Erfahrungsbericht WIAP MEMV 2013
|
Erfahrungsbericht Metall entspannen mit Vibration aus der Schweiz 2013
Wiap Metall entspannen mit Vibration seit 1981
Erfahrungsrückblick 1981 bis 2013 = 32 Jahre WIAP Metallentspannungsanlagen Sven Widmer, Iris Widmer, Hans-Peter Widmer, November 2013 r9
Erfahrungsbericht WM820
INHALTSVERZEICHNIS 1a. Einführung 1b. Photo Infos 2. Warum der Schweissverzug 3. Technische Herausforderungen 4. Rückblick 5. Heutiger Stand der WIAP LC Anlagen 6. Zeitvorteil beim entspannen mit Vibration 7. Vibrieren beim Schweissen 8. Anwender Informationen 9. WIAP eigene Maschinen vibrationsentspannt 10. Das WIAP DK 20 Datenkommunikations Gerät 11. Metall entspannen mit Vibration 2013 12. Materialunterschiede 13. Andere Geräte Hersteller 14. Glüh Arten, wohin gehört das Vibrieren 15. Schlusswort
1a Einführung
Eigenspannungen sind innere Spannungen, die dadurch im Gleichgewicht sind, dass sich aneinander angrenzende Bauteilen, Zug und Druckspannungen vorliegen. Ihnen werden aber die äußeren Belastungen überlagert, womit die äußere Tragfähigkeit empfindlich verringert werden kann. Darum ist der Wunsch, Spannungsarme Werktücke zu haben auch erklärbar. Metalle sind fest und gleichzeitig verformbar. Metalle bestehen aus Atomen in einer regelmässigen Anordnung, einem Kristallgitter. Damit sich die Form eines Metalls dauerhaft ändert, müssen sich die Atome so gegen-einander verschieben, dass Atome, die vorher benachbart waren, hinterher etwas verändert sind. Das Metall entspannen mit Vibration erwirkt diese Verschiebung sanft und gleichmässig über das gesamte Werkstück. Es ist ein Verfahren, welches in vielen Fällen das Spannungsarmglühen ersetzt. Es kann als Zwischenstufe vor dem Spannungsarm Glühen platziert werden. Vorwiegend ein ideales Verfahren für Schweisskonstruktionen im Maschinenbau, Werkzeugmaschinenbau, Anlagenbau, rostfreie Schweisskonstruktionen, Druck- und Vacum Behälterbau, sowie vieles mehr.
Viele Versuche zeigten, dass das Vibrationsentspannen eine hervorragende Alternative zum Spannungsarmglühen ist. Die WIAP hat viele eigene Werkzeugmaschinen gebaut, welche im hundertstel Millimeter präzis arbeiten müssen. So konnten auch viele eigene Test‘s gemacht werden. Für die WIAP ist es heute ein wichtiger Grund, dass das Metall entspannen mit Vibration beim komplizierten Maschinenbau diesen massiv erleichtert hat. Es konnten Tage bei den Terminen eingespart werden und damit auch viel Geld. Mit metallographischen Untersuchungen, sowie Neutronendiffraktometrie waren die Testresultate nicht so eindeutig, wie mit der Messmethode Röntgendiffraktiometrie. Hier wurde festgestellt, dass ein Spannungsabbau von ca. 25 % beim Vibrations-entspannen, wie auch dem Vibrieren während dem Schweissen erreicht werden konnte.
Das Röntgendiffraktiometer wird verwendet, um die Kristallographie, Kristallstruktur Analyse zu machen. Eigenspannungen sind mechanische Spannungen, die in einem Körper herrschen. Mit Eigenspannungen verbunden sind auch Verformungen, z.B. Verzug beim Schweissen.
