DE1752167A1 - Anordnung und Verfahren zum Kaltaufweiten von metallischen Holzylindern durch Explosivstoffe - Google Patents

Description

Gebr* Bb'hler &Uo. Aktiengesellschaft 1752167

Anordnung und Verfahren zum Kaltäufweiten von metallischen Hohlzylindern durch Explosivstoffe

Verfahren zum Kaltaufweiteη von metallischen Werkstücken mitteIs.'Explosionsdruck haben sich in den letzten Jahren immer stärker durchgesetzt. Bei diesen Umformungen werden grundsätzlich zwei Verfahren unterschieden, welche im Schrifttum als " Standoff Operations .-" und "Contact Operations» bezeichnet werden» Bei den " Standoff Operations ^M wird ein Übertragung smedium für die entstehenden Druckwellen verwendet, wobei grundsätzlich alle Flüssigkeiten in Frage kommen, im besonderen jedoch, und dies schon aus volkswirtschaftlichen Gründen, in den meistenFällen Wassor herangezogen wird· Eine Reihe von Veröffentlichungen "beschäftigt sich mit der Umformung von Blechen,wobei diest in einem liefziehvorgang in Gesenke oder formen eingedrückt wer-· den» Das Aufweiten oder Eindrücken von zylindrischen Körpern wird in der Literatur ebenfalls erwähnt, jedoch handelt es sich mit wenigen Ausnahmen um dünnwandige Rohre· Es wird hierbei bei der Aufweitung immer von einer zentral angeordneten Ladung beriohtet« Da« "kpde der AufWeitung wird durch vorgegebene Gesenke festgelegt.

Auch da,s Aufweiten von Kappenringen mittels Explosionsdruck wurde bereits durchgeführt. Auch in diesem Fall wird der Explosions· stoff im Zentrum des Ringes angeordnet, AlsEßergieüberträger wird WaE.'--?r verwendet. Es werden in diesem Fall keine Gesenke verwendet, um das Ende der Aufweitung festzulegen« Doch wird bei dieser vorbekannten Anordnung der Ring bällig, so- daß ein nachfolgender Richtprozeß oder eine erhebliche Zerspanungszugabe vorgesehen werden muß.

Es ist auch bereits ein Verfahren bekamt, bei welchem ein rotations symmetrischer LadungEsträgerkörper verwendet wird, an de&oen Oberfläche die Ladung so angebracht ißt, daß die Ladungsmenge in Don^itudinaler ^Atj chtung stetig variiert, wobei die Ladun^aoborfläche fir^-enühert die Borm eines Hotationonyper-

109820/0580

BAD QRIGJMAL

baloids annimmt· Der Zweck dieser Anordnung soll ein Ausgleich des Exploaionsdruckes sein, wodurch eine etwaige Ausbuchtung des zu verformenden Hohlzylinder» etwa in halbem Höhe Vermieden werden soll· Es hat sieh aber gezeigt, daß durch diese Maßnahme gerade das Gegenteil von dem erreicht wird, was sie bezweckt» da nach heute"allgemein anerkannten Erkenntnissen bei gekrümmten Ladungen Stoßwellenkonzentrationen an der konkaven Seite der Ladung entstehen* Im Extremfall kommt es hierbei .zum bekannten Hohlladungseffekt· Hierdurch wird der Hohlzylinder η"¹Ct ungleichmäßiger verformt, als dies rs.B. bsi Anwendung einer einfachen Stabladung der Pall ware»

Segenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zum Kaltaufweiten von metallischen Hohlzylindern, welche die eben erwähnten Nachteile zu vermeiden gestattet· Der Aufweitungsvorgang findet unter Verwendung von Wasser als ^nergieüberträger statt und geht folgendermaßen vor sieh*;

