DD282075A5

DD282075A5 - Vorrichtung zur ermittlung der umformbarkeit von beschichteten blechwerkstoffen

Info

Publication number: DD282075A5
Application number: DD29646886A
Authority: DD
Inventors: Bernd-Juergen Tarnow
Original assignee: Bandstahlkombinat Matern Veb
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1990-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Umformbarkeit von beschichteten Blechwerkstoffen, insbesondere der Bestimmung der Umformung, die ohne bleibende Schaedigung des Beschichtungswerkstoffes moeglich ist. Die erfindungsgemaesze Vorrichtung besteht aus einer Spannvorrichtung, in der die Probe einseitig eingespannt ist und einer Biegevorrichtung, die das freie Probenende um einen Dorn biegt und somit einer Umformung unterzieht, dessen elastischer und plastischer Anteil ermittelt wird. Die Laengenaenderung an der auf Zug beanspruchten Probenseite wird durch eine Litze auf einen Dehnungsaufnehmer uebertragen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches durch eine Registriereinheit zur Anzeige gebracht wird. Weiterhin ist an der Probe ein Schallimpulsaufnehmer angeordnet, der die bei der Umformung auftretenden Schallimpulse erfaszt. Aus beiden Meszsignalen wird die Umformung ermittelt, die ohne bleibende Schaedigung fuer den Werkstoffverbund moeglich ist. Fig. 1{Umformbarkeit; Biegeumformung; Blechwerkstoff; beschichtet; Biegevorrichtung; Dehnungsaufnehmer; Schallimpulsaufnehmer}

Description

Dabei wird davon ausgegangen, daß die Größe der Umformung über die Dicke bis zur Mitte dos Probebleches bis auf Null abnimmt, um danach von einer Zugumformung in eine Druckumformung überzugohon. Die Längenänderung on der Probenoberfläche wird durch das Aufspannen einer geeigneten Litze an der zu untersuchenden Hache gomessen. Dazu ist die Litze einseitig am nicht eingespannton Ende dor Probe auf der Oberfläche fest arretiert und das andere Ende an einem Dehnungsaufnehmor bofostigt, der vorzugsweise als induktiver Meßgeber ausgebildet und an der Spannvorrichtung angeordnet ist. Die Litze liegt eben auf der Probenoborfläche an und kann in Längsrichtung die Längonändorung dos Proboblochos beim Biegovorgang ungehindert mitgohen und auf don Dohnungsaufnohmor übertragen. Dio Umformung dos Probeblochos erfolgt vorzugsweise über drei parallel zum Biegedorn angeordnete Biegorollen, dio in dor Mitte auf Grund der Litzenanordnung geteilt sind bzw. oino entsprechende Nut aufweisen. Sie boschreiben beim Umformon des Proboblochos einen Kreisbogen um don Biegodorn, der vorzugsweise bis zu 1 80" beträgt.

Zur Erfassung der bei der Umformung infolge von Materialtronnungen im Material auftretenden Schallimpulse ist ein Schallimpulsaufnehmer auf dom Probeblech bofestigt. Zur Vermeidung von Fromdimpulson ist der Schallimpulsaufnohmer im Bereich der Probonspannvorrichtung auf der PROBENODERSEITE angeordnet. Die elektrischen Signale dieses Impulsaufnehmers werden ebenso wie das vom Dehnungsaufnehmer infolge der Längenänderung erzeugte Signal zur oindeutigen Zuordnung von einer Registriereinheit erfaßt und zur Anzeige gebracht und stehen damit zur weiteren Auswertung zur Vorfügung. Aus dor Schallimpulsgröße, der Verteilung sowie Frequenz ist es möglich auf don Schädigungsort zu schließen. Vorteilhaft ist es, zwei Schallimpulsaufnohmer mit unterschiedlichen Moßfrequenzen einzusetzen, um eino eindeutigere Zuordnung dor Umformgröße zur erfolgten Schädigung dos Vorbundes zu erreichen. Zur Bestimmung dos Vorsagonskriteriums der Schutzschicht auf einem Trägerwerkstoff bzw. dessen Verbund wird eino entsprechende Probe aus dem Blechmaterial herausgearbeitet und einseitig in die Spannvorrichtung eingespannt. Nach Einsetzen des für don Umformvorgong erforderlichen Biegodorns werden dio Moßlitzo und dor Schallimpulsaufnohmor an der Probe bofestigt und dio Rogistriereinheit auf Null oingostellt. Durch Betätigen der Biegevorrichtung wird die Probe um 180° um don Biegedorr gebogen und die dabei erzeugten Signale für die Längenänderung und Schallimpulsmessung durch die Registriereinheit erfußt. Nach Entlasten dor Biegevorrichtung wird infolge dor Rückfederung dor Antoil an elastischer Verformung gemessen, so daß eine eindeutige Zuordnung der Umformgröße zur Schädigung des Verbundes für don jeweiligen Werkstoff möglich ist.