Thermisch induzierte Eigenspannungen können dadurch entstehen, dass sich der Rand und der Kern eines Werkstückes nach entsprechender Erwärmung unterschiedlich abkühlen. Durch die schnellere Abkühlung der randnahen Bereiche kann es da zu Zugspannungen durch inhomogene Abkühlung kommen. Nach erfolgtem Temperatur-ausgleich zwischen Schweissnaht und Werkstück kommt es dann zur Bildung von Druckeigenspannungen, vorwiegend im Randbereich. Der dadurch abgekühlte Kern ist zu kurz, die Materialdifferenz wird durch plastische und elastische Dehnung der Stelle 1 gegenüber der Verkürzung der Stelle 2 ausgeglichen und das sind die entsprechenden Spannungen, welche durch Spannungsarm glühen oder Vibrieren reduziert werden können.
Die Messung von Eigenspannungen sind messbar zerstörungsfrei und zerstörend.
Zerstörungsfreie Messmethoden sind z.B. Röntgenographische Eigenspannung-messung. EBSD. Hiermit wird die Verspannung des Metallgitters infolge der herrschenden Spannung ermittelt. Dieses Verfahren ist jedoch nur auf die oberflächennahe Zone begrenzt. Bei Stahl liegt die Informationstiefe im Bereich einiger Mikrometer.
Eigenspannungsmessungen mittels Neutronen erlauben grössere Eindringtiefen. Unser Verfahren Metall entspannen mit Vibration kann auch die Resultate nachweisen, dies zeigt die jahrelange Praxis.
Zugeigenspannungen an der Oberfläche wirken sich negativ aus auf die Dauerfestigkeit eines Werkstückes.
Das Vibrationsentspannen erfolgt in den ersten 10 Minuten des Vibrationsprozesses, wie sich die im obersten Mikrobereich liegenden Spannungen in Kürze abbauen. Jedoch auch tiefer liegende Spannungen, schwer messbar mit der zerstörungsfreien Messmethode werden durch die Vibration verändert. Also Atome mit Vibration bewegt werden.
Es ist zu beachten, dass die Schweissstelle mit ca. 3200° konfrontiert ist und der danebenliegende Werkstoff mit tiefer Temperatur etwas anders will. Was passiert denn da? Es gibt enorme Werkstückverspannungen, die wir mit Vibration reduzieren, als Alternative zum Spannungsarm glühen.
1b. Photo Infos WIAP Vibrationsentspannen
Rostfreier Behälter eines Schweizer Kunden beim Vibrationsentspannen.
Dünnwandige, grosse Schweisskonstruktion wird in der Zentralschweiz mit Vibration entspannt, 2012.
Deutscher Grosskonzern entspannt in China in der eigenen Produktion alle Teile mit Vibration.
Schweizer Grosskonzern entspannt seit Jahrzehnten alle rostfreien Schneckenwellen mit Vibration. Bei Wellen sind die Aufspannvorrichtungen etwas komplizierter.
Schweizer Maschinenhersteller entspannt 12 Meter Werkstücke. Das Besondere, diese Werkstücke wurden mit Wärme gerichtet. Das heisst, lokal erwärmt, damit sie gerade wurden. Der Verzug war vorher viele mm. Ohne Vibrations entspannen verzieht sich das Werkstück nach dem Bearbeiten. Mit Vibrations entspannen ist der Verzug um das Mehrfache weniger.
Walzen eines Schweizer Kunden, die aus mehrfachen Schichten geschweisst und danach hartverchromt werden und im tausendstel rund laufen sollten. Auch das Hartverchromen verursacht einen Verzug, der die hochpräzise Walzenherstellung massiv erschwert; respektive auch verteuert.
2. Warum der Schweissverzug
Vorwiegend bei Schweissteilen, welche kalt geschweisst werden, werden durch die hohe Schweissnahttemperatur von ca. 3200° das Werkstück in viele Richtungen bewegt. Dies verursacht unkontrollierbaren Verzug. Wärme einbringungsabhängig wird bewegt. Je nach Schweissplan Erstellung kann dies jedoch auch noch beeinflusst werden. Auch werden Werkstücke bei vielen örtlichen Schweissungen, darauffolgend durch die ungleich verteilte Hitze wieder gerade gerichtet. Oft mit Wärme oder mit mechanischem Bewegen, was jedoch zusätzliche, neue grosse Spannungen in den Werkstücken hinterlässt. In der Regel, wird durch ein thermisches Glühen oder durch das Metall entspannen mit Vibration diese Spannung stark reduziert wird.
