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Nachricht |
Me Jones
Gast
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 Me Jones Verfasst am: 17. März 2024 18:33 Titel: Patronenhülsen mit Wasserdruck umformen |
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Meine Frage:
Um leere Patronenhülsen mit Wasser umzuformen braucht?s einen Druck von ca. 4000bar.
Nun gibt es dazu spezielle Hydroforming Matrizen.
Die Patronenhülse aus Messing wird in einer Matrize mit der neuen Aussenkontur eingebracht und mit Wasser befüllt. Funktioniert wie folgt: Ein Stempel im Durchmesser von 5.5mm der in eine Passbohrung eingesteckt wird, wird und dann mit einem Hammer in den ?dichten? mit Wasser gefüllten ?Raum? geschlagen.
Ich suche nun nach einer wiederholgenauen Umformung.
Welche Masse bei einer Fallhöhe von 1,5 Meter wird benötigt um mir dem Stempel mit 5.5mm Durchmesser einen Druck von 4000bar zu erzeugen.
Meine Ideen:
Idee hab ich leider keine - sorry dafür. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 18. März 2024 11:34 Titel: |
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Stelle folgende Überlegung zur Diskussion:
Welche Arbeit ist erforderlich, um Wasser in einem Zylinder mit dem Querschnitt A und der Länge l mit dem Druck p zu beaufschlagen?
Kompressionsarbeit
Kompressionsmodul
Potentielle Energie der Masse m bei Fallhöhe h (Längenänderung Wasservolumen vernachlässigbar klein)
l = 20 mm
Falls ich mich nicht verrechnet habe. |
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 20. März 2024 15:23 Titel: |
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| Zitat: | Welche Arbeit ist erforderlich, um Wasser in einem Zylinder mit dem Querschnitt A und der Länge l mit dem Druck p zu beaufschlagen?
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Mir scheint das etwas sehr stark (unzulässig?) vereinfacht.
Voraussetzung wäre ja, dass die komplette Fallenergie in Kompressionsarbeit umgewandelt wird.
Bei einer so kurzzeitigen und starken Kompression entsteht aber z.B. auch Wärme.
Und welchen Einfluss hat der Stiftdurchmesser auf den Vorgang?
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Me Jones
Gast
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| Me Jones Verfasst am: 20. März 2024 17:31 Titel: längeneinheit „l“ |
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Bei der Formel ist das doch so, dass bei doppelter Länge l dann auch eine Verdoppelung vom Ergebnis stattfindet
… ist das wirklich so die Flüssigkeit ist doch nicht komprimirbar!?
Die Querschnittsfläche sollte dann aber auch keinen Effekt auf den Druck haben.
Ich = kein Physiker!! |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. März 2024 17:44 Titel: |
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| Frankx hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: | Welche Arbeit ist erforderlich, um Wasser in einem Zylinder mit dem Querschnitt A und der Länge l mit dem Druck p zu beaufschlagen?
...
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Mir scheint das etwas sehr stark (unzulässig?) vereinfacht.
Voraussetzung wäre ja, dass die komplette Fallenergie in Kompressionsarbeit umgewandelt wird.
Bei einer so kurzzeitigen und starken Kompression entsteht aber z.B. auch Wärme.
Und welchen Einfluss hat der Stiftdurchmesser auf den Vorgang?
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Es geht um eine Abschätzung der Größenordnung der erforderlichen Masse.
Insofern blieb die thermische Energie unberücksichtigt. Kann durch Erhöhung der Masse kompensiert werden.
Die Druckfläche A ergibt sich aus dem Durchmesser. Der Einfluss ist aus der Formel ersichtlich. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. März 2024 17:58 Titel: Re: längeneinheit „l“ |
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| Me Jones hat Folgendes geschrieben: | Bei der Formel ist das doch so, dass bei doppelter Länge l dann auch eine Verdoppelung vom Ergebnis stattfindet
… ist das wirklich so die Flüssigkeit ist doch nicht komprimirbar!?