Ausfuhrungsbeispiel

Die erfindungsgomäße Vorrichtung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiol nähor erläutert werdon. In der dazugehörenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Seitenansicht der Vorrichtung Fig. 2: Draufsicht der Vorrichtung.

Die Vorrichtung besteht aus einer Probenspannvorrichtung 2, in der die Probo 7 oinseitig eingespannt ist. Gegenüber der Probenspannvorrichtung 2 ist eine Biegevorrichtung 4 angeordnet, die beide miteinander vorbundon sind. Die Biegevorrichtung 4 besteht aus drei parallel zueinander angeordneten Bicgerollon 5, die auf dor Oborseito der Probo 7 anliegen und in der Rollenmitte eine Nut aufweisen. Sie sind um einen Biegedorn 8 schwenkbar. Der Biogedorn 8 ist entsprechend dor durchzuführenden Umformungen mit dor Probo 7 in seinem Durchmesser variabel und demzufolge austauschbar. An dem freion, über don Biegedorn 8 hinausragenden Ende der Probe 7 ist am Probonrand eino Stahl'itzo 6 durch eino Arrotiorung 9 befestigt. Dio Stahllitze 6 liegt auf der zu prüfenden beschichteten Oberfläche der Probo 7 an viiid ist am gegenüberliegenden Ende mit einem Dehnungsaufnehmer 1 verbunden, der an der Probenspannvorrichtung 2 befestigt ist. Sie ist parallel zu den Längskanten in der Mitte der Probe 7 angeordnet und verläuft durch die Nuten der Biegerollen 5. An der Stahllitze 6 ist gleichzeitig ein Schallimpulsaufnehmer 3 bofestigt, der auf dor zu prüfenden Probonoborfläche aufliegt. Er ist in der Nähe der Probenspannvorrichtung 2 angeordnet und ebenso wie der Dehnungsaufnehmer 1 mit einor nicht nähor dargestellten Registrioreinheit verbunden. Der Biegedorn 8 wird auf Grund der unterschiedlichon Umformungen mit verschiedenen Durchmessern eingesetzt und ist deshalb in Richtung der Biegorollen 5 verschiebbar gelagert. Zur Realisierung der notwendigen bzw. möglichen Umformungen wird der zu untersuchende beschichtete Probenkörper 7 über verschiedene Biogedorne 8 gleichmäßig gebogen. Die Längenänderung an der Probcnoborflächo wird dabei durch die Stahllitze 6 über einer. Hobel auf den Dehnungsaui'nohmer 1 übertragen. Damit wird gewährleistet, daß dio Langenänderungen gemessen werden, dio bedingt durch die Biegung an der Oberflächo der Probo auftreten. Das vom Dohnungsaufnehmer 1 erzeugte elektrische Signal wird ebenso wie das Signal des Schallimpulsaufnehmors 3 von einer Registrioreinhoit erfaßt und die zur Anzeige gebrachten Größen einer weiteren Auswertung unterzogen, so daß eine eindeutige Bestimmung der Schadenskriterirn für die jeweilige Schutzschicht möglich ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Umformbarkeit von beschichteten Blechwerkstoffen durch Biegeumformung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Probenspannvorrichtung (2) eine Probe (7) einseitig eingespannt ist und dieser Probenspannvorrichtung (2) eine Biegevorrichtung (4) zugeordnet ist, die um einen Biegedorn (8) schwenkbar ist und zur Erfassung der Längenänderung beim Biegen am freien Ende dor Probe (7) eine Litze (6) arretiert ist, die am gegenüberliegenden Ende an einem Dehnungsaufnehmer (1) befestigt ist, der ebenso wie ein an der Probe (7) angeordneter Schallimpulsaufnehmer (3) mit einer Registriereinheit zur Erfassung der Meßsignale verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegedorn (S) auswechselbar ist und zur Realisierung verschiedener Biegeumformungen unterschiedliche Durchmesser aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwei Schallimpulsaufnehmer (3) mit unterschiedlichen Meßfrequenzen auf der Probe (7) in der Nähe der Probenspannvorrichtung (2) angeordnet sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Umformbarkeit von beschichteten Blechwerkstoffen, insbesondere der Bestimmung der Umformung, die ohne bleibende Schädigung des Beschichtungswerkstoffos möglich ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Ermittlung der Umformbarkeit von beschichteten Biechwerkstoffon ist es bekannt, verschiedene Liniennetze, Rasterkreise oder sonstige Konturen auf der Werkstoffoberfläche aufzubringen und diese nach erfolgter Umformung einer Fehlerbestimmung zu unterziehen. Eine solche Möglichkeit zur Umformbarkeitsprüfung ist zum Beispiel in der DD-PS 209 778 beschrieben. Diese Art der Werkstoffprüfung weist jedoch Mängel auf, die neben dom Aufwand andern Aufbringen der Meßraster vor allem darin bestehen, daß infolge der Rückfederung eine genaue Zuordnung der Größe der elastischen Verformung zur erfolgten Störung im Werkstoffverband nicht eindeutig erfolgen kann. Bedingt durch die geringen Formänderungsgrößen, insbesondere bei spröden Beschichtungswerkstoffen auf duktilen Werkstoffen versagt dio Methode der Meßraster, da durch den geringen Werkstofffluß eine Auswertung der aufgebrachten Meßrasier zu stark fehloibehaftet ist. Das Verhalten des Werkstoffs bei weiterer Umformung kann nicht bestimmt werden, da nicht bekannt ist, ob die anfänglichen Gebiete dos Werkstoffversagons zum Gosamtausfall führen oder ob sich neue Bereiche herausbilden, die den Bruch der Beschichtung bzw. die Zerstörung der Übergangs*one Grundwerkstoff/Beschichtung bedingen. Lokalo Schaden als Ausgangspunkt von größeren Schadensereignissen werden durch Meßrastorverfahron nicht erfaßt bzw. gestatten nicht die Bestimmung lokal konzentrierter Belastbarkeiten.