3. Technische Herausforderungen
Da im Werkzeugmaschinenbau bei Spindellager mit einer Lebensdauerschmierung eine Laufzeit von 20‘000 Stunden erwartet wird, haben wir diese Zielvorgabe auch angestrebt. Indem der Erreger gebaut ist wie eine Werkzeugmaschinenspindel. Robust und ausgelegt für Überlast.
Die robusten Schraubzwingen, welche die WIAP herstellt, sind nötig, damit keine Schwankungen bei den Protokoll Messergebnissen auftreten. Die Erreger Anklemmung an unbearbeiteten Stellen am Werkstück erfordert eine starke Klemmung. Vor allem dann, wenn die kritische Drehzahl erreicht wird und auf die überkritische Drehzahl zugesteuert wird, muss der Erreger sehr starr mit dem Werkstück verbunden sein, damit die Zone der kritischen Drehzahl sicher überfahren werden kann. In der Regel entspannt die WIAP im überkritischen Drehzahlbereich. Es muss dadurch immer über den kritischen Drehzahl Bereich gefahren werden. Eine zusätzliche Erreger Grundplatten Andrückung verbessert das Aufspannen auf unbearbeiteten Flächen.
4. Rückblick Metall entspannen mit Vibration
Wir arbeiten mit dem Verfahren seit 1981. Seit 1983 bauen wir eigene Wiap Entspannungsanlagen. Die erste Wiap LC Anlage war die WIAP LC Typ A. Später wurden weitere Entwicklungen gemacht. Heute sind wir beim Typ D. Schon vor über 20 Jahren wurde auch die erste 50 Tonnen Anlage gebaut. Erweitert wurden in den letzten Jahren immer die Elektronik, integrierte PLC usw. Jahrelanges Entspannen, auch mehrere Tausende Lohnarbeitseinsätze, vorwiegend in der Schweiz, haben immer wieder Erneuerungen in die nächste Generation der Geräte gebracht.
5. Heutiger Stand der WIAP LC Anlagen
Die meist gebaute WIAP Entspannungs-Anlage ist die LC 20. Ausgelegt für ein maximales Werkstückgewicht von 20 Tonnen. Auch die LC 50 für 50 Tonnen und die LC 05 für 5 Tonnen Anlage wurden bereits geliefert. Die LC 100 (100 Tonnen) und LC 200 (200 Tonnen) Anlagen sind in der Fabrikation. Damit auch mit den grossen Anlage kleinere Werkstücke entspannt werden können, werden die Anlagen heute auch kombiniert. Ein LC 50 kann ebenfalls mit einem LC 05 laufen gelassen werden. Am Steuergerät wird mit einem Wahlschalter festgelegt, welcher V-Erreger eingesetzt wird. 5 Tonnen, 20 Tonnen oder das 50 Tonnen Gerät.
Im Jahr 2011 wurde das neue Datenkommunikations Gerät WIAP DK20 entwickelt, welches alle Daten automatisch über Wireless an den PC überträgt. Diese Erweiterung hat die Protokollierung stark vereinfacht. Vor allem bei den Neuanwendern und für die Qualitätssicherung. Bis 2011 haben jedoch alle WIAP Kunden das System der manuellen Protokollierung der WIAP LC Anlage angewendet. Auch dieses System hat sich Jahrzehnte mit den WIAP Anlagen bewährt. Das neue WIAP DK 20 ist auch für die Nachrüstung bereits gelieferter Anlagen vorgesehen.
Der LC 20 Erreger entspannt ein Wiap Maschinenbett.
Ein Wiap Grossmaschinenbett mit 8 Führungen wird mit Vibration entspannt.
6. Zeitvorteil beim Entspannen mit Vibration
Wenn heute Abend ein Maschinenbett fertig geschweisst wurde, kann es am anderen Morgen mit Vibration entspannt werden. Folgend unsere Erregertabellen:
7. Vibrieren beim Schweissen
Versuche zeigten auch, dass Vibrieren während dem Schweissen auch eine Variante ist, welche zu einem guten Resultat führt. Hier kann in einem tieferen Hertzbereich erregt werden, weil das Werkstück längere Zeit in Erregung ist.
