Körperschalldiagnose beim vorlochfreien Umformfügen

Die Untersuchungen zur Körperschalldiagnose beim vorlochfreiem Umformen haben gezeigt, dass mit Hilfe akustischer Verfahren, der Fügeprozess charakterisiert und Fehler an der Matrize bzw. in der Verbindung festgestellt werden können. Zunächst wurde der Fügeprozess aufgeklärt und der dabei auftretende Körperschall den einzelnen Fügephasen zugeordnet. Es wurden geeignete Körperschallsensoren und ein industrietaugliches Auswertesystem mit verschiedenen Schnittstellen und entsprechender Steuersoftware entwickelt. Zahlreiche Verbesserungen in der Messkette wurden realisiert, um die Störanfälligkeit zu verringen. Damit einhergehend wurden optimale Sensorpositionen für bestehende Systeme ausgewählt und Vorschläge für die konstruktive Integration der Sensoren unterbreitet. In den durchgeführten Messkampagnen wurden die Einflüsse auf den Körperschall beschrieben und eine Datenbasis für die Auswertealgorithmen geschaffen. Es wurde stichprobenartig neben dem Halbhohlstanznieten auch das Clinchen untersucht. Mittels Wavelet-Transformation wurde ein Vergleich zwischen den beiden Verfahren dargestellt und Zusammenhänge aufgezeigt. Weiterhin wurden die Grenzen der konventionellen Prozessüberwachung (Kraft-Weg-Verlauf) zur Erkennung von Verbindungsfehler aufgezeigt. Trotz großer statistischer Schwankung in den gewonnen Schallereignissen gelang eine Fehlerklassifikation, die eine Aussage über den Zustand der Matrize ermöglicht. Es wurden typische Matrizenfehler, wie Abflachung des Matrizendorns oder Umfangsfehler durch Bildung von Merkmalen in mehreren definierten Zeitfenstern festgestellt. Die zusätzlich prozessbedingt aufgetretenen Fügefehler, wie radiale Nietrisse, wurden mit zerstörungsfreien Prüfmethoden, wie Röntgen, Computertomografie und Ultraschallmikroskopie verifiziert.