Neue Anwendungen in der Werkstoffprüfung

Anlässlich der Fachmesse „Schweißen und Schneiden“ stellt das Fraunhofer IZFP zwei Exponate aus – zur Qualitätssicherung von Blechen und von Clinchpunkten.

Zugfestigkeit, Streckgrenze, Tiefzieheigenschaften und Eigenspannungen sind Eigenschaften und Zustände von Blechen, die das Weiterverarbeiten in signifikanter Weise beeinflussen. Ob beim Schweißen, Löten, Kleben, kalten Fügen oder Umformen, die Kenntnis dieser Eigenschaften ist eine notwendige Voraussetzung zur Optimierung der Prozessparameter. Das 3MA-System des IZFP nutzt verschiedene elektromagnetische und magnetoelastische Prinzipien zur Bestimmung der Blecheigenschaften. Durch die Kombination vierer Prüftechniken (Barkhausenrauschen, Überlagerungspermeabilität, Oberwellenanalyse des tangentialen Magnetfeldes, Mehrfrequenzwirbelstromverfahren) können die Eigenschaften mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Nach Kalibrierung ermöglicht das System die quantitative Bestimmung von Zugfestigkeit, Streckgrenze, Tiefzieheigenschaften und Eigenspannungen. Das Verfahren kann offline zur Prüfung in Prüflaboratorien ebenso eingesetzt werden wie online zur kontinuierlichen Qualitätsüberwachung.

„Clinchen“ ist ein vergleichsweise neues Fügeverfahren, das insbesondere im Automobilkarosseriebau zur Umsetzung von Leichtbaukonzepten zunehmend Verwendung findet. Im Clinchpunkt werden die zu verbindenden Bleche so verformt, dass sie sich verhaken; vergleichbar mit dem üblichen Druckknopf-Prinzip. Diese Verhakung, fachmännisch „Hinterschneidung“, bestimmt die Qualität des Clinchpunkts. Der Materialanteil, der diese Hinterschneidung ausbildet, ergibt sich aus der Dicke der beiden Bleche. Beim Clinchen werden die Bleche also dünner. Die Blechdicke, fachmännisch „Bodendicke“, im Clinchpunkt ist die qualitätscharakterisierende Messgröße. Das im IZFP entwickelte Prüfgerät erlaubt die schnelle und zerstörungsfreie Bestimmung der Bodendicke im Clinchpunkt. Das Prüfgerät nutzt das bekannte Wirbelstrom-Mehrfrequenzverfahren. Nach Kalibrierung des Geräts ermöglicht es die quantitative Bestimmung der Bodendicke in Al-Blechen, austenitischen und ferritischen Stahlblechen.

Der Stand des Fraunhofer IZFP ist auf der Sonderausstellung QTI auf der „Schweißen und Schneiden“ vom 12. – 17. September 2005 in Essen, Halle 4, Stand 4-09M, zu finden.