Vor kurzem hat eine Hochschule eine Untersuchung gemacht und bestätigt, dass sich der Verzug, wenn während dem Schweissen vibriert wird, um ca. 25% verringert. Es wird bei der Anwendungsart in einer tieferen Frequenz entspannt. Auch hier wird, durch die lokalen Temperaturschwankungen, eine Restspannung erst nach dem Abkühlen und dann noch einmal mit Vibrationsentspannen besser beseitigt werden können.
8. Anwender Informationen:
9. WIAP eigene Maschinen vibrationsentspannt
Die WIAP baute 4 grosse CNC-Drehmaschinen WIAP DM4C. 2 produzieren in der Schweiz, 2 produzieren in Afrika, in Angola. Sonderkonstruktionen, d.h. Sondermaschinen wurden mehrere für Grosskonzerne gebaut. Das Vibrationsentspannen war ein Hauptgrund für kurze Lieferzeiten. Die Kosten und der Termin. Auch bei den Vertikal Drehmaschinen WIAP DM2V mit obenhängendem Spindelstock wurden alle Schweisskonstruktionen nur mit Vibration entspannt.
Ein Schweizer Kunde bestellte 1997 eine Grossdrehmaschine WIAP DM4C; Gewicht 24 Tonnen. Das Maschinenbett alleine 13 Tonnen. Nebst dem Bett wurden noch 16 weitere Bauteile mit Vibration entspannt.
|
Ein Schweizer Kunde bestellte solche Maschinen WIAP DM2V für die Serienfabrikation eines lichtensteinischen Grosskonzern. In der Maschine sind 12 Bauteile, die mit Vibration entspannt wurden, nebst dem Maschinenbett.
Dieses Diplom wurde ausgestellt an der Internationalen Erfindermesse in Genf für das Vibrationsdämmende Verfahren für Werkzeugmaschinen, die im Zusammenhang mit Metall entspannen mit Vibration stehen. Patente, die in der Sache erstellt wurden, sind mit dem Verfahren: „Metall entspannen mit Vibration“ verbunden.
Diplome an der Internationalen Erfindermesse in Genf 4 x 1994 und 2 x 1996
Patentschrift Deutschland. Ein Bestandteil der Patentschrift 42 30 103 ist Metallentspannen mit Vibration.
Patentschrift S 10. Das WIAP DK 20 Datenkommunikations Gerät
Das Daten Kommunikationsgerät WIAP DK20 wurde im Jahr 2012 realisiert und hat folgende Funktion: Es ermittelt beim Entspannungsprozess die Veränderung während dem Entspannungsprozess.
Es hält den Status fest ca. 2 Minuten nach dem Beginn des Entspannungs-prozesses vom unterkritischen oder bevorzugt, überkritischen Punkt. Da der Datenerfassungspunkt beginnt, wenn 30 Sekunden keine Regulierung mehr erfolgt, wird noch einmal eine Drehzahl Nachregulierung gemacht, es beginnt der Prozess noch einmal von vorne. Der heutige Ablaufprozess der Anlage ist eingestellt auf die jahrelangen Erfahrungswerte unserer Lohnarbeits Aufträge und Eigenprojekte, die wir seit 1981 ausführen.
Kurz vor dem Vibrationsende wird in der Regel nach 30 Minuten der Wert noch einmal ermittelt, dann wird der ganze Ablauf festgehalten, durchkalkuliert und auf dem Datenkommunikations Gerät mit den Anzeigeleuchten den Wert der Metallentspannung angezeigt. Es zeigt an, mit einer Leuchtanzeige, ob ein guter, mittlerer oder schwacher Entspannungsprozess erfolgt ist. Dies ist vor allem wichtig, dass der Operateur nicht selber entscheiden muss, ob eine Entspannung erfolgte oder nicht. Dies ist vorwiegend für die Qualitätssicherung wichtig.
