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Vortrag

Gleichzeitige Bestimmung von Eigenspannung und Härte bei variabler Mikrostruktur mit Hilfe skalierter Barkhausenrausch-Amplitude als Funktion des Magnetisierungsfeldes

Dienstag (03.12.2019)
16:50 - 17:10 Uhr

Anliegen des Vortrages ist es, ein neues Konzept zur gleichzeitigen Bestimmung von Eigenspannung und Härte für industrielle Stahlkomponenten mit gleichzeitigen Eigenspannungs- und Gefüge-Änderungen an verschiedenen Bauteilpositionen vorzustellen. Dieses Vorgehen wird z.B. bei der Prüfung von umgeformten- oder geschweißten Bauteilen, von bearbeiteten Oberflächen, von Gusswerkstoffen und von ermüdungsgeschädigten Bauteilen benötigt. Die Lösung dieser Aufgabe erfordert gewöhnlich aufwändige, zeit- und kostenintensive Kalibrier-Versuche. Für diese Fälle sind neue Ansätze gefragt, denn entweder sind die Industriekunden nicht bereit, Zeit und Geld für die Kalibrierung aufzuwenden, oder aber Referenzmaterialien sind für die Kalibrierung nicht verfügbar. Das neue Konzept beruht auf einem Skalierungsalgorithmus für die gemessenen Barkhausen-Rauschamplituden BRA(H) in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetisierungsfeldes H. Unter Verwendung der Ergebnissee für alle Messstellen mit unterschiedlicher Spannung und Mikrostruktur werden die Barkhausen-Rauschamplitudendaten sowie die Feldstärken skaliert, um Hochlaufkurven X*BRA(Y*H) mit nur einem einheitlichen Kreuzungspunkt bei der Magnetisierungsfeldstärke H* zu erhalten. Unterhalb dieses Feldes (H < H*) nimmt die skalierte Amplitude proportional zur mechanischen Belastung zu, aber für H > H* haben die Amplituden ein inverses Verhalten. Für einen optimal gewählten Arbeitspunkt HAP stehen dann die Kenngrößen X*BRA(Y*HAP) zur Ermittlung der Eigenspannungen zur Verfügung. Der Kenngröße X kann als ein Maß für die Veränderung der Mikrostruktur, z.B. hervorgerufen durch unterschiedliche Härte, verwendet werden. Zusätzlich kann die Kenngröße Y benutzt werden, um die Veränderungen der Koerzitivfeldstärke zu bewerten. Mit den abgeleiteten Kenngrößen werden anschließend mit Hilfe eines Autokalibrierverfahrens die Werte der gesuchten mechanischen Größen Eigenspannung und Härte ermittelt. Zu diesem Zweck werden physikalisch sinnvolle Kalibrierfunktionen vorgeschlagen. Die Parameter dieser Funktionen werden durch das Verfahren der kleinsten quadratischen Anpassung unter Verwendung aller skalierten Messwerte ermittelt. Das neue Konzept wird anhand eines Biegeversuches demonstriert und auf die Inspektion einer geschweißten Platte sowie einer Kurbelwelle angewendet. Referenzmessungen mit Hilfe der Neutronendiffraktion und mechanischer Härtemessungen werden zur Validierung herangezogen.

Sprecher/Referent: