Zerstörungsfreie Qualitätsprüfung von Clinchverbindungen von Aluminium- und Stahlwerkstoffen
Ortwin Hahn, Frank Heimlich, Fritz Michel, Doris Regener
Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Clinchpunkten entwickelt und auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht. Ein wesentlicher Bestandteil der Untersuchungen war die Bestimmung der Bodendicke von Clinchpunkten („offline“, also nach erfolgtem Fügeprozess) bei einseitiger Zugänglichkeit. Zur Umsetzung dieses Ziels wurde zunächst die Ultraschalltechnologie herangezogen. Nachdem ein entsprechendes Ultraschall-Messsystem aufgebaut und an einfachen Blechen getestet wurde, sind Untersuchungen an Clinchproben durchgeführt worden. Dabei zeigte sich, dass ein Teil der angefertigten Clinchpunkte sehr dünne µ-Spalte im Bodenbereich zwischen den beiden Blechen aufweist, die anhand von Röntgenaufnahmen eindeutig nachgewiesen werden konnten. Da es für die Ultraschallwellen bei einer „offline“-Prüfung ohne größeren Anpressdruck nicht möglich ist diese µ-Spalte zu durchschallen, stellt das Verfahren keine prozesssichere Möglichkeit für eine Bodendickenmessung dar.
Daher wurde der Schwerpunkt der Untersuchungen auf wirbelstrombasierende Technologien gelegt. Die Wirbelstromtechnologie arbeitet unabhängig von den genannten µ-Spalten und verlangt, im Gegensatz zur Ultraschallprüfung, keine besonderen Maßnahmen zur Ankopplung des Sensors an das Fügeteil. Die mit dem eigenständig aufgebauten Sensor ermittelten Ergebnisse lagen im Toleranzband bisher üblicher Verfahren (mechanische Messung, Schliffbilderstellung) und können durch entsprechend angepasste Auswertegeräte noch weiter optimiert werden. Bislang ist das Verfahren jedoch nur für Aluminiumwerkstoffe einsetzbar, so dass an dieser Stelle weiterer Forschungsbedarf in Bezug auf Stahlwerkstoffe gesehen wird.
An der Anwendung sind insbesondere die beteiligten Klein- und mittelständischen Unternehmen (kmU) interessiert, wobei eine vom Projekt unabhängige Umsetzung der Ergebnisse geplant ist. Des Weiteren wurden Untersuchungen zur zerstörungsfreien Detektion von Rissen durchgeführt. Auch hier kam die Wirbelstromtechnologie zum Einsatz. Mittels einer ebenfalls eigenständig aufgebauten Rotiersonde konnten Risse und deren Position ermittelt werden. Dabei ist es gelungen auch Risse, die optisch mittels einer Sichtprüfung noch nicht wahrnehmbar waren, zu detektieren. Das Verfahren ist sowohl für Aluminium- als auch für Stahlwerkstoffe anwendbar. Die erzielten Ergebnisse können zur Fertigung weiterer Sensoren genutzt werden, wobei auch an dieser Stelle ein kmU an der Umsetzung der erzielten Ergebnisse interessiert ist.
