four die Gaskanone-l-angeordnet ist. Die Gaskanone-l-ist am Konsol- träger --22-- mit Hilfe eines Wagens --23-- angebracht, der am Konsolträger --22-- in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist.

Im Konsolträger-22-sind Bohrungen-24-für die Sicherung des Wagens --23-- mittels eines Einsteckstiftes (in den Zeichnungen nicht gezeigt) vorgesehen. Dabei ist der Konsol- träger --22-- um die Stütze -21-- schwenkbar befestigt, an welcher ein Flansch --25-- mit mehreren
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Die Gaskanone-l-kann am Wagen --23-- mit einem in der Vertikalebene schwenkbaren Halter-28- (Fig. 22) befestigt werden. Dadurch wird das schrittweise Umformen von Grossteilen durch genaues Positionieren der Gaskanone über dem Rohling ermöglicht.

Wie in Fig. 25 gezeigt ist, weist die Umformeinrichtung ein Antriebshubwerk mit Trag- füssen-29-auf, auf denen sich die Matrize --4-- abstützt und die mit dem bewegbaren Glied --30-- der als Teleskoprohr ausgeführten Stütze --21-- starr verbunden sind.

Im Betrieb wird die Gaskanone --1-- (Fig. 22) vor dem Umformen über dem Rohling --5-- in der Umformzone positioniert. Dabei wird die Gaskanone beim Umformen von langgestreckten Werkstücken nach jedem Arbeitszyklus in die nächstfolgende Umformzone durch Schwenkung des Konsol- trägers --22-- um die Stütze --21-- sowie durch Verstellen des Wagens --23-- mit der Gas- kanone--1--am Konsolträger-22--verstellt.

Nach dem Positionieren der Gaskanone --1--, deren Mündung --8-- durch die Membran --11-mit Hilfe der Druckzylinder --20-- abgedichtet ist, in der Umformzone wird dem Innenraum-7des Gaskanonenrohres-6- (Fig. 14) über die Kanäle --9-- das explosive Gasgemisch zugeführt, bis in der Gaskanone der vorgegebene Anfangsdruck erhalten wird. Das Gasgemisch wird durch die Zündvorrichtung --10-- gezündet. Von den Explosionsprodukten wird die Membran --11-- zerrissen und die Impulsbelastung in der Flüssigkeit --3-- erzeugt, welche auf den Rohling --5-- einwirkt
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gewechselt.

Falls die Membran als Band ausgeführt ist, wird das Band mit Hilfe der Umspulvorrichtung weiter- gespult.

An der Gaskanone wird die Membran mit Hilfe des Druckstutzens-16-festgehalten, dessen Ausführung je nach den Abmessungen und der Form der umzuformenden Werkstücke gewählt wird.

Der im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grössere Anfangsdruck der Gasladung kann wie erwähnt auch durch stossweise Zuführung der Gasgemischkomponenten über die im Bereich der Stirnseite des Rohres --6-- angeordneten Kanäle --9-- sowie gleichzeitiges Zünden des Gasgemisches erzeugt werden.

Das fertige Werkstück wird durch gleichzeitiges Heben der Matrize --4-- und der Gaskanone-l-mit dem Konsolträger-22-mittels des Antriebshubwerkes herausgenommen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Umformen eines Werkstückes durch Impulsbelastung, die in einer Flüssigkeit durch den Gasausstoss aus einer Gaskanone erzeugt wird, bei welchem eine Matrize mit dem Werkstück in die Flüssigkeit eingetaucht und das Rohr der Gaskanone mit der Mündung in die Flüssigkeit eingeführt wird, wonach ein brennbares Gasgemisch dem Inneren des Rohres der Gaskanone zugeführt und die so im Rohrinneren gebildete Gasladung gezündet wird, durch deren Explosion die Impulsbelastung in der Flüssigkeit erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch im Inneren (7) des Gaskanonenrohres (6) vor der Zündung auf einen Druck gebracht wird, der grösser ist als der in der Flüssigkeit bestehende hydrostatische Druck.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefälle zwischen dem Anfangsdruck im Inneren (7) des Gaskanonenrohres (6) und dem in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck 1 x 105 bis 1 x 103 N/m2 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grössere Anfangsdruck der Gasladung im Inneren (7) des Gaskanonenrohres (6) durch vorübergehendes Verschliessen der Mündung (8) des Gaskanonenrohres (6) erzeugt wird. <Desc/Clms Page number 8>

4. Verfahren nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Vergleich zum in der Flüssigkeit bestehenden hydrostatischen Druck grössere Anfangsdruck der Gasladung im Inneren (7) des Gaskanonenrohres (6) durch Erhöhung des Staudruckes des Gasgemisches auf die Gaskanonenrohrwandung erzeugt und zu diesem Zweck das Gasgemisch stossweise in Richtung von der Rohrmündung (8) in das Innere des Gaskanonenrohres (6) zugeführt wird. EMI8.1 grösseren Anfangsdruck der Gasladung im Rohr (6) entstehende Druckwelle (12) beim schrittweisen Umformen von langgestreckten Werkstücken unter einem schrägen Winkel zum Werkstück (5) auf den umzuformenden Vverkstückteil (13) gerichtet wird.

