Metallverformung durch Kurzpulsmagnetfelder

Ergebnisse

Ergebnisse der elektromagnetischen Kreisblechverformung

Für diese Versuche wurden, wie in der Kategorie Methodik beschrieben, dieselben Spulen wie beim Metallstanzen von Blechen verwendet. Die jeweilige Indukivität der verwendeten Flachspulen ist diesen daher sehr ähnlich. Genaueres bezüglich der Variierung der Spuleninduktivität siehe "Ergebnisse des Metallstanzen´s von Blechen"

Die Verformung von Kreisblechen erfolgt, wie bereits in 3.2.4 beschrieben, sehr ähnlich den Stanzversuchen. Hierbei konnte die FL2- Applikation als die erfolgreichste angesehen werden, da sie die schönsten Ausbuchtungen bei nahezu kreisrund verformten Seitenrändern ergab.
Vergleicht man die drei Kreisblechverformungen der FL1-, FL2- und FL3- Applikation, so stellt man einen interessanten Effekt fest.
Das „FL1-Blech“ beispielsweise bekommt durch die „Magnetfeldbehandlung“ in der Mitte eine gleichmäßig gewölbte Ausbuchtung. Die Seitenränder jedoch weisen eine wellenartig nach oben geformte Gestalt auf. Diese wellenartigen Verformungen der Seitenränder tritt bei dem FL2-Blech noch stärker zum Vorschein und verschwindet erstaunlicherweise bei dem FL3-Blech nahezu vollständig. Das FL2-Blech hat mit einer Ausbuchtung von 18 mm und einer durchschnittlichen Kreisrandhöhe von 12mm zwar die größte Umformeffizienz, zeigt aber keine besonders schönen Seitenränder.

Mit ihren gleichmäßigen Kreisrändern kann die Verformung des FL3-Blechs trotz der etwas geringen Ausbuchtungshöhe von 18mm als die gelungenste Verformung angesehen werden. Betrachtet man die Oszillogramme der Spannungsverläufe, so lässt sich die Kreisblechverformung der FL3-Applikation mit ihrer langen Periodendauer von 614µs als eine recht effiziente Methode bestätigen. Das Blech wird demnach über einen langen Zeitraum (ca.1ms) sehr schön verformt. Außerdem werden die Kondensatoren aufgrund der „niedrigen Stromstärke“ (wegen der großen Induktivität) am wenigsten belastet, was einen weiteren Grund für die Präferenz der FL3-Aplikation darstellt.

 

Folgende Detailbildaufnahmen wurden mit dem Filmmodus einer Digitalkammera gemacht. Die Bildfrequenz beträt 320 Bilder/min.
Die roten Striche auf dem Brett rechts neben der Apparatur haben jeweils einen Abstand von 10cm. Wie man erkennen kann erreicht das 10kg-Gewicht während des Schusses in etwa eine Höhe von 10cm über der Ausgangsposition. Hieraus ergibt sich durch den Kraftstoß, der auf das Gewicht wirkt, eine potentielle Energie von Epot=m*g*h=10kg*10m/s^2*0,1m=10J. Betrachtet man die Speicherenergie der Kondensatorbank (EKB=2,7kJ), so entspricht die Beschleunigungsenergie des Gewichtes nur EGewicht=10J/2700J=0,37% der ursprünglich in den Kondensatoren gespeicherten Energie.

Ergebnisse mit einem anderen Fügepartner

ähnlich der bei Methodik beschriebenen Vorgehensweise für die Verformung von Kreisblechen wurden auch andere Formversuche durchgeführt::

Auf eine zweilagige Flachspule wurde z.B. ein quadratisches Aluminiumblech (d=2mm) mit den Maßen 12cm*12cm aufgelegt.
In die Mitte des Bleches wurde eine M10-Mutter platziert und mit einem 10kg-Gewicht beschwert. Durch Messungen mit einem LCR-Meter ergaben sich Induktivitätswerte der Spule von ca. 16uH.

Die Pulsentladung der Kombinierten Kondenatorbank durch diese Anordnung bewirkten ein sehr starkes Abstoßen des aufgelegten Metallbleches. Durch die Mutter und das aufgelegte Gewicht wird das Blech jedoch an seiner Fortbewegung gehindert, so dass es sich um das Gewicht herumbiegt. Das Resultat sieht so aus:

Durch die Versuche komme ich zu folgendem Fazit:

Das elektromagnetische Umformverfahren ist hervorragend dazu geeignet spezielle Bleche aus nicht bzw. schwach ferromagnetischen Metallen (z.B. Kupfer oder Aluminium) unter Benutzung eines Fügepartners zu verformen. Da das Verfahren auf Abstoßung von den eingestzten Werkspulen basiert, muss sich das zu verfomende Werkstück zwischen Spule und Fügepartner befinden. Sowohl die Spule als auch der Fügepartner muss den extremen Kraftstößen standhalten können.
Andere Hochgeschwindigkeitsumformverfahren, die auf Druck- bzw. Stoßwellen basieren (z.B. Umformung durch Explosivstoffe, Unterwasserentladungen) können zwar ähnliche Resultate vorweisen, jedoch bedarf es hierbei erheblich größeren Energiemengen. Insofern kann das elektromagnetische Umformverfahren in naher Zukunft vielleicht in Zukunft traditionelle Verfahren ersetzten.
Näheres hierzu siehe Einsatz des elektromagnetischen Umformverfahrens in der Industrie.