Der aufzuweitende Hohlzylinder steht auf einer Auflegeplatte oder einem Amboß. In den Hohlzylinder ist ein zylindrisoher Einlegekörper, im folgenden ^lf Ladungsträgerkörper" genannt, eingebracht, an dessen Bberflache sich in hohlzylindrischer Anordnung der Sprengstoff befindet· In einer bevorzugten Ausführungsform ist in die Oberfläche des besagten Ladungsträgerkörpers mindestens eine hohlzylindrische Ausnehmung eingedreht, in welche der Sprengstoff eingelegt wird* Als Material für den Ladungsträgerkörper kommt vorzugsweise Metall, insbesondere Stahl, in Frage· Der Aufweitevorgcing kann so vonstatten gehen, daß die ganze beschriebene Anordnung in Wasser, getaucht wird, wo die Sprengung stattfindet, es kann sich aber auch zwischen dem Ladungsträgerkörper und dem Hohlzylinder eine WasβErfüllung befinden· DieSprengung erfolgt somit im Wasser zwischen zwei Metallkörpern, nämlich dem Ladungsträgerkörper und dem aufzuweitenden Hohlzylinder, wobei der Ladungaträgerkörper die Funktion eines Heflektors ausübt und gestattet, die Wirkung der Sprengung Örtlich genauer festzulegen, a Is dies bei Verwindung einer geformten zentralen Sprengladung allein möglich wäre. Dieser linlegekörper übt bei der Sprengung drei Funktionen aua:

BAD ORIGiNAL

109820/0580

■■■■-.■- 3 - ^Ma 1312

1) Die in vertikaler -^ichtung wirksam, werdenden Komponenten

der Detonation werden durch die Gestaltungsfestigkeit des Einlegekörpers aufgenommen» Hierdurch wird ein unerwünschter Streueffekt weitgehend abgefangen·

2) Die in Richtung auf das Zentrum gerichtete Komponente der Detonation wird durch den Sinlegekörper sum größten leil reflektiert und ebenfalls zur gewünschten Arbeitsleistung herangezogen« Durch diese verbesserte Ausnutzung der bei der Detonation freiwerdenden Energie ib t für dieselbe Aufweitung nur etwa die halbe Menge a η Energieträger notwendig»

als bei den herkömmlichen-Verfahren benötigt wird*

3) Durch die beschriebene Anordnung des Sprengstoffes ist es möglich, den Hohlzylinder so aufzuweiten, daß nach der Aufweitung wieder ein Hohlzylinder mit nur so kleinen Abweichungen von der gewünschten Form entsteht, daß diese in die Zerspanungszugabe fällte

Bei der Durchführung der Aufweitung ist es zweckmäßig, über der Sprengte dung als Abdämmung eine so tiefe Wasserschicht vorzusehen? daß die Detonation abgeschlossen ist, bevor der durch die Detonation im Wasser entstandene Hohlraum sich, gegen die Wasseroberfläche öffnet·

Um "bsi der Aufweitung höherer Hohlzylinder eine allfällige Ausbauchung in der Mitte zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Aufweitung zweistufig durchzuführen, wobei in der ersten Stufe ein/ Hohlkegelstumpf entsteht,Hierbei wird eine HohlHylinderförmige Sprengladung in der Nähe der Auflagefläche abdetoniert, wobei sie nicht höher als etwa in einem Achtel der Höhe des a ufzuweitenden Hohlzylinder»· angebracht sein sollte· Bezugslinie i3t hierbei die langitudinale Halbierungslinie der Sprengstoffladung« Der Hohlkegelstumpf entsthet in der Weise, daß der Hohlzylinder an der Basis aufgeweitet wird· In der nächsten Stufe wird der so erzeugte Hohlkegel stumpf auf den Kopf gestellt, so daß nunmehr die kleine Fläche zur Basisfläche *ird· Wiederholt man nun den Aufweitvorgang in der oben beschriebenen Weise, so entsthet aus dem Hohlkegelstumpf wiederum ein Hohlzylinder,

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Anordnung zur Explosionsverformung von metallischen Hohlzylindern

^109820/0580 "bADOR!3«NAL

- 4 - Ma 1312

mit Hilfe von im Inneren der Hohlzylinder angebrachten Sprengstoffladungen unterVerv/or.dung von Nasser als Energieübsrträger, und die Erfindung "besteht darin, daß an der Oberfläche eines zylindrischen Ladun^eträgerkörpers der Sprengstoff in Jj¹OrEi sines Hohlzylinders angeordnet ist» Die Der ladung tr l'gerkör per namt Ladung wird in der inneren Enum des Hohlzylinders eingebracht und zwischen ihm un d dem umhüllenden Hohlsylindor m.r Detonation gebracht» Dieses Verfahren ist besonders gut für die Aufweitung von Kappenringen geeignet«,

