-
Technisches Gebiet:
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung mindestens eines Blechteils in einer Blechteilefertigung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Hintergrund:
-
Qualitätsprüfungen, bei denen Materialkennwerte wir z.B. Festigkeitswerte eines Blechteils ermittelt wurden, werden in Blechteilefertigungsanlagen vorgenommen, um eine geforderte Qualität des aus dem Blechteil zu fertigenden Endprodukts zu sichern.
-
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2015 005 146 A1 ein Prüfverfahren und eine Prüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Ermittlung festigkeits- und/oder umformtechnisch relevanter Materialkennwerte eines zu prüfenden Blechbauteiles auf Basis des ebenen Torsionsversuchs.
-
Beschreibung:
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zeit- und kostenreduziertes Qualitätsprüfungsverfahren für mindestens ein Blechteil einer Blechteilefertigung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Qualitätsprüfung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
-
Es wird ein Verfahren zur Qualitätsprüfung mindestens eines Blechteils in einer Blechteilefertigung, insbesondere in einer Blechteilzuschnittanlage und/oder Blechteilumformanlage, vorgeschlagen. Vorzugsweise ist das mindestens eine Blechteil in einem Coil integriert, sodass das mindestens eine Blechteil noch als Meterware ausgebildet ist. Alternativ oder optional ergänzend ist das mindestens eine Blechteil in der Blechteilefertigung aus dem Coil geschnitten und/oder danach umgeformt. Bevorzugt ist das mindestens eine Blechteil eine Fahrzeugkarosseriekomponente und/oder eine Außenhaut einer Fahrzeugkarosserie. Bei der Fahrzeugkarosserie handelt es sich z.B. um einen PKW. Das Verfahren zur Qualitätsprüfung ist insbesondere flexibel in jedweder Blechteilfertigung einsetzbar, unabhängig davon, welches Endprodukt aus dem Blechteil gefertigt wird und/oder ob das Verfahren an dem Coil oder an dem geschnittenen und/oder umgeformten Blechteil angewandt wird.
-
Vorzugsweise wird zunächst ein Referenz-Blechteil bestimmt, anhand dem Referenzkennwerte gemessen und ermittelt werden. Insbesondere entspricht/entsprechen das Referenz-Bauteil und/oder dessen Referenz-Kennwerte einer geforderten Qualität im Rahmen der Qualitätsprüfung.
-
Im Rahmen des Verfahrens werden mechanische Kennwerte des Referenz-Blechteils ermittelt. Vorzugsweise handelt es sich bei den mechanischen Kennwerten um eine Zugfestigkeit, um eine Streckgrenze, um eine Elastizitätsgrenze, um einen Verfestigungsexponenten (n-Wert) und/oder um einen gemittelten Anisotropie-Wert (r-Wert) des Referenz-Blechteils. Insbesondere werden die mechanischen Kennwerte durch mindestens einen an dem Referenz-Blechbauteil durchgeführten Zugversuch ermittelt. Vorzugsweise wird jeweils ein Zugversuch in eine Richtung durchgeführt, die null Grad, 45 Grad und 90 Grad zu einer Walzrichtung des Referenz-Blechteils entspricht. Im Speziellen ist der gemittelte Anistopie-Wert aus einem Durchschnittswert der Zugversuche in den verschiedenen Graden gebildet.
-
Außerdem werden an dem Referenz-Blechbauteil ein Reibbeiwert, eine Blechdicke und eine Tiefungsfähigkeit als Referenzkennwerte ermittelt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reibbeiwert des Referenz-Blechteils um eine Coulombsche Reibung.
-
Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens mindestens ein Prüf-Blechteil bestimmt, an dem Prüfkennwerte gemessen und ermittelt werden, um die Qualität des mindestens einen Prüf-Blechteils zu überprüfen. An dem mindestens einen Prüf-Blechteil werden ein Reibbeiwert, eine Blechdicke und eine Tiefungsfähigkeit als die Prüfkennwerte ermittelt.
