Die dem Radial-Axial Ringwalzen inhärente Instabilität, hervorgerufen durch die synchrone und stetige Umformung in zwei gegenüberliegenden Walzspalten, kann ein Ansteigen des Ringes im Radialwalzspalt zur Folge haben. Dieses Klettern des Ringes geht mit einer deutlichen Verformung des Querschnittes und der hohen Auftrittswahrscheinlichkeit eines Höhenschlages einher. Die konventionelle Anlagensensorik ist nicht in der Lage, ein Ansteigen des Ringes zu erfassen, sodass in der industriellen Praxis Bearbeitungszugaben auf den Ring aufgeschlagen werden. Diese Materialzugaben bergen jedoch eine Verminderung der Ressourcen- und Kosteneffizienz und stehen der anzustrebenden Vision einer endkonturnahen Fertigung entgegen. Daher fokussiert die vorliegende Arbeit die automatisierte Detektion des Ringkletterns und eine darauf aufbauende automatische Stabilisierung des Ringwalzprozesses.
Aktualisiert: 2021-01-21
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In der industriellen Herstellung radial-axial gewalzter Ringe ist die Verwendung von Bearbeitungszugaben zur Kompensation von Formfehlern und Prozessunsicherheiten üblich. Neben den Kosten für den erhöhten Materialbedarf fallen zusätzliche Kosten für die spanende Entfernung der Bearbeitungszugaben an. Daher bietet sich zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit die schrittweise Reduktion der Bearbeitungszugaben an. Eine solche Reduktion erfordert allerdings den Einsatz eines Messsystems, welches gewalzte Ringe im warmen (T>750 °C) Zustand vermisst, um auf etwaige Abweichungen zur gewünschten Fertigringgeometrie mit einer angepassten Walzstrategie für weitere Ringe reagieren zu können.
Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde daher ein Messsystem zur Beurteilung von radial-axial gewalzten Ringen im warmen Zustand entwickelt und experimentell erprobt. Das Messsystem umfasst drei Module, die je nach Einsatzzweck auch separat verwendet werden können. In Modul I wurde ein Algorithmus zur Positionierung der Kamera und zur optischen Messung von Außendurchmesser und Unrundheit eines Ringes entwickelt. Modul II umfasst die thermografische Messung der Oberflächentemperatur sowie die Simulation der Temperaturverteilung im Ringquerschnitt während des Radial-Axial Ringwalzens. Durch die Kombination der in den Modulen I und II erhobenen Daten kann in Modul III die Abkühlphase des Ringes unter Berücksichtigung aller temperaturbeeinflussenden Effekte simuliert werden. Das Ergebnis dieser Simulation ist die Prognose des Außendurchmessers nach Beendigung der Abkühlphase. Bevor die erfolgreiche Validierung des gesamten Messsystems anhand von Walzversuchen mit variierenden Fertigringgeometrien durchgeführt wurde, sind die Teilfunktionen der drei entwickelten Module separat validiert worden.
Aktualisiert: 2019-12-12
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