Bekannt ist, daß bei einsetzenden Werkstofftronnungen unter Belastung im Mikrobereich Schallimpulse unterschiedlicher Intensität und Frequenz ausgesendet werden. Diese Impulse können bereits im elastischen Bereich auftreten. Unter Ausnutzung dieses Zusammenhanges sind Geräte entwickelt worden, die z. B. zur Prüfung von Schweißnähten an Kesseldruckbehältern verwendet werden. (Materialprüfung 19 [1977] Nr. 11 S.449-454; S.467-470)

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorhandenen Mangel bei der Prüfung der Umformbarkeit beschichteter Blechwerkstoffe zu beseitigen und ein schnelles und aussagefähiges Prüfergebnis zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu finden, mit der die auf der Oberfläche eines beschichteten Blechwerkstoffes auftretende Verformung infolge Biegung orfaßt wird und eine Bestimmung der verschiedenen Umformgrößen, insbesondere der maximalen, ohne bleibende Schädigung des Beschichtungsstoffes möglichen Umformung bei hoher Meßgenauigkeit und gleichzeitiger Ermittlung des elastischen und plastischen Anteils erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die aus einer Spannvorrichtung besteht, an der die aus einem beschichteten Blechstreifen bestehende Probe einseitig eingespannt ist. Der Spannvorrichtung gegenüberliegend ist eine Biegevorrichtung angeordnet, über deren Biegedorn das Probenendo um ein angemessenes Stück hinausragt. Der Biecjedorn ist vorzugsweise auswechselbar an der Biegevorrichtung befestigt und kann entsprechend der durchzuführenden Prüfungen variabel im Durchmesser sein. Bei der Biegung der einzelnen Probenkörper über die verschiedenen Biegedor^r ο ist die Probe so in der Spannvorrichtung befestigt, daß dio zn untersuchende beschichtete Oberfläche beim Biegevorgang einer Zugbeanspruchung unterliegt.