-
In einer bevorzugten Umsetzung des Verfahrens wird der Reibbeiwert des Referenz-Blechbauteils als ein erster Referenzkennwert durch eine Ölmengenmessung an dem Referenz-Blechteil ermittelt. Optional ergänzend wird der Reibbeiwert des mindestens einen Prüf-Blechteils als ein erster Prüfkennwert durch eine Ölmengenmessung an dem Prüf-Blechteil ermittelt. Insbesondere wird die an dem jeweiligen Blechteil angeordneten Ölmenge durch mindestens einen geeigneten Sensor gemessen und anhand der gemessenen Ölmenge der Reibbeiwert ermittelt. Dies erfolgt insbesondere bei konstanten Prüfbedingungen, wie z.B. bei konstanter Druckkraft, Geschwindigkeit, Rauheit des Prüf-Blechteils und/oder des Werkzeugs. Die Ermittlung erfolgt auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere Finite Elemente Methode-Simulationen (FEM-Simulationen), erstellen Wertetabelle, in der bestimmten ölmengen entsprechende Reibbeiwerte zugeordnet sind.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Blechdicke des Referenz-Blechteils als ein zweiter Referenzkennwert durch eine Blechdickenmessung an dem Referenz-Blechteil ermittelt. Optional ergänzend wird die Blechdicke des Prüf-Blechteils als ein zweiter Prüfkennwert durch die Blechdickenmessung an dem mindestens einen Prüf-Blechteil ermittelt. Die Blechdickenmessung kann z.B. durch eine Lasertriangulation oder durch andere geeignete Messverfahren, z.B. unter Verwendung von Tastern und Fühlern, durchgeführt werden.
-
Die Tiefungsfähigkeit wird insbesondere bei dem Referenz-Blechteil als ein dritter Referenkennzwert und bei dem mindestens einen Prüf-Blechteil als ein dritter Prüfkennwert durch einen Tiefungsversuch an dem jeweiligen Referenz-Blechteil und Prüf-Blechteil ermittelt. Bei einem Tiefungsversuch wird im Speziellen eine Verformbarkeit des jeweiligen Blechteils überprüft, indem mit einem Kugelstempel gegen dieses gedrückt und eine angewendete Kraft dabei solange kontinuierlich erhöht wird, bis sich ein Riss in dem Blechteil bildet. Ein Messwert der gemessenen Eindrucktiefe vor einer Rissbildung in dem Blechteil gibt die Tiefungsfähigkeit an. Vorzugsweise wird bei dem vorliegenden Verfahren eine Tiefungsprüfung nach Erichsen, die insbesondere in der DIN EN ISO 20482 genormt ist, zur Ermittlung der Tiefungsfähigkeit des Referenz-Blechteils und des mindestens einen Prüf-Blechteils verwendet.
-
Im Rahmen des Verfahrens werden mechanische Kennwerte des Prüf-Blechteils auf Basis der Prüfkennwerte des Prüf-Blechteils, der mechanischen Kennwerte des Referenz-Blechteils und der Referenzkennwerte des Referenz-Blechteils ermittelt. Vorzugsweise handelt es sich bei den mechanischen Kennwerten des Prüf-Blechteils um eine Zugfestigkeit, um eine Streckgrenze, um eine Elastizitätsgrenze, um einen Verfestigungsexponenten (n-Wert) und/oder um einen gemittelten Anisotropie-Wert (r-Wert).
-
Besonders vorteilhaft ist, dass im Rahmen des Fertigungsverfahrens nur für das Referenz-Blechteil ein Zugversuch, insbesondere in den drei beschriebenen Graden zum Referenz-Blechteil, durchgeführt werden muss und für alle weiteren Blechteile, die in der Blechteilefertigung gefertigt und/oder bearbeitet werden, auf den Zugversuch verzichtet werden kann, um deren Festigkeitskennwerte zu erhalten. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da die Durchführung eines Zugversuchs zeit- und kostenintensiv ist. Insbesondere können erhöhte Materialkosten vermieden werden, die durch die Anforderung eines Prüfzeugnisses von einem Lieferanten des Coils, aus dem das mindestens eine Prüf-Blechteil geschnitten wird, entstehen. Optional ergänzend oder alternativ kann auf eine zur Durchführung des Zugversuchs notwendige Unterbrechung oder Verzögerung der Fertigung des jeweiligen Prüf-Blechteils in der Blechteilefertigung verzichtet werden.
