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Einsatz der Thermografie zur zerstörungsfreien Prüfung von Clinchverbindungen

 
: Dilger, K.; Böhm, S.; Srajbr, C.; Neugebauer, Reimund; Kühn, T.; Leopold, U.
: Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. -EFB-; Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik -IWU-, Chemnitz; TU Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik

Hannover: EFB, 2008, XIX, 67 Bl.
EFB-Forschungsbericht, 287
ISBN: 978-3-86776-321-9
German
Report
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Im Rahmen des Forschungsvorhabens EFB-AIF Nr. 14.890 BG wurden die Möglichkeiten der aktiven Thermografie für die zerstörungsfreie Prüfung von Clinchverbindungen untersucht. Die thermografischen Prüfungen wurden an Clinchverbindungen ohne Schneidanteil mit geteilter und ungeteilter Matrize durchgeführt. Die projektrelevanten Blechwerkstoffe waren eine Aluminiumle-gierung (Ecodal TL 091) mit einer Dicke von t = 1,2 mm und eine Stahllegierung (DC 04 +ZE) mit einer Dicke von t = 0,8 mm.
Es wurden sowohl gleichartige als auch hybride Verbindungen der Werkstoffe gefertigt. Zur Bestimmung der charakteristischen Fehlerbilder wurden Grundlagenun-tersuchungen an einfach überlappten Ein-Punkt-Proben dieser Werkstoffe durchgeführt; die Feh-ler dabei mit parallel gefügten metallographischen Schliffen verifiziert. Die thermografische Prü-fung erfolgte mit unterschiedlichen Anregungsmethoden, die verwendeten Verfahren waren op-tisch (Laser bzw. Blitzlampe), induktiv und ultraschallangeregt.
Die Versuche ergaben, dass sämtliche projektrelevanten Thermografieverfahren die Detektion eines Großteils der Fehler (Halsrisse sowie Lateralversätze und Ermüdungen der Clinchwerkzeu-ge) gewährleisten. Für eine Messung der Bodendicke hat sich jedoch nur die Anregung mit Puls-Phasen-Thermografie als praktikabel erwiesen, obgleich die modulierte Laseranregung in diesem Fall einen höheren Fehlerkontrast ermöglichte, sich aufgrund des erheblichen Anlagenaufwandes aber als nicht effizient erwies. Die Detektierung der Fehler ist werkstoff-, fügesystem- und o-berflächenunabhängig möglich. Zur Validierung der Ergebnisse und zur Überprüfung von Szena-rien einer möglichen ZfP-Einheit wurden fehlerbehaftete Realbauteile hergestellt und geprüft.
Diese Untersuchungen ergaben, dass die induktiv angeregte Lockin-Thermografie das größte Potential für eine Umsetzung als ZfP-System für Clinchpunkte besitzt. Die Umsetzung einer fügeprozessintegrierten Online-Prüfung direkt an der Clinchzange ist, auch bei der möglichen Verwendung von ungekühlten Kameras, vor allem aufgrund der deutlich höheren Kosten im Vergleich zu einer üblichen Auswertung von Prozesssignalen, nicht konkurrenzfähig. Ein thermografisches Prüfsystem ist vorwiegend für stichprobenartige Offline-Prüfungen geeignet. Das Konzept für ein solches System wurde veranschaulicht und die charakteristischen Fehlerbilder und Prozessgrenzen zusammengefasst.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-88586.html