Fachbeiträge Monitoring the Spray Cooling Effect Online with the Use of a High-speed and Thermographic Camera In the forging industry, cooling lubrication is used not only to improve removal of the work-piece from the die but also to reduce the surface temperature and wear of the tool. However, no monitoring methods exist for checking the spray to achieve a reduction in lubricant use. Due to a lack of accessibility during the process as well as high temperatures, the required tool replacement is often only carried out when the tool is damaged. Assistance may be provided by using optical measuring technology in the form of an online monitoring process during forging. Überwachung der Sprühkühlwirkung mittels parallelen Einsatzes von Hochgeschwindigkeits- und Thermografiekamera In der Schmiedeindustrie wird die Kühlschmierung neben der Unterstützung der besseren Entformbarkeit des Werkstücks zur Reduzierung der Oberflächentemperatur des Werkzeugs beziehungsweise zur Verschleißreduzierung verwendet. Jedoch sind keine Überwachungsmethoden zur Sprühkontrolle vorhanden, um eine Reduzierung des Schmiermitteleinsatzes zu 34 SchmiedeJOURNAL März 2015 erreichen. Der notwendige Werkzeugaustausch erfolgt oft aufgrund der während des Prozesses mangelnden Zugänglichkeit und hoher Temperaturen erst, wenn das Werkzeug beschädigt ist. Unterstützung soll der Einsatz optischer Messtechnik in Form eines Verfahrens zur Online-Überwachung während des Schmiedens liefern. In der Warmmassivumformung werden die Werkzeuge mechanisch, thermisch, tribologisch und chemisch stark beansprucht. Es entstehen je nach Belastung und der Menge der zu schmiedenden Bauteile unterschiedliche Schädigungen an der Gravur. Wenn eine der Schädigungen einen kritischen Wert erreicht, ist eine Nachbearbeitung oder im Ausnahmefall der Ausbau des Werkzeugs notwendig 2, 3, 4. Durch den Einsatz einer Kühlschmierung können die Ursachen und Folgen eines Werkzeugaustauschs vermindert werden. Der Einsatz des Kühlschmierstoffs soll einen Abkühleffekt und ein gezieltes Aufbringen von Schmiermittel auf die Werkzeugoberfläche bewirken 1. Ziele der Gesenkschmierung sind eine gute Schmiedeteilqualität, hohe Werkzeugstandmengen und eine kontinuierliche Fertigung. Deshalb ist es erforderlich, die Aufbringung des Schmierstoffs auf die Gesenke in die gesamte Prozessüberwachung mit einzubeziehen. Durch die Überwachung des Schmierstoffauftrags kann der Schmierstoffeinsatz auf das technisch erforderliche Mindestmaß reduziert werden. Somit können im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Schmiedeprozesses und vor allem auf die Entsorgungsproblematik der eingesetzten Schmierstoffe Ressourcen eingespart werden 1, 3. Methodischer Ansatz Zur Realisierung eines Verfahrens zur Prozessüberwachung des Sprühbilds und zur Optimierung des Kühlschmierprozesses wurde eine Messmethodik entwickelt, mit der die Auswirkungen des Sprühnebels auf die Temperaturverteilung auf der Gesenkoberfläche aufgenommen werden kann. Der Versuchsaufbau besteht aus einem Sprühkopf, einer Maschinensteuerung, einer Recheneinheit beziehungsweise einer Datenbank, einer Hochgeschwindigkeitskamera (HGK), einer Thermografiekamera (TGK) und einem Laser. Der Einsatz einer Monochromkamera (MCK) kann als kostengünstige Alternative zu der HGK dienen (Bild 1). Während der Messungen wird das Sprühfeld von einem Laser durchleuchtet. Die Durchleuchtung wird in dem Messsystem dabei als Detektionsfeld für die HGK und MCK genutzt. Die HGK und MCK sind mit einem Filter ausgestattet, der auf den Frequenzbereich der Lichtebene des Lasers abgestimmt ist. Mit der Zahra Mohammadifard M. Sc., Dipl.-Ing. Delil Yarcu und Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Hannover
SchmiedeJOURNAL Maerz 2015
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