-
Vorteilhaft ist weiterhin, dass neben dem Prüf-Blechteil auch beliebige Bereiche des entsprechenden Coils, insbesondere laufende Meter, durch das vorliegende Verfahren einfach, schnell und kostengünstig auf deren Qualität überprüft werden können. Somit ist es nicht unbedingt notwendig, das Coil zunächst abzulängen, bevor die Festigkeitskennwerte des aus dem Coil gefertigten Prüf-Blechteils berechnet werden können. Das vorliegende Verfahren zur Qualitätsprüfung des mindestens einen Prüf-Blechteils kann in vorteilhafter Weise flexibel in anderen Blechfertigungen eingesetzt werden, insbesondere unabhängig von dem aus dem Blechteil zu Fertigenden Endprodukt.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird zumindest ein Teil der ermittelten mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils mit vorgegebenen Spezifikationen abgeglichen, um die Qualitätsprüfung des Prüf-Blechteils durchzuführen. Insbesondere wenn die mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils innerhalb den Spezifikationsanforderungen liegen, weist das Prüf-Blechteil die geforderte Qualität auf.
-
Eine bevorzugte Umsetzung des Verfahrens sieht vor, dass das Verhalten des Referenz-Blechteils während des Tiefungsversuchs durch eine Referenz-Kraft-Weg-Kurve beschrieben wird. Alternativ oder optional ergänzend wird das Verhalten des Prüf-Blechteils während des Tiefungsversuchs durch eine Prüf-Kraft-Weg-Kurve beschrieben.
-
Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens in einem ersten Schritt, der zur Berechnung der mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils durchgeführt wird, die Prüf-Kraft-Weg-Kurve des Prüf-Blechteils an die ermittelte Blechdicke des Prüf-Blechteils angepasst. Insbesondere wird dadurch eine erste angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve ermittelt.
-
Vorzugsweise erfolgt die Anpassung auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Blechdicken entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Insbesondere ist aus der Wertetabelle ein Veränderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Blechdicken entnehmbar.
-
Insbesondere wird im Rahmen des Verfahrens in einem zweiten Schritt, der zur Berechnung der mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils durchgeführt wird, die erste angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve auf Basis des ermittelten Reibbeiwerts des Prüf-Blechteils angepasst. Insbesondere wird dadurch eine zweite angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve ermittelt.
-
Bevorzugt erfolgt die Anpassung auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Reibbeiwerten entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Insbesondere ist aus der Wertetabelle ein Veränderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Reibbeiwerten entnehmbar.
-
Besonders bevorzugt ist, dass auf Basis der Referenz-Weg-Kurve und der zweiten angepassten Kraft-Weg-Kurve der Verfestigungsexponent des Prüf-Blechteils, insbesondere als ein erster mechanischer Kennwert, berechnet wird.
-
Vorzugsweise wird der Verfestigungsexponent dadurch ermittelt, dass ein Abstand entlang einer X-Achse eines Kraft-Weg-Kurvendiagramms zwischen einem Maximum der zweiten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve und einem Maximum der Referenz-Kraft-Weg-Kurve berechnet wird. Insbesondere kann über den Abstand auf den Verfestigungsexponenten geschlossen werden.
-
Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des Verfestigungsexponenten auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Verfestigungsexponenten entsprechende Abstände zwischen den Maxima zweier entsprechender Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind.
-
Optional ergänzend wird im Rahmen des Verfahrens in einem dritten Schritt, der zur Berechnung der noch unbekannten mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils durchgeführt wird, die zweite angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve auf Basis des ermittelten Verfestigungsexponenten angepasst. Insbesondere wird dadurch eine dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve ermittelt.
-
Vorzugsweise erfolgt die Anpassung auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Verfestigungsexponenten entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Insbesondere ist aus der Wertetabelle ein Veränderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Verfestigungsexponenten entnehmbar.
-
Im Rahmen des Verfahrens wird insbesondere auf Basis der Referenz-Weg-Kurve und der dritten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve der Anisotropie-Wert des Prüf-Blechteils, insbesondere als ein zweiter mechanischer Kennwert, berechnet.
