Massivumformung Neue Messmethode erfasst Lage glühender Stahlringe

Anbieter zum Thema

Linde Material Handling GmbH

ACE Stoßdämpfer GmbH

TFC Ltd Bochum Technisches Zentrum

IBF Institut für Bildsame Formgebung RWTH Aachen

Durch Ringwalzen entstehen Teile, die in vielen Branchen unverzichtbar sind. Um ein noch breiteres Produktspektrum abbilden zu können, haben Forscher aus Aachen ein neues Messverfahren entwickelt.

Das Ringwalzen ist ein seit Langem etabliertes und wirtschaftliches Massivumformverfahren zur Herstellung großer nahtloser Ringe, die unter anderem als sicherheitsrelevante Bauteile im Energie-, Automobil- und Luftfahrtsektor eingesetzt werden [1]. Typische Anwendungen sind Wälzlager oder Verbindungsflansche für Windkraftanlagen [2]. Auch Komponenten von Flugzeugturbinen [3] gehören dazu. Außer der hohen Lebensdauer und den guten mechanischen Eigenschaften von ringgewalzten Produkten zeichnet sich das Verfahren durch eine sehr hohe Materialeffizienz aus, insbesondere wenn nichtrechteckige, endkonturnahe Querschnitte damit hergestellt werden [4].

Messungen beim Ringwalzen sind nicht trivial

In den vergangenen Jahren wurden immer wieder Möglichkeiten entwickelt, die den Prozess durch die Erweiterung des Produktspektrums konventioneller Radial-Axial-Ringwalzwerke, beispielsweise bei der Herstellung von profilierten Stahlringen, flexibler machen sollten. Hierbei wurden unter anderem Ansätze gewählt, welche die herkömmliche Anlagentechnik durch Mess- und Regelungskonzepte ergänzen. Aufgrund der Komplexität des Ringwalzprozesses stellt dieser Prozess jedoch hohe Anforderungen an eine einsatzfähige Messtechnik. Im Bereich der Warmmassivumformung belasten die rauen Bedingungen wie Wasserdampf, Staub, Vibrationen, externe Lichtquellen und die hohe Ringverdeckung durch die Werkzeuge die messtechnischen Systeme. Zusätzlich können die üblicherweise vorherrschenden hohen Temperaturen von über 1.000 °C bei der Warmmassivumformung die Messtechnik bezüglich der Genauigkeit erheblich beeinträchtigen und sie längerfristig sogar beschädigen.

Trotz rauer Bedingungen die Ringlage nachverfolgen

Im Rahmen eines aktuellen DFG-Projekts wird am Institut für Bildsame Formgebung (IBF) das Ringwalzen exzentrischer Ringe, die endkonturnah sind, mit einer umlaufend variablen Wandstärke erfordert. Um das zu schaffen, bedarf es einer präzisen Nachverfolgung der Ringlage beziehungsweise der aktuellen Wanddicke in den Walzspalten, weil auf Grundlage dieser Größen das Zu- und Auffahren des radialen Walzspalts (dynamisches Zustellen der Dornwalze) gesteuert werden muss. Deshalb wurde eine neue Idee verfolgt, mit der trotz der rauen Bedingungen, die Rotation des Ringes und darauf aufbauend, seine Lage nachverfolgbar ist.

Die Wahl fiel auf die Messung der Umfangsgeschwindigkeiten der Zentrierrollen, weil dort unabhängig von den Umformzonen gemessen werden kann. Damit wird eine mögliche Verfälschung der Messung umgangen. Grundsätzlich lassen sich mit diesem Wissen die Ringumfangsgeschwindigkeiten bestimmen. Durch inkrementelles Aufsummieren der einzelnen Zeitintervalle lässt sich dann die zurückgelegte Strecke am Umfang berechnen. Die Strecke lässt sich ins Verhältnis zur jeweils vorherrschenden Wanddicke des Ringes setzen. Schließlich kann man so die Lage des Ringes im Ringwalzwerk bestimmen. Außerdem können mit der Erweiterung der Messtechnik am Ringwalzwerk weitere Stützstellen geschaffen werden, mit denen zusätzliche Daten über den Zustand des Ringes während des Walzprozesses erhoben werden können. Diese Daten kann man heranziehen, um einen erweiterten Abgleich der realen Ringlage zur Simulation des Prozesses durchzuführen. Mit diesem Wissen können dann neue Walzstrategien simulativ entwickelt werden.

(ID:48488719)