WIAP DK 20 Gerät, Datenkommunikation Zudem wird der Wert in einer Excel Tabelle hinterlegt, über Wireless auf dem Laptop gesendet, welcher auch während dem ganzen Entspannungsprozess immer mit dem WIAP LC Gerät verbunden ist und auch alle Daten und Veränderung festhält. Auch auf der zusätzlichen Excel Tabelle wird die Berechnung mit dem Resultat, guter Entspannungsprozess, mittlerer Entspannungsprozess oder schwacher Prozess noch separat ausgewiesen. Die Werkstück-, die Zeichnungsnummer und andere Daten werden auf dem Excel Formular eingetragen. Hier ist die WIAP Metallentspannungsanlage einen Schritt nach vorne gegangen, zugunsten der zukünftigen Qualitätssicherung.
WIAP Entspannungskonzept mit Vibration
Musterprotokoll vom WIAP DK 20
Eine Besonderheit beim Vibrationsentspannen ist, dass ein Werkstück gleichmässig erregt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, wenn der Werkstückbezoge Schwingungsknoten nicht mittig liegt. Das heisst, der Erreger nicht in der Mitte oder aussen angebracht wird, sondern nach dem 1/3 – 2/3 System. Dadurch kann das Werkstück gleichmässig über die kritische Drehzahl gebracht werden, um überkritisch Drehzahl Bereich Metall entspannen zu können. Mit einem Modal Analysegerät kann der Punkt auch genau ermittelt werden. Doch die über 30 Jahre Erfahrung der Wiap zeigt, dass dieses 1/3 zu 2/3 Prinzip das Modal Analysegerät erspart. Die Erregung erfolgt über einen Schwingungsknoten. Diese sind je nach Material und Steifigkeit des Werkstückes unterschiedlich. D.h die kritische Drehzahl kann desshalb im Hertzbereich von 50 Hz bei leichten Konstruktionen bis 60 Hz bei steifen Konstruktion liegen. In der Regel ist anzustreben, dass die Geräusche 90 db nicht überschreiten. Bitte darauf achten. Wenn der G Wert 8 überschreitet. (100 mV = 1 G) oder die dB über 90 ansteigen. Verkleinere mit der Exzenterscheibe die Erregermasse. Jedes Werkstück hat in der Regel 3 kritische Drehzahlen, über die erste kann ohne Probleme darüber gefahren werden. Die zweite, je nach Steifigkeit des Werkstückes auch noch, doch dann vor der Dritten kritischen Zone kann bei sehr steifen auch diese noch überfahren werden und überkritisch entspannt werden. Bei leichten Konstruktionen soll die 3. kritische Zone nicht überfahren werden. Bei steifen Konstruktionen liegt der Hertz Bereich bei der Vibratiosnenstpannung 80 - 100 Hertz. Bei normalen Konstruktionen 55 – 70 Hertz. Sehr wichtig, der Erreger muss mit vielen Tonnen geklemmt sein, dass keine Daten Verfälschung den Prozess stört. Oder, dass, wenn der Eigenresonanz Punkt d.h. sich eine Resonzanzkathastrophe andeutet, muss der Erreger starr, unlösbar, mit voller Kraft, mit dem Werkstücke verbunden sein, dass das Werkstück abgehalten wird in die Resonanz-kathastrophe zu gelangen. Es soll beachtet werden, dass der Erreger mit seinen Tonnen die einfliessen lässt, vor allem auch auf die Querkräfte einen grossen Einfluss hat. Daher ist die Klemmkraft der Schraubzwinge ca. 10 x mehr klemmen muss, als die Querkraft in der Lage ist einzubringen. Zudem soll beachtet werden, wenn Vorzeichen einer Resonanzkathastrophe aufkommen, ist es sehr wichtig, dass auch einige über die normale Querkraft die Schraubzwingen klemmen können. Nur so ist das Werkstück unter Kontrolle des Operateurs und nicht der Operateur unter der Kontrolle des Werkstückes.
