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Prozessüberwachung beim Kragenziehen hochfester Blechwerkstoffe

Laufzeit:2 Jahre
Förderung:EFB / AiF
Kontakt:blechumformungifum.uni-hannover.de

Erzielte Ergebnisse und deren Anwendungsmöglichkeiten :

Beim Kragenziehen handelt es sich um ein Zugdruckumformverfahren, welches dazu dient, einen geschlossenen Bauteilrand, oftmals ein kreisrundes Loch in einem Blech bzw. Blechbauteil, aufzustellen. Beim Kragenziehen werden heute, bedingt durch die Trends des Karosserieleichtbaus, vermehrt hochfeste Stahlwerkstoffe mit einem gegenüber weichen Tiefziehgüten herabgesetzten Formänderungsvermögen eingesetzt. Dies steht der konstruktiven Forderung nach möglichst hohen Kragenhöhen entgegen. Das Vorhaben befasste sich mit Untersuchungen zur Validierung zerstörungsfreier Prüfverfahren (zfP) zur Detektion von Rissen in Kragen von Blechbauteilen. Die Basis für diese Untersuchungen stellten Laborproben mit eingebrachten Kragen dar. Die verwendeten zfP-Methoden waren die mikromagnetische Prüftechnik (3MA), die Schallemissionsanalyse (SEA), die Wirbelstromprüfung (WS), das elektromagnetisch erzeugte Ultraschall Verfahren (EMUS) und die Prüfung mit Induktions-Thermografie (TT). Die Verfahren wurden bei unterschiedlichen Prozessstufen während des Kragenziehens auf ihre hin Eignung geprüft. Es wurde jeweils ein Prüfkonzept auf Basis von EMUS und auf Basis von TT erstellt. Eine EMUS-Prüfanlage eignet sich für die Prüfung (nahezu) zylindrischer Kragen mit einem minimalen Durchmesser von 10 mm (bei Außenrohr-Prüfung) bzw. 40 mm (bei Innenrohr-Prüfung). Die Höhe des Kragens sollte mindestens 5 mm und der Schrägungswinkel (Konizität) maximal 10° betragen. Die Blechdicke sollte 2 mm nicht übersteigen. Die einfachste und damit kostengünstigste Realisierung der EMUS-Prüfung ist ein manuell betriebenes Prüfsystem, das im Labor oder in der Fertigung für die Prüfung von Stichproben eingesetzt wird. Die Schätzkosten hierfür betragen ca. 100 T€. Aufgrund des geringen Bauvolumens kann ein EMUS-Prüfsystem auch in die Transferpresse oder sogar in das Werkzeug integriert werden. Eine 100 %-Prüfung ist realisierbar. Da die Prüfelektronik mehrkanalig ist, können mehrere Kragen simultan geprüft werden. Bei einer TT-Prüfanlage müssen die Kragenränder unbedingt gratfrei sein. Ansonsten werden keine Anforderungen an Geometrie und Ausführung des Kragens gestellt. Ein manuelles Prüfsystem für die Stichprobenprüfung würde hier schätzungsweise ca. 70 T€ kosten. Auch bei einer automatisierten TT-Prüfanlage erfolgt die Prüfung idealerweise am ruhenden Bauteil. Eine solche Prüfanlage könnte im Auslauf der Transferpresse, an der sich „diskret“ bewegenden Vorschubeinheit installiert werden.

Prüfmöglichkeiten für eine automatisierte, prozessbegleitende Rissdetektion im Produktionsablauf

Versuchsaufbau (induktiv angeregte Thermografie): Realbauteil aus mikrolegiertem Stahl

Signalauswertung bei einer kragengezogenen Probe mit Rissbildung

 

 

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