6. Gaskanone zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einem Rohr mit einem axialen Innenraum und einer stirnseitigen Mündung und mit Kanälen für die Zuführung des Gas- gemisches zum Innenraum sowie mit einer im hinteren Teil des Rohres eingebauten Zündvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (8) des Rohres (6) mit einer von den Explosionspro- dukten beim Gasausstoss zerreissbaren Membran (11) abgedichtet ist.

7. Gaskanone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (11) als Hohl- flasche mit einer der Mündung (8) des Rohres (6) der Gaskanone (1) zugekehrten Öffnung aus- geführt ist (Fig. 6 bis 10).

8. Gaskanone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (11) als Band aus- geführt ist, dessen Breite grösser als der Innendurchmesser des Rohres (6) ist (Fig. 11 bis 13).

9. Gaskanone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (6) eine Umspulvor- richtung für das Band befestigt ist, welche aus einer Laufrolle (14) und einer Aufnahmerolle (15), die an diametral gegenüberliegenden Seiten des Rohres (6) angeordnet sind, besteht und mit Führungen für das Band, zu dessen Sicherung gegen Verschiebungen während dessen Umspulens, versehen ist (Fig. 13).

10. Gaskanone zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, mit einem Rohr mit einem axialen Innenraum und einer stirnseitigen Mündung, und mit Kanälen für die Zuführung des Gasgemisches zum Innenraum sowie mit einer im hinteren Teil des Rohres eingebauten Zündvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (9) für die Zuführung des Gasgemisches im Bereich der Mündung (8) des Rohres (6) vorgesehen und unter einem spitzen Winkel zur Rohrachse auf den hinteren Teil des Rohres (6) gerichtet sind (Fig. 3).

11. Gaskanone nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite des Rohres (6) ein steckbarer Druckstutzen (16) befestigt ist (Fig. 14 bis 21).

12. Gaskanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (16) als Flachring ausgeführt ist, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres (6) entspricht (Fig. 14, 15).

13. Gaskanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (16) als Lochscheibe ausgeführt ist (Fig. 16).

14. Gaskanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (16) als Ansatzrohr ausgeführt ist, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres (6) entspricht (Fig. 17, 18).

15. Gaskanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzrohr in Radialrichtung gekrümmt ist (Fig. 18).

16. Gaskanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (16) als Diffusor ausgeführt ist (Fig. 19, 20).

17. Gaskanone nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Diffusor eine kegelstumpfförmige Trennwand (18) eingebaut ist, welche den Diffusorkanal in eine Zentral- und eine Randzone teilt (Fig. 20).

18. Gaskanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (16) als Druckbüchse ausgeführt ist, deren Innendurchmesser den Durchmesser der Rohrmündung (8) um mehr als das 3fache überschreitet (Fig. 21).

19. Gaskanone nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wänden des Druckstutzens (16) Dränageöffnungen (19) vorgesehen sind (Fig. 17 bis 21). <Desc/Clms Page number 9>

20. Gaskanone nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dränageöffnungen (19) in den Wänden des als Druckbüchse ausgebildeten Druckstutzens (16) als in versetzter Anordnung über die Höhe der Druckbüchse verteilte Querschlitze ausgeführt sind (Fig. 21).

21. Gaskanone nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckstutzen (16) zu seinem Andrücken an die Stirnseite des Rohres (6) ein am Rohr (6) befestigter Andrückantrieb (20), beispielsweise ein Druckzylinder, zugeordnet ist (Fig. 14).

22. Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken durch Impulsbelastung, mit einer Gaskanone nach einem der Ansprüche 6 bis 10, mit einer Wanne für die Flüssigkeit, in welche die Matrize eingetaucht wird, sowie mit einer in der Nähe der Wanne angeordneten Stütze, an welcher ein Konsolträger für die Gaskanone befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanone (1) mittels eines in Längsrichtung verstellbaren Wagens (23) am Konsolträger (22) befestigt wird, in welchem Bohrungen (24) für die Sicherung des Wagens (23) durch einen Einsteckstift vorgesehen sind, wobei der Konsolträger (22) um die Stütze (21) schwenkbar angeordnet ist, an welcher ein Flansch (25) mit mehreren in einer Reihe angeordneten Rastbohrungen (26) für die Einführung eines am Konsolträger (22) befestigten Rastfingers (27) angeordnet ist (Fig. 22 bis 24).

23. Umformeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanone (1) am Wagen (23) mittels eines in der Vertikalebene schwenkbaren Halters (28) befestigt ist (Fig. 22).

24. Umformeinrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebshubwerk mit Tragfüssen (29) vorgesehen ist, auf denen sich die Matrize (4) abstützt und die mit dem bewegbaren Glied (30) der als Teleskoprohr ausgeführten Stütze (21) starr verbunden sind (Fig. 25).