Die Querschnittsfläche sollte dann aber auch keinen Effekt auf den Druck haben.
Ich = kein Physiker!! |
Wasser ist komprimierbar.
z.Bsp. ist der Meeresspiegel durch das Eigengewicht des Wassers ca. 30 m niedriger. |
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Me Jones
Gast
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| Me Jones Verfasst am: 20. März 2024 18:34 Titel: kopfschüttel |
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da hab ich in Physik wohl gepennt
Gibt es hier Werte wie stark man Wasser komprimieren kann?
Vielleicht doof aber ich dachte bis heute Flüssigkeiten sind nicht kompresabel.
Bedeutet das linear , dass das Volumen sich verändert wenn ja was ist denn der maximale Wert? |
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 20. März 2024 19:05 Titel: |
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| Zitat: | | Die Druckfläche A ergibt sich aus dem Durchmesser. Der Einfluss ist aus der Formel ersichtlich. |
In der Formel bezeichnet A*l das Volumen der Patronenhülse und damit ist A nicht zwangsläufig der Durchmesser des Stempels, sondern der Innendurchmesser der Patronenhülse.
| Zitat: | | Ein Stempel im Durchmesser von 5.5mm der in eine Passbohrung eingesteckt wird, wird und dann mit einem Hammer in den ?dichten? mit Wasser gefüllten ?Raum? geschlagen. |
So wie ich das verstanden habe, ist der Stempel deutlich kleiner als der Durchmesser der Patronenhülse.
Würde man das statisch betrachten (man legt nur ein Gewicht auf den Stempel), könnte man leicht berechnen, wie groß das Auflagegewicht sein muss, um den entsprechenden Druck zu erzeugen.
Nun soll aber das Gewicht aus einer bestimmten Höhe auf den Stempel aufschlagen. Da die Flüssigkeit nicht mehr als inkompressibel betrachtet werden kann, wird nun Kompressionsarbeit verrichtet.
(Reibung am Stempel sei hier erst mal vernachlässigbar.)
Die Kompression verläuft wegen der kurzen Kompressionszeit nun nicht isotherm, sondern eher adiabadisch, d.h. ein Teil der eingebrachten Energie wird in Wärme und damit nicht in Kompressionsarbeit umgesetzt.
Wie groß dieser Anteil ist, hängt nun wieder von den genauen Versuchsbedingungen, insbesondere (wahrscheinlich) von dem Stempeldurchmesser ab. Je kleiner der Stempeldurchmesser, desto größer ist der Hub, den er zurücklegen muss, um das Wasser zu komprimieren.
Je größer der Hub des Stemels, desto länger dauert der Komprimierungsprozess.
Je länger der Komprimierungsprozess dauert, desto weiter entfernt man sich von der rein adiabadischen Kompression.
Die Frage wäre nun, wie man das formelmäßig erfasst.
Wenn das zu kompliziert erscheint, könnte man als absolute Obergrenze der nötigen Masse den oben erwähnten statischen Fall betrachten, bei dem das Gewicht nicht auf den Stempel fällt, sondern statisch aufgelegt wird.
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 20. März 2024 19:15 Titel: |
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| Zitat: | | Bedeutet das linear , dass das Volumen sich verändert wenn ja was ist denn der maximale Wert? |
Die Komprimierbarkeit wird durch den von Mathefix angegebenen Kompessionsmodul angegeben.
Aus dem angegebenen Wert und den Formeln geht hervor, dass sich das eingeschlossene Volumen erst bei recht hohen Drücken signifikant ändert (anders als bei Gasen). Deshalb kann im Alltag Wasser meist als inkompressibel betrachtet werden.
Für den statischen Fall spielt es auch keine Rolle, aber hier haben wir es mit relativ hohen Drücken und den entsprechenden Kompressionsarbeiten zu tun. Da kann man das nicht vernachlässigen.
