Metallverformung durch Kurzpulsmagnetfelder
Methodik
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Aufgrund
der gleich ausgelegten Ladespannungen von 6kV können die beiden Kondensatorbanken
zusammen auch auf 6kV aufgeladen werden.
Der Lade- und Steuervorgang wird hierbei ausschließlich von der KB1 übernommen. Insgesamt ergibt sich bei der so entstandenen „Kombinierten Kondensatorbank“ bei einer Spannung von 6kV eine Gesamtkapazität von:
Wegen
der gleich ausgelegten Ladespannungen von 6 kV können die beiden
Kondensatorbanken also zusammen auch auf 6 kV aufgeladen werden. Die Speicherenergie
der gesamten Kondenstorbank beträgt:
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Ein kompakter und mobiler Aufbau entsteht durch „Aufeinanderstapelung“ der Hauptkondensatorbank auf den Plexiglasdeckel der Erweiterungskondensatorbank . Wegen des großen Gewichts (gesamt ca. 90 kg) ist die Erweiterungskondensatorbank ihrerseits wieder auf einem Plattformwagen untergebracht, so dass sich ein fahrbares „Gesamtgerät“ ergibt.
Der Versuchsaufbau eignet sich je nach Art für verschiedene Anwendungen:
Hierfür wurden 3 verschiedene Flachspulen mit unterschiedlichen Windungszahlen gewickelt, die als Arbeitsspulen direkt an die "Kombinierte Kondensatorbank" angeschlossen werden können. Die Spulen können so zum Verformen, Stanzen bzw. Prägen von Aluminiumblechen benutzt werden.
Mit Hilfe einer speziellen Stanzapparatur ist es möglich, die Versuchsbedingungen individuell an die jeweilige Blechstärke und das Prägematerial anzupassen.
Versuchsbeschreibung:
Bei einem "Stanzschuss" wird zunächst eine Flachspule auf den Betonblock, welcher als "Impulsdämpfer" wirkt, gelegt. Anschließend werden die Starkstromkabel an die Flachspule angeschraubt und auf Festigkeit überprüft.
Durch die extremen Stromstärken, die Werte bis zu 10 kA annehmen können, ist es absolut notwendig, dass eine niedrohmige Verbindung gewährleistet wird. Ansonsten besteht während des Schusses die Gefahr sehr lautstarker Lichtbögen an den Kontaktstellen.
Als Nächstes wird ein 2 mm dickes Aluminiumblech auf der Spule positioniert. Hierfür eigenen sich sowohl quadratisch geformte, als auch rund geformte Bleche.
Anschließend wird eine „Eisenplattform mit einem Stanzbolzen“ auf das Spulenbrett gestellt und auf die richtige Höhe justiert. An das Ende der "Stempelschraube" kann mit Doppelklebeband z.B. eine Münze oder ein anders Prägematerial angbracht werden. Bei der Positionierung ist es wichtig zu beachten, dass sich der Stempel genau auf dem Mittelpunkt über der Spule befindet. Dadurch wird eine seitliche Beschleunigung des aufgelegten Metallblechs weitestgehend verhindert.
Als letztes wird die Plattform mit einem 10 kg Gewicht zusätzlich beschwert. Hierdurch wird nach dem Impulserhaltungssatz eine allzugroße Beschleunigung der Stanzapparatur nach oben verhindert.
Während der Enung der Kondensatorbank durch die Spule hat der magnetische Druck zwischen Metallblech und Spule einen enormen Kraftstoß auf das Blech und die Spule zur Folge. Da die Beschleunigungsphase des Blechs in einem Zeitraum von ca. 300 µs stattfindet kann das zu bearbeitende Metallblech aufgrund seiner Massenträg-heit nicht ausreichend gleichmäßig beschleunigt wer-den. Dies hat schließlich ein Reißen des Blechs um den Stempel herum zur Folge, so dass münzenartige Gebilde herausgestanzt werden.
Genaueres zu den Versuchsergebnissen: Ergebnisse des Metallstanzen von Blechen
Die Verformung von Kreisblechen erfolgt ähnlich den Stanzversuchen. Sinn der Versuche ist es zu demonstrieren, dass die Metallverformung durch Kurzpulsmagnetfelder in der Industrie auch in Verbindung mit Fügepartnern eingesetzt werden kann.
Im Gegensatz zum Metallstanzen werden die Werkstücke hier in Form von Kreisblechen eingesetzt. Ein weiterer Unterschied besteht in der Art des Fügepartners, der hier kein Stanzbolzen, sondern eine Negativ-Form zur Aufwölbung der Kreisbleche darstellt. Bei der Suche nach geeigneten Fügepartnern erwies sich ein Flachriemenrad eines alten Heuaufzuges als gut geeignet. Dieser Wellenaufsatz besitzt auf der einen Seite einen ringartigen Vorsatz, der das Kreisblech während des magnetischen Impulses in seiner Abstoßbewegung blockiert.
Das Kreisblech wird dadurch sozusagen „gezwungen“ sich in der Mitte aufzuwölben. Durch das Beschweren des Flachriemenrades mit einem großen Gewicht wird eine Beschleunigung dieses Fügepartners weitestgehend verhindert, was den Verformungsgrad weiter erhöht.Versuchsbeschreibung:
Durch die extremen Stromstärken, die Werte bis zu 10 kA annehmen können, ist es absolut notwendig, dass eine niedrohmige Verbindung gewährleistet wird. Ansonsten besteht während des Schusses die Gefahr sehr lautstarker Lichtbögen an den Kontaktstellen.
Als nächstes wird ein Aluminiumkreisblech mit einem Durchmesser von 15cm und einer Stärke von 2mm auf der Spule positioniert.
Als Fügepartner wird nun z.B. das Flachrimenrad auf das Blech aufgesetzt.
Als zusätzliche Beschwerung wird ein 10 kg -Gewicht auf das Flachriemenrad gestellt, wodurch zum Einen die Verformungseffizienz erhöht und zum Anderen ein allzuhohes, gefährliches "nach oben fliegen" verhindert wird.
Ziel der Versuche war es hierbei alle drei Flachspulen auf ihre Formungseffizienz hin zu untersuchen.
Hierbei konnte die Applikation mit der dreilagigen Flachspule als die erfolgreichste angesehen werden, da sie die schönsten Ausbuchtungen bei nahezu kreisrund verformten Seitenrändern ergab. Kreisbleche, bei denen die ein- bzw. dreilagige Flachspule angewandt wurde, ergaben zwar zum Teil stärkere Verformungen, jedoch waren diese meist sehr ungleichmäßig.
Alle drei Spulen zeigen bei ihrer Anwendung ein unheimliches Verformungspotential, das durch Variieren der Spulenwindungszahlen entsprechend der gewünschten Verformung angepasst werden muss.Genaueres zu den Versuchsergebnissen: Ergebnisse der elektromagnetischen Kreisblechverformung
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