Es soll darauf geachtet werden, dass beim Hochfahren eines Entspann-prozesses ca. 3 kritische Zonen durchfahren werden. Es kommt zu unterschiedlichen Biegeschwingungen während dem Hochfahrprozess. Es gibt variierende Schwingungsbäuche und zwischen den Anregungspunkten überlagern sie sich auch. Mit dem Erreger werden gerade und ungerade Schwingungsbäuche erzeugt. Liegt eine gerade Anzahl Schwingungsbäuche vor, wird die Eigenresonanz Zone nicht angeregt. Harmonische Schwingungen sind Schwingungen mit einem sinusförmigen Schwingungsgverlauf. Mit dem Vibrationsentspannen wird auch ein harmonischer Schwingungs Verlauf gesucht und erwirkt. Ihr Verlauf ist häufig eine sehr komplizierte, periodische Funktion der Zeit. Ein nicht entspanntes Werkstück benötigt mehr Schwingungs Erreger Energie, nach ca. 10 Minute Laufzeit reduziert sich die Leistungsaufnahme des Erregers um einige %, auch der G Wert die Amplitude/Beschleunigung wird reduziert. Das Systems schwingt also mit der Frequenz der anregenden Kraft. Ist diese Frequenz sehr viel kleiner als die Eigenfrequenz des Systems, folgt es der äusseren Kraft ohne Phasenverschiebung. Bei sehr hohen Frequenzen schwingt das System und die äussere Kaft hingegen Gegenphasig. Und im Bereich der Resonanz.
Dank der feinen regulierbaren Einstellung des Erregers kann dieser Kritische Punkt immer innert Bruchteilen einer Sekunde überfahren werden und dadurch eine Resonanz Katastrophe umgangen werden. Es erfordert jedoch eine ständige Aufsicht eines Operateurs einer Anlage, vor allem bei neuen Bauteil Serien. Wenn immer dieselbe Werkstücke gemacht werden, kann eine lockere Beobachtungsart zugelassen werden. Zu beachten ist: Bei langsamer Anregung mit dem Erreger folgt das System der äusseren Kraft. Bei schneller Anregung schwingt es gegenphasig und oft auch im Resonanzfall. Zu unterscheiden sind freie und erzwungene Schwingungen und unser System, Metall entspannen mit Vibration erwirkt ein letzeres und mit dem System findet ein Spannungsabbau statt, der durch den kleineren Energie Aufwand zwischen dem vor und nach dem Vibrationprozess erkennbar ist. Sowie die Amplitude resp. Beschleunigung ist grösser bei einem verspannten Werkstück und nach kurzer Zeit reduziert sich diese Werkstück Verspannung oft um einige Prozente, was auch die Bestätigung ist, dass ein Spannungsabbau erfolgt ist.
11. Metallenstpannen mit Vibration 2013
Bezogen auf das Gewicht des Werkstückes, führt das
Vibrations Verfahren hinein in eine hohe Amplitude und
niederfrequenzierenden Schwingungen für einen fest bestimmten Zeitraum. Dies
beseitigt Restspannung ohne Verformung oder Veränderung der Zugfestigkeit,
Streckgrenze oder Ermüdungsbeständigkeit und das statische Gleichgewicht
wird wieder hergestellt.
Niederfrequente Schwingungen hoher Amplitude führen
Energie ins Werkstück und sind sehr effizient in der extrem starken Abnahme
resp. Verkleinerung der Schwingungsbäuche. Eigenspannungen in
metallischen Werkstücke und den Schweissnähten. Die Vibrations
Entspannungsanlage besteht üblicherweise aus einem stabilen V Erreger
(Vibrator) mit verstellbarer, stufenloser einstellbarer Geschwindigkeit und
stufenlos einstellbarem zweiteiligem Erreger, der von 0% bis 100 %
einstellbar ist. Der Erreger muss sehr gut, spielfrei fest am Werkstück
befestigt werden. Der Erreger wird am Steuergerät angeschlossen. Auch am
Werkstück befestigt wird ein Beschleunigungsaufnehmer, der die Schwingungen
erkennt und er sendet ein Signal an das Steuergerät WIAP LC, das die
kritischen Punkte ermittelt und auf einer Anzeige angezeigt. Mit dem DK 20
wird auch auf der Excel Tabelle und im Lap Top angezeigt. Danach auf der
Excel Tabelle. Wenn das Steuergerät und der V Erreger (Vibrator) mit einem
Lap Top mit Drucker ausgestattet ist, kann eine Tabelle erstellt werden. Auf
dem Protokollblatt wird der Werkstückname, Operateur Name, Datum, Zeit,
Zeichnungsnummer, sowie die Einstellung des Exzenter d.h. die % Stufe und
allen weiteren nötigen Angaben festgehalten.
b) Der Erreger ist direkt mit dem Werkstück verbunden, um die gesamte erzeugte Energie auf das Werkstück zu übertragen.
c) Der V Schwingungserreger soll mit guten, robusten
Verbindungslementen am Werkstück verbunden werden.