Die Gestaltung der Schockwelle und ihre Wirkung auf den aufzuweitenden Hohlzylinder kann selbstverständlich noch auf mannigfache Weise variiert wurden, etwa durch Wahl der geeigneten Breite und Tiefe der ringförmigen Ausnehmung oder durch die Form der Ladungsträger« Es int auch möglich, mindestens eine der ringförmigen Ausnehmungen so zu gestalten, daß ihre Breite und/oder Tiefe über den Umfang des Ladungsträgerlfcörpers stetig oder unstetig Htejr±ier.tv und im Grenzfall Unterbrechnn^n aufweist· Falls relativ große Ladungen aufrelativ kleinen Ladungsträgerkörpern angebracht wurden, iet es zweckmäßig, eine diiäcte Berührung zwischen eier Ladung und dem Ladungaträgerkörper beispielweise durch das Sirlogen von 3&ech\vinkeln zu verhindern, da son^t durch die sogenannte " Contact Operation" die Gefahr der Zerstörung des Ladungsträgerköpera besteht»

Das erf in dungs gemäße Verfahren hut in eier Praxis au einer großen Präzisierung und Vereinfachung z.B. bei der KaItaufv/eitung von Kappenringen und zu erheblichen Einsparungen vonSpreng3toff geführt«

BAD ORIGINAL

109820/0580

Claims (7)

Pate η t a η s ρ r ü c h e

1. Anordnung zur Kxploaionsverformung von metallischen Hohlzylindern, insbesondere sur KaltaufWeitung von Kappenringen mittels Explosionsdruck mit Hilfe von im Inneren der Hohlzylinder angebrachten Sprengstoff ladungen unter Verwendung von vfasser als Energieüberträger, wobei ein vorzugsweise rotations-" symmetrisch gestalteter Ladungsträgerkörper , an dessen Oberfläche der Sprengstoff rotationssymnetrisch angeordnet ist, sich im innsren Raum des Hohlzylinders befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung die Form eines Kohlsylinders und der ladungsträgerkörper zylindrische ^'orm besitzt.

2« Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Berührung zwischen der Ladung und dem Ladungsträgerkörper beispielsweise durch das Einlegen von Blechwinkeln verhindert ist«

3© Ladungsträgerkörper zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen glatten, zylindrischen Metallkörper, an dessen Oberfläche sich der Sprengstoff in hohlzylindrischer Anordnung befindet.

4. Ladungsträgerkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen vorzugsweisen, rotationssymmetrischen Metallkörper, in dessen Oberfläche sich mindestens eine äohlzylindrische Ausnehmung für die Aufnahme des Sprengstoffes befindet«

5· Ladungsträgerkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindeotens eine »einer am Umfang befindlichen hohlzylindrischen Ausnehmungen in ihrer Breite und /oder liefe stetig oder unstetig variiert wird und im Grenzfall Unterbrechungen aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Waascurposter über der Sprengstoffladung, der so tief iat, daß die Detonation abgeschlossen ist, bevor der durch die Detonation im WaS^..r entstandene Hohlraum sich gegen die Wasseroberfläche öffnet.

1 09820/OS8 0 bad original*

- 6 - Ma 1312

7. Verfahren zur Explosionsverformung von metallischen Hohlzylindern mittels der Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet,durch folgende Schritte:

a) Eine hohlzylindrische Sprengladung wird in der Fähe der Auflagefläche in einer Maximalhöhe, welche ein Achtel der Höhe des aufzuweitenden Hohlzylinders beträgt, a bdetoniert.

b) Der nach ^urchfürhung des Schrittes a) entstandene Hohlkegelstumpf wird auf den Kopf gestellt, so daß die nunmehr kleinsre Fläche zur Auflagefläche wird, und der in a) beschriebene ^vorgang wird-wiederholt»

r »Bohl er & G o·

Aktiengesellschaft Patentbüro

BAD ORIGINAL

109 8 20/0580