Spektrum Während der Umformung können beim Pressen des Wellenflansches in der dritten Umformstufe Schubrisse und in der letzten Reduzierstufe Chevron-Risse (innenliegende, pfeilförmige Risse) auftreten. Aus diesem Grund wurden die letzten beiden Umformstufen mit SE-Sensorik zur Rissdetektion ausgestattet (Bild 1). Im Rahmen dieses Fachbeitrags wird lediglich auf die Detektion von Chevron-Rissen bei fließgepressten Bauteilen eingegangen. Zur gezielten Rissprovokation während der Umformung wurden die Rohteile im Vorfeld einer gezielten Wärmebehandlung unterzogen, um innerhalb des ferritisch perlitischen Grundgefüges Bainit zu erzeugen. Die harten bainitischen Gefügebestandteile begünstigen eine Chevronrissbildung. 56 SchmiedeJOURNAL September 2014 Um eine zuverlässige Risserkennung gewährleisten zu können, werden Signalverläufe von fehlerfrei umgeformten Bauteilen als Referenz herangezogen. Die Auswertung der aufgezeichneten SE-Signale fehlerfreier Antriebswellen ermöglichte es anschließend, Abweichungen innerhalb des Umformprozesses zu erkennen. Zur Überprüfung der Bauteile auf innere Schädigungen wurden alle Versuchsteile im Anschluss an die Umformung einer Ultraschallprüfung unterzogen. Informationen über die Schädigung in Form von Art, den Grad sowie die Lage im Bauteil wurden anschließend durch Auffräsen der Bauteile ermittelt. In Bild 2 sind exemplarisch die Amplitudenkorrelationen über den Weg-Zeit-Verlauf des Stößels für defektbehaftete Antriebswellen in der vierten Umformstufe dargestellt. Während der Reduzierung in der letzten Umformstufe sind aufgrund von ungünstigen Spannungszuständen Chevron-Risse entstanden 6, die unter mechanischer Belastung zu einer stark verkürzten Lebensdauer der Bauteile führen können und somit zu vermeiden sind. Anhand des gemessenen Stößelwegs und der gemessenen Positionen der Chevron-Risse am Bauteil kann eine eindeutige Zuordnung der SEEreignisse zu den einzelnen Schädigungen erfolgen. Auf diese Weise ist überdies eine Verifizierung der detektierten Schädigungsereignisse nach der Umformung möglich. In Bild 2 oben wurde ein markanter Signalausschlag detektiert und entsprechend einem Chevron-Riss zugeordnet, wo hingegen unten im Bild vier Chevron-Risse zu entsprechenden Schallemissionen geführt haben und erkannt werden konnten. Die benachbarten Signalausschläge, beginnend ab zirka 0,3 Sekunden, unterscheiden sich eindeutig von den Schädigungssignalen und sind somit als Störeinflüsse aus der Maschine beziehungsweise Hydraulik einzuordnen. Eine weiterführende Signalanalyse und -klassifizierung, wie in Bild 3 dargestellt, verdeutlicht die Unterschiede in der Wellenform und dem zugehörigen Frequenzspektrum (zum Beispiel Medianfrequenz FCOG) von Stör- und Schädigungssignalen. Entwicklung eines neuen SE-Demonstrators Parallel zu den durchgeführten Messungen ist ein neuartiger SE-Demonstrator auf Basis eines Breitbandreceivers entwickelt und umgesetzt worden. Der Aufbau des entwickelten Messsystems ist in Bild 4 gegeben. Die Basis stellt ein Breitbandempfänger (LAN Receiver, vom Hersteller MEDAV) dar. Hierbei handelt es sich um eine kostengünstige Hardwareplattform für Funksignale in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 30 MHz. Bei Verwendung der LAN-Schnittstelle kann eine maximale Signalbandbreite von 500 kHz innerhalb des möglichen Frequenzbereichs erfasst beziehungsweise überwacht werden. Der Receiver ist eingangsseitig für den direkten Anschluss einer Funkantenne ausgelegt. Um den entsprechenden SE-Sensor direkt anschließen zu können, waren einige Änderungen erforderlich: Anpassung der Eingangsimpedanz, Anpassung der Eingangsempfindlichkeit und Bereitstellung der Spannungsversorgung für den Sensor. Hierfür wurde eine Schaltung, die sogenannte Input Adaption, umgesetzt, welche den direkten einkanaligen Anschluss des SE-Sensors für die Risserkennung erlaubt. Die Funktionalität des neuen SE-Systems sowie die Fähigkeit zur Erkennung von Bauteilschädigungen ist ebenfalls an dem industriellen Kaltumformprozess bestätigt worden. Chevron- Bild 3: Klassifizierung von Chevron-Rissen und Störgeräuschen. Bild 4: Aufbau und Komponenten des entwickelten, neuen SE-Demonstrators. Bilder: Autoren
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