12. Materialunterschiede
Für ferritischen oder austenitischer Stahl sind unterschiedliche Charakteristiken noch in der Auswertung und werden noch formuliert. Baustahl Konstruktionen. Rostfreie Konstruktionen wurden von uns bis heute am meisten angewendet.
13. Andere Gerätehersteller
Es gibt einige Hersteller von Vibrations Entspannungsanlagen. Stark etabliert hat sich dieses Geschäftsfeld in den Vereinigten Staaten. Schon aus den 30-er Jahren sind Abhandlungen über das Thema zu finden. Da sich auch die Luftfahrt und Rüstung intensiv damit beschäftigt, zeigt, dass das Verfahren einen guten Zweck erfüllt ist. Viele Maschinenhersteller oder Anlagenbauer erkannten, dass das Vibrationsentspannen eine Alternative zum Glühen ist. Auch von der Kostenseite führt kein Weg am Metall entspannen mit Vibration vorbei. Es ist auch gut, dass es heute mehrere Vibrations Entspannungsanlagen Hersteller gibt. Ein guter Wettbewerb fördert die Technik und gibt generell auch Vertrauen in dieses, heute zukunfsträchtige Verfahren. Es gibt heute einige Vibartions Entspannungs Anlagenhersteller aus den USA, Russland, China, Indien, Rumänien und natürlich wir aus der Schweiz / Europa, mit Erfahrung seit 1981. Es gab früher Schweizer Präzisionsteile Hersteller, die uns informierten, dass sie früher Ihre 15 Meter langen Werkstücke vor dem fertig Bearbeiten auf dem Eisenbahnwagen in der Schweiz herum fahren lassen mussten. Nur so hatten sie die Sicherheit, dass sich nach dem Fertigbearbeiten nicht durch den Verzug die tausendstel Toleranz auch eingehalten werden konnte. Da diese Vibrations-einbringung unkontrolliert war, war es notwendig, diese Ware mehr als drei Monate auf Eisenbahnwagen in der Schweiz herum fahren zu lassen.
14. Glüharten, wo gehört das Vibrieren hin
Das Metall entspannen mit Vibration erfüllt nicht alle Aufgaben der Thermischen Behandlung. Es beseitigt keine harten Stellen in einem Werkstück.
Beim kaltgezogenen Material die oberste Schicht, welche im Mikro Bereich liegt, kann nicht beseitigt werden.
Das Metall entspannen mit Vibration ist ein Verfahren, das in vielen Fällen das Spannungsarm glühen ersetzt resp. ergänzt. Es ersetzt nicht das Rekristallisationsglühen und Normalglühen oder Diffusionsglühen.
Hier eine Information über diese genannten Glüharten / Vibrationsentspannen.
Metall entspannen mit Vibration. Es wird 30 Minuten mit Vibration über dem zweiten oder dritten kritischen Punkt bei ca. 50 bis 100 Herz Vibrations-entspannt, in der Regel, nicht über 8 G. Das Werkstück muss auf Gummi liegen, um ohne Erregerdämfung arbeiten zu können. Es soll nur ein schwacher Knotenpunkt zugelassen werden, wenn nur mit einer Aufspannung vibriert werden soll.
Spannungsarmglühen findet bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 480 °C und 680 °C statt und bewirkt, dass Eigenspannungen des Werkstücks beseitigt werden, die durch mechanische Verformung oder Bearbeitung eingebracht wurden. Ansonsten sollen die Stahleigenschaften möglichst nicht verändert werden.