-
Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung des Anisotropie-Werts dadurch, dass an das Maximum der Referenz-Kraft-Weg-Kurve und an ein Maximum der dritten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve eine Tangente angelegt wird. Über einen Abstand zwischen Schnittpunkten der beiden Tangenten mit einem Null-Wert der X-Achse des Kraft-Weg-Kurvendiagramms kann der Anisotropie-Wert ermittelt werden.
-
Insbesondere erfolgt die Ermittlung des Anisotropie-Werts auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Anisotropie-Werten entsprechende Abstände zwischen den Schnittpunkten zweier Tangenten und dem Null-Wert der X-Achse eines Kraft-Weg-Diagrammes zugeordnet sind.
-
In einer weiteren bevorzugten Umsetzung des Verfahrens wird in einem vierten Schritt, insbesondere zur Berechnung der noch offenen mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils, die dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve auf Basis des ermittelten Anisotropie-Werts angepasst. Dadurch kann bevorzugt eine vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve ermittelt werden.
-
Vorzugsweise erfolgt die Anpassung auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Anisotropie-Werten entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Insbesondere ist aus der Wertetabelle ein Veränderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Anisotropie-Werten entnehmbar.
-
Besonders bevorzugt ist, dass auf Basis der vierten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve und der Referenz-Kraft-Weg-Kurve die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze des Prüf-Blechteils ermittelt werden.
-
Insbesondere zur Ermittlung der Zugfestigkeit des Prüf-Blechteils als dritte mechanische Kenngröße, wird ein Maximum der vierten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve bestimmt. Optional ergänzend wird eine Senkrechte auf die X-Achse durch das Maximum gelegt, sodass ein Schnittpunkt zwischen der Senkrechten und der Referenz-Kraft-Weg-Kurve gebildet ist. Vorzugsweise wird ein Abstand entlang der Senkrechten zwischen dem Maximum und dem Schnittpunkt gemessen. Insbesondere kann aus dem gemessenen Abstand die Zugfestigkeit des Prüf-Blechteils ermittelt werden. Im Speziellen erfolgt die Ermittlung der Zugfestigkeit auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Zugfestigkeiten entsprechende Abstände zwischen dem Maximum und dem Schnittpunkt zugeordnet sind.
-
Optional ergänzend können die Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze aus der ermittelten Zugfestigkeit berechnet werden, da diese unmittelbar von der Zugfestigkeit abhängen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform erfüllt das Prüf-Blechteil die Qualitätsprüfung, wenn die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze innerhalb einer vorgegebenen Spezifikation liegen.
-
Optional ergänzend wird auf Basis der Zugfestigkeit, der Streckgrenze und/oder der Elastizitätsgrenze die vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve angepasst, sodass eine fünfte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve bestimmt wird. Durch eine Übereinstimmung der fünften angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve mit der Referenz-Prüf-Kraft-Weg-Kurve, zumindest bis zu dem Schnittpunkt der Referenz-Prüf-Kraft-Weg-Kurve mit der Senkrechten, kann für das Prüf-Blechteil in vorteilhafter Weise eine Einhaltung der Qualitätsanforderungen bestätigt werden.
-
Besonders bevorzugt erfolgt die Anpassung der vierten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Zugfestigkeiten, Streckgrenzen und/oder der Elastizitätsgrenzen entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Insbesondere ist aus der Wertetabelle ein Veränderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Zugfestigkeiten, der Streckgrenzen und/oder der Elastizitätsgrenzen entnehmbar.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine Referenz-Kraft-Weg-Kurve eines Referenz-Blechteils und eine Prüf-Kraft-Weg-Kurve eines Prüf-Blechteils;
- 2 die Prüf-Kraft-Weg-Kurve aus 1, die auf Basis einer ermittelten Blechdicke des Prüf-Blechteils angepasst wurde, sodass eine erste angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve entstanden ist;
- 3 die erste angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve aus 2, die auf Basis eines ermittelten Reibbeiwerts des Prüf-Blechteils angepasst wurde, sodass eine zweite angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve entstanden ist;
- 4 die zweite angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve aus 3, die auf Basis eines ermittelten Verfestigungsexponenten des Prüf-Blechteils angepasst wurde, sodass eine dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve entstanden ist;
- 5 die dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve aus 4, die auf Basis eines ermittelten Anisotropie-Werts des Prüf-Blechteils angepasst wurde, sodass eine vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve entstanden ist;
- 6 die vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve aus 5, die auf Basis einer errechneten Zugfestigkeit, Streckgrenze und/oder Elastizitätsgrenze des Prüf-Blechteils angepasst wurde.
