Inkrementelles Hochdruckumformen gibt Blechen Gestalt

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Das sich im Wasserstrahl einstellende Kraftprofil wird stark von der benutzten Düse beeinflusst. Bei zunehmender Strahllänge z nimmt die Maximalkraft nicht nur ab (Bild 3), auch das Profil selbst verändert sich. Für die verwendete Vollstrahldüse ist bei kurzen Abständen die Ausprägung von zwei deutlichen Kraftspitzen zu erkennen. Diese flachen mit zunehmender Distanz deutlich ab. Zudem weitet sich das Profil insgesamt auf.

Die Veränderung des Profils mit zunehmendem Abstand deckt sich mit Untersuchungen von Hochdruckwasserstrahlen der Japaner Yanaida und Ohashi [5].

Beim Abfahren einer 40 mm langen Linie und einem Düsenabstand von 2,9 mm wird der Einfluss der Verfahrgeschwindigkeit mit 5, 10 und 15 mm/s untersucht. Als Maß für die resultierende Umformung wurde die Wölbhöhe benutzt. Die Ergebnisse sind in Bild 4 dargestellt.

In dem für die gewählte Strahlführung möglichen Geschwindigkeitsbereich bleibt die Wölbhöhe nahezu konstant.

Ein wichtiger Parameter zur Umformung ist der Bahnverlauf. Durch den Bahnabstand wird die Oberflächenqualität maßgeblich bestimmt (Bild 5). Je kleiner der Abstand, desto kontinuierlicher ist die Oberfläche. Ab einem Abstand pn = 0,6 mm (entspricht etwa 0,5 × Düsendurchmesser) ist diese gleichmäßig.

Gegensätzliche Orientierungen der Trajektorie führen zu anderen Umformergebnissen (Bild 6).

Bei einer Verfahrstrategie von außen nach innen werden größere Höhen bei der Umformung in einen Kegelstumpf erzielt als bei der nach außen Gerichteten. Zudem entsteht bei der nach außen orientierten Trajektorie keine ebene Fläche, sondern eine mehrdimensionale Struktur.

Die photogrammetrische Auswertung des Umformversuches

Der Wasserstrahl als Werkzeug ist nicht gleichmäßig. Der Düsenabstand und die Düsengeometrie erzeugen ein veränderliches Profil. Sie bieten darüberhinaus aber bei gezielter Veränderung der Parameter Potenziale zur Beeinflussung der Umformung. Die Verfahrgeschwindigkeit hat im relevanten Geschwindigkeitsbereich keinen merklichen Einfluss auf die Umformung.

Eine Erhöhung ist erstrebenswert, um die im Vergleich zu herkömmlichen Umformverfahren lange Prozesszeit und den daraus resultierenden Gesamtenergieaufwand zu reduzieren. Für eine gleichmäßige Oberfläche ist ein Bahnabstand in der Größe des etwa 0,5-fachen Düsendurchmessers empfehlenswert. Eine weitere Verringerung des Bahnabstandes ist bei einer angestrebten Energie- und Prozesszeitreduktion nicht sinnvoll, da der Verfahrweg mit Verringerung des Bahnabstands steigt.#

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