Hallo! Als Zulieferer in der Hochpräzisionsgussindustrie musste ich mich mit allen möglichen Herausforderungen und Chancen auseinandersetzen. Einer der entscheidenden Aspekte, mit denen wir häufig konfrontiert sind, ist die Messung der Eigenspannung in hochpräzisen Gussteilen. Schauen wir uns also die Methoden an, die für diese wichtige Aufgabe verwendet werden.
Restspannung ist die Spannung, die in einem Material verbleibt, nachdem die ursprüngliche Ursache der Spannung (z. B. Bearbeitung, Wärmebehandlung oder Guss) beseitigt wurde. Dies kann einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Haltbarkeit von hochpräzisen Gussteilen haben. Wenn sie nicht richtig gehandhabt wird, kann die Eigenspannung zu Rissen, Verformungen und einer verkürzten Ermüdungslebensdauer der Gussteile führen.
Röntgenbeugung (XRD)
Eine der beliebtesten Methoden zur Messung der Eigenspannung ist die Röntgenbeugung. Diese Technik basiert auf dem Prinzip, dass sich der Atomgitterabstand in einem Material ändert, wenn es unter Spannung steht. Wenn Röntgenstrahlen auf eine Probe gerichtet werden, werden sie von den Atomen im Gitter gebeugt. Durch die Analyse des Beugungsmusters können wir den Gitterabstand bestimmen und daraus wiederum die Eigenspannung berechnen.
XRD ist zerstörungsfrei, was ein großer Vorteil ist. Es kann zur Messung sowohl oberflächennaher als auch oberflächennaher Eigenspannungen verwendet werden. Bei hochpräzisen Gussteilen ist dies sehr nützlich, da wir die Teile während des Prüfvorgangs nicht beschädigen möchten. Zum Beispiel, wenn wir produzierenVerbindungsblock für Containerkran-HubbegrenzungMithilfe von XRD können wir sicherstellen, dass die Eigenspannungen innerhalb akzeptabler Grenzen liegen, sodass der Block seine Funktion zuverlässig erfüllen kann.
Allerdings weist XRD auch einige Einschränkungen auf. Für genaue Messungen ist eine relativ ebene und glatte Oberfläche erforderlich. Und die Ausrüstung kann recht teuer sein und erfordert geschultes Bedienpersonal.
Ultraschallverfahren
Die Ultraschallmethode ist eine weitere Möglichkeit, Eigenspannungen zu messen. Dabei wird die Änderung der Geschwindigkeit von Ultraschallwellen in einem Material gemessen. Wenn ein Material unter Spannung steht, ändert sich die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle. Durch den Vergleich der Wellengeschwindigkeit im belasteten und unbelasteten Zustand können wir die Eigenspannung berechnen.
Diese Methode ist ebenfalls zerstörungsfrei und kann sowohl für Oberflächen- als auch für Innenspannungsmessungen verwendet werden. Es ist relativ schnell und kann einen großen Bereich abdecken. Zum Beispiel, wenn wir produzierenPräzisionsgussteile aus StahlMit der Ultraschallmethode kann die Eigenspannungsverteilung im gesamten Teil schnell beurteilt werden.
Allerdings reagiert die Ultraschallmethode empfindlich auf die Mikrostruktur des Materials. Unterschiedliche Mikrostrukturen können die Wellengeschwindigkeit beeinflussen, was zu Messfehlern führen kann.
Loch – Bohrmethode
Die Lochbohrmethode ist eine halbzerstörende Technik. Dabei wird ein kleines Loch in das Material gebohrt und die Entspannung der Eigenspannung um das Loch herum gemessen. Dehnungsmessstreifen werden normalerweise an der Oberfläche in der Nähe des Lochs angebracht, um die Dehnungsänderungen zu messen.
Diese Methode ist relativ einfach und kostengünstig. Es kann genaue Messungen der Eigenspannung im lokalen Bereich um das Loch liefern. Zum Beispiel, wenn wir uns mit … befassenHalterung für Wasserglasguss-AuspuffanlageDie Lochbohrmethode kann uns helfen, die Spannungskonzentrationsbereiche zu verstehen.
Da es sich jedoch um eine halbzerstörende Methode handelt, kann sie nicht für Teile verwendet werden, deren Beschädigung nicht akzeptabel ist. Und die Genauigkeit der Messung hängt von der Qualität der Lochbohrung und der ordnungsgemäßen Installation der Dehnungsmessstreifen ab.
Neutronenbeugung
Neutronenbeugung ist eine leistungsstarke Technik zur Messung der Eigenspannung im Inneren von Materialien. Neutronen können tief in das Material eindringen und so die Spannungsverteilung im Gussstück messen.
Diese Methode liefert sehr genaue Ergebnisse und kann den dreidimensionalen Spannungszustand messen. Dafür ist jedoch eine Neutronenquelle erforderlich, etwa ein Kernreaktor oder eine Spallations-Neutronenquelle, die teuer und nicht leicht zugänglich sind.
Wirbelstrommethode
Das Wirbelstromverfahren basiert auf dem Prinzip, dass beim Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes an ein leitfähiges Material Wirbelströme induziert werden. Das Vorhandensein von Eigenspannungen kann die elektrische Leitfähigkeit des Materials beeinträchtigen, was wiederum Auswirkungen auf die Wirbelstromverteilung hat. Durch die Messung der Wirbelstromänderungen können wir die Eigenspannung abschätzen.
Diese Methode ist schnell und kann für die Online-Inspektion verwendet werden. Es eignet sich zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Eigenspannungen. Es ist jedoch hauptsächlich auf leitfähige Materialien anwendbar und reagiert empfindlich auf Oberflächenbedingungen.
Welche Methode soll ich wählen?
Die Wahl der Eigenspannungsmessmethode hängt von mehreren Faktoren ab. Wenn das Teil zerstörungsfrei geprüft werden muss, sind XRD-, Ultraschall- und Wirbelstromverfahren gute Optionen. Wenn wir die innere Spannung messen müssen, könnte die Neutronenbeugung die beste Wahl sein, obwohl sie durch die Verfügbarkeit der Neutronenquelle begrenzt ist. Für die lokale Spannungsmessung kann die Lochbohrmethode verwendet werden, allerdings müssen wir die mögliche Beschädigung des Teils berücksichtigen.
Als Lieferant von Hochpräzisionsgussteilen nutzen wir eine Kombination dieser Methoden, um die Qualität unserer Produkte sicherzustellen. Wir möchten sicherstellen, dass unsere Gussteile, ob sie es sindVerbindungsblock für Containerkran-Hubbegrenzung,Präzisionsgussteile aus Stahl, oderHalterung für Wasserglasguss-Auspuffanlage, erfüllen höchste Ansprüche an Qualität und Leistung.
Wenn Sie auf dem Markt für hochpräzise Gussteile sind und mehr über unsere Produkte und das Eigenspannungsmanagement in unserem Gussprozess erfahren möchten, können Sie sich gerne für ein Beschaffungsgespräch an uns wenden. Wir besprechen jederzeit gerne mit Ihnen, wie wir Ihre spezifischen Anforderungen erfüllen können.
Referenzen
- Noyan, IC, & Cohen, JB (1987). Restspannung: Messung durch Beugung und Interpretation. Springer Wissenschafts- und Wirtschaftsmedien.
- ASTM E837 – 13a. Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Eigenspannungen nach der Loch-Bohr-Dehnungsmessstreifen-Methode.
- Schajer, GS (2009). Loch – Bohrverfahren zur Messung von Eigenspannungen: ein Überblick. Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 44(5), 355 - 370.