Rekristallisationsglühen versteht man die Wiederherstellung von Kristallit-formen, wie sie vor einer Kaltverformung vorgelegen haben. Hierzu wird das Werkstück auf Temperaturen knapp oberhalb der Rekristallationstemperatur gewöhnlich zwischen 550 °C und 700 °C aufgeheizt. Die Rekristallations-temperatur hängt von Material und Verformungsgrad ab.
Normalglühen von Stählen ist eines der wichtigsten Wärmebehandlungs-verfahren. Es zielt auf die Bildung eines feinkörnigen Gefüges von Kristalliten, die gleichmäßig über das Werkstück verteilt sind, ab. Bei Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt liegt die Glühtemperatur knapp unter 800 °C; bei Stählen mit geringem Kohlenstoffgehalt steigt die Temperatur für das Normalglühen bis auf 950 °C.
Diffusionsglühen dauert bis zu 2 Tage lang, findet bei recht hohen Temperaturen zwischen 1050 °C und 1300 °C statt und soll für eine gleichmäßige Verteilung von Fremdatomen im Metallgitter sorgen. Die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt die Ausbildung der Phasen und somit die Stahleigenschaften.
Glühmatten_Glühen
Rekristallisation Glühen wird nicht in der alten techn. Literatur gefunden. Hingegen findet man noch Worte wie Spannungsfrei glühen. D.h. es sind in den letzten Jahren viele neue Erkenntnisse dazu gekommen, dass kostenbewusster fabriziert werden kann.
Dass das Spannungsarmglühen und Rekristallisationsglühen kein Zunder gibt, zeigt den hohen Stellenwert die Nachbehandlung. Dass Metall entspannen mit Vibration angesiedelt wird vor dem Spannungsarm glühen. Es hat noch den enormen Vorteil, dass der Material Abhängige Temperatur Verlauf gar nicht beachtet werden muss. Wie das bei den beiden Verfahren Spannungsarmglühen und Rekristallisationsglühen nötig ist, heisst auch, dass das Vibrations-entspannen eine schnelle kostenbewusst Variante ist es einzusetzen.
15. Schlusswort
Metall entspannen mit Vibration als Alternative zu spannungsarm glühen? Ist dies der Weg, der viel Energie einsparen lässt? In den früheren Jahren gab es eine Grosszahl an Giessereien auf der ganzen Welt. Aus dem Grund wurden viele Grossserien hergestellt. Jedes Gussteil hat ja ein Modell benötigt, das auch immer einen hohen Betrag gekostet hat. Heute, im Jahr 2013 hat die Schweisstechnik viel verändert. Es wurden auch einige Giessereien geschlossen. Damit auch die Möglichkeiten ein Werkstück an vielen Orten spannungsfrei/ spannungsarm glühen zu lassen. Als das Vibrationsentspannen schon vor vielen Jahrzehnten erkannt wurde, war der Bedarf noch nicht so bewusst wie heute. Doch auch damals war es bewusst, dass grosse Konstruktionen nicht so ohne weiteres in ein Ofen getragen werden können. Jetzt kann diese Variante als Alternative genutzt werden. Auch, um nicht ein Werkstück oft Hunderte Kilometer auf der Strasse transportieren zu lassen, zum thermischen Entspannen. Dank der Protokollierung und der heutige Elektronik kann auch problemlos alles protokolliert werden, was auch die Qualitässicherung ermöglicht.
Metall entspannen mit Vibration ist ein hervorragendes System für Schweiß Konstruktionen, Zeitsparend, Kostensparend
Gerne stehen wir für weitere Auskünfte zur Verfügung.
Wir bedanken uns, dass Sie sich die Zeit nahmen, unsere Dokumentation zu lesen. Wenn Sie Fragen haben, bitte senden Sie uns ein Mail an wiap@widmers.info
Danke Gruss Sven_ Iris_ Hans-Peter Widmer
Hersteller und Vertrieb, Forschung und Untersuchungen, Konstruktion elektrisch und mechanisch, alles aus einer Hand
Industriestrasse 48L CH-4657 Dulliken Telefon: ++41 62 752 42 60 Telefax: ++41 62 752 48 61
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
