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Spektrum Bild 1: Versuchsaufbau zur Überwachung eines industriellen, mehrstufigen Kaltmassivumformprozesses mit SETechnik. SchmiedeJOURNAL September 2014 55 grund der während des Prozesses mangelnden Bauteilzugänglichkeit sowie der zur Prüfung erforderlichen Zeitspanne zumeist nach der Fertigung. Oftmals verstreicht relativ viel Zeit zwischen dem Auftreten einerseits sowie dem Erkennen und Nacharbeiten von Fehlern im Prozess andererseits, sodass die Produktion vermehrter Ausschussteile in diesen Fällen nicht rechtzeitig verhindert werden kann 2. Zur Sicherung der Qualität von kalt umgeformten Bauteilen ergibt sich daher eine zwingende Notwendigkeit von direkten, schnelleren und genaueren Prüfverfahren sowie Bewertungskriterien, um auftretende Bauteilschädigungen online beziehungsweise während des Kaltumformprozesses detektieren und analysieren zu können. Methodischer Ansatz Mit der Zielsetzung, eine Methode zur In- Prozess-Überwachung von Kaltumformprozessen zur Verfügung zu stellen, wurde der Zusammenhang von Schädigungen während der Umformung und den daraus resultierenden gemessenen Schallemissionen untersucht. Die Auslegung der Messkette und Identifikation geeigneter Aufnahmeparameter hinsichtlich der Prozessrandbedingungen sowie der Aufbau eines neuen und kostengünstigen Demonstrators auf Basis der SE-Technik wurden ebenfalls vorgenommen. Im Fokus stand die eindeutige Identifikation der Rissentstehung und -ausbreitung im Bauteil während der Materialumformung. Der Einsatz der Schallemissionstechnik ermöglicht es, die entstehende, spontane Freisetzung von Energie in Form von elastischen Wellen zu messen, die aus der Bauteilbelastung während des Umformprozesses resultiert. Insgesamt lässt sich mit dem Verfahren nicht der Zustand eines Bauteils feststellen, sondern eine Zustandsveränderung, die während der Schädigung aufgenommen wird. So ist eine dynamische, den zeitlichen Verlauf beschreibende Analyse der Schädigung möglich. Als ein passives, zerstörungsfreies Verfahren, welches keine direkte Zugänglichkeit des Sensors zum Bauteil erfordert, eignet sich die SE-Technik zur integralen Überwachung von Prozessabweichungen bei Massivumformprozessen 3-5. Experimentelle Untersuchungen im industriellen Umfeld Zur Qualifizierung des SE-Einsatzes im industriellen Produktionsumfeld wurde ein Kaltmassivumformprozess zur Herstellung von Antriebswellen für die Kraftfahrzeugindustrie aus dem Einsatzstahl 20MnCr5 untersucht. MnCr-legierte Einsatzstähle werden überwiegend für verschleißbeanspruchte Bauteile mit hoher Kernfestigkeit, wie beispielsweise Wellen, Steuerungs- und Getriebeteile sowie Nockenwellen eingesetzt. In vier aufeinanderfolgenden Umformstufen werden die Bauteile auf einer hydraulischen Presse mit einer maximalen Presskraft von 20.000 kN gefertigt. Der zugehörige Versuchsaufbau ist in Bild 1 dargestellt. Um die gemessenen Schallemissionen eindeutig der Materialumformung zuordnen zu können, wurden synchron zu den SE-Daten das Drucksignal aus der Pressenhydraulik und das Wegsignal des Stößels erfasst und gespeichert. Bild 2: Detektion von Chevron-Rissen durch Auswertung der gemessenen Schallemissionen.


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