AUS DER PRAXIS
Steigerung
der Effizienz
des Schmiedeprozesses
durch
moderne
Messtechnik
Dipl.-Ing. Albert Book
ist Head of Business Unit IST
bei der Keller HCW GmbH
in Ibbenbüren
Weil fossile Energieträger
knapper werden, rückt die ressourcenschonende
Erwärmung
von Halbzeugen
direkt vor der Warmumformung
in einer Schmiedepresse
zunehmend
in den Vordergrund.
Innovative
Ansätze im Erwärmungsprozess
steigern die
Prozesseffizienz
und reduzieren die Verlustenergie.
Mit modernen
induktiven Erwärmungsanlagen
lassen sich Schmiedeblöcke
über mehrere Zonen individuell
geregelt aufheizen.
Das Ziel ist
es, in kürzester Zeit und mit minimalem
energetischen
Aufwand
eine homogene
Durcherwärmung
der Halbzeuge
zu erreichen.
Die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und dem Kern
sollte dabei unter ± 25 K liegen. Diese Vorgaben lassen sich mit
klassischen induktiven Systemen mit einer einfachen Steuerung
des Umrichters kaum erreichen. Durch unterschiedliche
Abstände der Spulenwicklungen
lässt sich zwar die Energieeinbringung
entlang der Erwärmungslinie
gezielt verändern,
dies
jedoch nur statisch. Eine dynamische
Anpassung der Wärmeeinbringung
aufgrund
unterschiedlicher
Produktionsvorgaben
oder Geometrien
der Halbzeuge
ist nicht möglich.
Mit innovativen
Mehrzonenanlagen
wird die Energie pro Induktor
separat geregelt
und so ein Leistungsprofil
entlang
der Erwärmungslinie
erreicht. Die Anpassung der Frequenz beeinflusst
in Abhängigkeit
der Größe und des Materials
der Halbzeuge
die
elektromagnetische
Eindringtiefe,
um damit eine homogene
Wärmeverteilung
im Werkstück
zu erzielen.
Die Grundlage
für eine bestmögliche
Regelung der Erwärmung
ist jedoch eine präzise Erfassung
der Temperatur
der Halbzeuge.
Eine Temperaturmessung
innerhalb
der Anlage ist nur mit sehr
hohem Aufwand
realisierbar.
Aus diesem Grund erfolgt eine
optische Messung am Ausgang
des Erwärmungsprozesses.
Durch den kontinuierlichen
Abgleich der gemessenen
Temperatur
mit dem aus einem Rechenmodel
ermittelten Wert bietet sich
damit die Möglichkeit,
die Temperatur
der Halbzeuge
abhängig
vom Material und Gefüge zu regeln.
OPTISCHE TEMPERATURMESSUNG
Zur Temperaturmessung
der Schmiedeblöcke
haben sich seit
vielen Jahren Pyrometer
bewährt. Sie erfassen die von dem
Objekt abgestrahlte
Infrarot
Strahlung und berechnen
daraus
nach dem Planck’schen Strahlungsgesetz
die Temperatur.
Die
Messung erfolgt berührungslos
aus sicherer Entfernung
und
damit zerstörungsfrei
für das Werkstück.
In wenigen MilliseAUTOR
Die Einhaltung der vorgegebenen Temperatur
von Schmiedeteilen ist bei Warmverformung
eine der wesentlichen Prozessgrößen.
Bei Nichteinhaltung erhöht sich
der Ausschuss an Fehlteilen dramatisch
und führt oft zu markanten Problemen im
späteren Umformprozess. Umso entscheidender
ist es, die Temperatur auch korrekt
zu erfassen. Üblicherweise wird dazu die
optische Temperaturmessung eingesetzt.
Aus den verschiedenen Möglichkeiten an
Pyrometern gilt es, die richtige Auswahl zu
treffen. Dabei ist es für eine präzise Temperaturmessung
der Schmiedestücke unerlässlich,
die Gerätekenngrößen und Funktionen
zu beachten.
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massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2019