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2020
Journal Article
Titel
Potential of magnetic Barkhausen noise analysis for in-process monitoring of surface layer properties of steel components in grinding
Alternative
Potential der magnetischen Barkhausenrauschanalyse für die In-Prozess-Überwachung von Randzoneneigenschaften beim Schleifen von Stahlbauteilen
Abstract
Grinding processes are often the last step in the value-added chain of high-performance hardened steel components. However, thermo-mechanical loads which can take place during the process can have a detrimental effect on the surface integrity of ground parts, which are generally tested by post-process measurements. In the present study, two different approaches for an in-process inspection of the workpiece surface integrity were assessed using magnetic Barkhausen noise analysis during cylindrical grinding of hardened workpieces. The results showed that both measuring systems are able to detect changes in the surface state of workpieces in-process or directly after grinding in the grinding machine. After preparations to protect the sensors from influences during the grinding process, changes in the residual stress state and a decrease of hardness could be reliably detected. Due to constant contact conditions between sensor and workpiece a high reproducibility of the measurements was achieved.
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Schleifprozesse sind oft der letzte Schritt in der Wertschöpfungskette von Hochleistungsbauteilen aus gehärtetem Stahl. Thermomechanische Belastungen, die während des Prozesses auftreten können, können sich jedoch nachteilig auf die Randzoneneigenschaften der geschliffenen Teile auswirken, die in der Regel durch Post-Prozess-Messungen kontrolliert werden. In der vorliegenden Studie wurden zwei verschiedene Ansätze für eine In-Prozess-Überwachung der Randzone mittels magnetischer Barkhausenrauschanalyse beim Rundschleifen von gehärteten Werkstücken untersucht. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass beide Messsysteme in der Lage sind, Änderungen des Oberflächenzustandes von Werkstücken während des Prozesses oder unmittelbar nach dem Schleifen in der Schleifmaschine zu detektieren. Nach Vorbereitungen zum Schutz der Sensoren vor Einflüssen während des Schleifprozesses konnten Änderungen des Eigenspannungszustandes und eine Abnahme der Härte zuverlässig detektiert werden. Durch konstante Kontaktbedingungen zwischen Sensor und Werkstück wurde eine hohe Reproduzierbarkeit der Messungen erreicht.