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Me Jones
Gast
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| Me Jones Verfasst am: 20. März 2024 19:53 Titel: kopfschüttel |
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da hab ich in Physik wohl gepennt
Gibt es hier Werte wie stark man Wasser komprimieren kann?
Vielleicht doof aber ich dachte bis heute Flüssigkeiten sind nicht kompresabel.
Bedeutet das linear , dass das Volumen sich verändert wenn ja was ist denn der maximale Wert? |
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Me Jones
Gast
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| Me Jones Verfasst am: 21. März 2024 09:12 Titel: |
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es fällt mir schwer zu glauben, dann mit 1,25 kg Masse und einer Fallhöhe von 1500mmm bei einer Wassersäule 20mm ein Druck von 4000 bar erzeugt werden kann
bzw. 2,5kg und einer Wassersäule von 40mm dto.
kennt jemand eine Methode das zu messen / darzustellen. Der Druck liegt ja nur für sehr kurze Zeiteinheit vor.
falls noch jemand eine Idee hat wie sowas noch umzuformen ist .... gerne.
die Matrizen für den Hydroformvorgang könnt Ihr euch anschauen wenn Ihr in die Suchmaschine Aramentsbydesign eingebt.
.220 Russian nach 6mm PPC wäre der exakte Vorgang. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 21. März 2024 11:06 Titel: |
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| Me Jones hat Folgendes geschrieben: | | es fällt mir schwer zu glauben, dann mit 1,25 kg Masse und einer Fallhöhe von 1500mmm bei einer Wassersäule 20mm ein Druck von 4000 bar erzeugt werden kann |
In einem starren Gefäß könnte das gehen. Aber wenn ich es richtig verstehe, dann soll es sich verformen. Das wurde bisher nicht berücksichtigt. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 21. März 2024 12:30 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Me Jones hat Folgendes geschrieben: | | es fällt mir schwer zu glauben, dann mit 1,25 kg Masse und einer Fallhöhe von 1500mmm bei einer Wassersäule 20mm ein Druck von 4000 bar erzeugt werden kann |
In einem starren Gefäß könnte das gehen. Aber wenn ich es richtig verstehe, dann soll es sich verformen. Das wurde bisher nicht berücksichtigt. |
Ich habe die Aufgabe so verstanden, dass die Verformungsarbeit der Patrone durch den Druck von 4.000 bar erreicht wird und die Matrize als starr zu betrachten ist. Sogenanntes Hydroforming.
Ich habe noch einen Ansatz über den Druckstoss nach Joukowsky überlegt. Müsste mich allerdings erst richtig einlesen, wozu mir die Zeit fehlt. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 21. März 2024 16:49 Titel: |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe die Aufgabe so verstanden, dass die Verformungsarbeit der Patrone durch den Druck von 4.000 bar erreicht wird und die Matrize als starr zu betrachten ist. Sogenanntes Hydroforming. |
Ja so verstehe ich das auch. Damit das funktioniert, muss dieser Druck innnerhalb der Patrone herrschen und nicht im Zwischenraum zur Matrize. Ohne Druckunterschied passiert schließlich nichts. Dummerweise wartet die Patrone mit ihrer Umformung nicht, bis der Druck erreicht ist. Sie beginnt schon vorher, sich auszudehnen. Um trotzdem den erforderlichen Druck für eine vollständige Umformung zu erreichen bzw. zu haltern, muss auch diese zusätzliche Volumenarbeit zugeführt werden. |
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Me Jones
Gast
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| Me Jones Verfasst am: 21. März 2024 19:38 Titel: |
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ja genau so soll das sein
Matrize ist starr Hülse muss sich durch den Innendruck an die Begrenzungsflächen (Innenkontur Matrize = neue Aussenkontur der Hülse) anlegen.
Also starres relativ dichtes System. |
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