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Zerstörungsfreie Bauteilprüfung in der Prozesskette „Präzisionsschmieden“

Status abgeschlossen
Ziele

1. Reduktion von Ausschusskosten durch eine prozesskettenintegrierte Prüftechnik
Entwicklung und Integration der zerstörungsfreien Prüftechnik zur schnellen Erfassung und Charakterisierung der Bauteileigenschaften unter industriellen Einsatzbedingungen in der Prozesskette Präzisionsschmieden.

2. Akustische Prozessüberwachung beim transienten Präzisionsschmieden von Hochleistungsbauteilen
Die Körperschall-, Weg- und kontinuierliche Schallemissionsmesstechnik bieten unter Anwendung von Wavelet-Analysen neue Möglichkeiten sehr kurzzeitige transiente Ereignisse beim Präzisionsschmieden von verzahnten Schmiedebauteilen, wie Zahnräder und Ritzelwellen, in einem weiten Frequenzbereich zu erfassen und zu analysieren. Das Verfahren soll für das transiente Präzisionsschmieden von Hochleistungsbauteilen überprüft werden.

3. Integrale Härteprüfung von Langteilen
Nach der durchgeführten integrierten Wärmebehandlung erfolgt die Bestimmung der erreichten Härtewerte und Einhärtungstiefen im Verzahnungsbereich der Ritzelwelle und im Lagerbereich der Ritzel- und Kurbelwelle, um die Güte der Wärmebehandlung zu überprüfen und eine Prozessregelung zu realisieren. Es sollen Prüftechniken entwickelt und deren prozessnaher Einsatz überprüft werden, die eine schnelle, zerstörungsfreie Charakterisierung relevanter Bauteileigenschaften ermöglichen.

4. Härte und Eigenspannungsverteilung nach Richt- und Wärmebehandlung
Die gezielte Einbringung lokaler Druckeigenspannungen in die Randzone durch Aufhärtung, Kugelstrahlen oder Rollieren dient der Vermeidung von Anrissen im Oberflächenbereich unter Betriebsbean-spruchung und damit der Steigerung der Dauerfestigkeit. Zur Überwachung dieser Prozesse ist eine quantitative Bestimmung der Druckeigenspannungen sinnvoll. Diese stellt neue Anforderungen an die eingesetzten zerstörungsfreien Prüftechniken, welchen hier begegnet werden soll.

5. Bauteil-Defektprüfung mit Induktions-Thermografie
Zur inline Rissdetektion soll ein Thermografie-Verfahren mit hochfrequenter induktiver Erregung einge-setzt werden. Diese neuartige Technik mit sehr kurzzeitiger hochfrequenter induktiver Anregung und Oberflächen-Temperaturerfassung über Thermografie bietet neue Möglichkeiten zum empfindlichen Nachweis feinster Oberflächenrisse auch bei ferromagnetischen Werkstoffen und ist grundsätzlich zur schnellen und sicheren Fehlerdetektion an Bauteilen der Massivumformung geeignet.

6. Qualitätsbewertung von Langteilen - Resonanzanalyse
Das Verfahren „Akustische Resonanzanalyse“ nutzt eine Anregung von Eigenfrequenzen als Prüfme-thode. Fehler im Bauteil zeigen sich durch Veränderungen der Eigenfrequenzen. Die daraus resultie-rende hohe Erkennsicherheit und die Flexibilisierbarkeit ist ein bedeutender Vorteil gegenüber vielen anderen ZfP-Methoden wie Ultraschall oder Röntgenprüfung. Ziel ist dabei, die Resonanzanalyse als ein Prüfverfahren zur schnellen integralen Bauteilprüfung und Klassifizierung der Bauteilgüte von Langteilen zu entwickeln.

7. Schadensfrüherkennung und Betriebsfestigkeitsprüfung
Eine integrale Bewertung der Bauteileigenschaften unter den individuell geforderten speziellen Be-triebsbeanspruchungen erfolgt durch eine Prüfung der präzisionsgeschmiedeten Bauteile hinsichtlich ihrer Betriebsfestigkeit und Laufruhe unter relevanten Betriebsbedingungen im Vergleich mit konventionell gefertigten Bauteilen. Zur Prüfung von präzisionsgeschmiedeten Verzahnungen hinsichtlich ihrer Laufruhe, Flankentragfähigkeit und Zahnfußfestigkeit steht einzigartig am Institut für Werkstoffkunde ein umlaufender Verzahnungsprüfstand für moderne, schräg verzahnte Verzahnungen zur Verfügung. Ziel einer effizienten Betriebsüberwachung der Bauteilprüfstände hinsichtlich Risserkennung und Grübchenbildung ist die möglichst frühzeitige Erkennung einer auftretenden Schädigung und die Beschreibung ihrer Auswirkung auf die Betriebssicherheit. Neben der vorhandenen Weg-, Körperschall- und Schallemissionssensorik sind daher modifizierte Signalverarbeitungsalgorithmen wie auch die Wa-velet-Analyse zur Fehlererkennung, Fehlerbeschreibung und Fehlerklassifizierung erforderlich.


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