-
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ein Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1a mit einer Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 eines Referenz-Blechteils und mit einer Prüf-Kraft-Weg-Kurve 3 eines Prüf-Blechteils.
-
Das Referenz-Blechteil und das Prüf-Blechteil werden in einer Blechteilefertigung, insbesondere in einer Blechteilzuschnittanlage und/oder Blechteilumformanlage, gefertigt und/oder bearbeitet. Aus dem Referenz-Blechteil und/oder aus dem Prüf-Blechteil werden eine Fahrzeugkarosseriekomponente und/oder eine Außenhaut einer Fahrzeugkarosserie gefertigt. Hierzu wird das jeweilige Blechteil aus einem Coil abgelängt, geschnitten und/oder umgeformt. Die Kraft-Weg-Kurven 2, 3 werden im Rahmen eines Verfahrens zur Qualitätsprüfung mindestens eines Blechteils, insbesondere des Prüf-Blechteils, in der Blechteilefertigung erstellt.
-
Im Rahmen des Verfahrens werden mechanische Kennwerte, insbesondere eine Zugfestigkeit (Rm), eine Streckgrenze (Re), eine Elastizitätsgrenze (rp, 0,2), ein Verfestigungsexponent und/oder ein gemittelter Anisotropie-Wert bestimmt. Außerdem werden für das Referenz-Blechteil Referenzkennwerte ermittelt. Bei den Referenzkennwerten handelt es sich um eine um eine Blechdicke, um einen Reibbeiwert und um eine Tiefungsfähigkeit des Referenz-Blechteils.
-
Die Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 und die Tiefungsfähigkeit wurden bei einem Tiefungsversuch, insbesondere bei einem Tiefungsversuch nach Erichsen, an dem Referenz-Blechteil ermittelt. Die Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 beschreibt ein Verhalten des Referenz-Blechteils bei der Durchführung des Tiefungsversuchs. Dabei wird mit einem Kugelstempel gegen das Blechteil gedrückt und eine angewendete Kraft 8 dabei solange kontinuierlich erhöht, bis sich ein Riss in dem Blechteil bildet. Ein Messwert der gemessenen Eindrucktiefe 9 vor einer Rissbildung in dem Referenz-Blechteil wird als die Tiefungsfähigkeit bezeichnet.
-
Zur Ermittlung der Zugfestigkeit des Referenz-Blechteils wird an dem Referenz-Blechteil mindestens ein Zugversuch durchgeführt. Der Zugversuch wird jeweils in eine Richtung durchgeführt, die null Grad, 45 Grad und 90 Grad zu einer Walzrichtung des Referenz-Blechteils ist. Aus der Zugfestigkeit wird/werden im Anschluss die Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze des Referenz-Blechteils berechnet. Ein gemittelter Anisotropie-Wert 14 des Referenz-Blechteils wird durch einen Durchschnittswert der Zugversuche in den unterschiedlichen Graden ermittelt. Ebenso wird auf Basis des mindestens einen Zugversuchs ein Verfestigungsexponent 12 ermittelt.
-
Weiterhin wird im Rahmen des Verfahrens an dem Referenz-Blechteil eine Blechdickenmessung durchgeführt, um die Blechdicke des Referenz-Blechteils zu ermitteln. Hierzu wird eine Lasertriangulation durchgeführt, mit der die Blechdicke gemessen wird. Außerdem wird durch eine Ölmengenmessung an dem Referenz-Bauteil der Reibbeiwert des Referenz-Blechteils ermittelt. Hierzu wird, insbesondere bei konstanten Prüfbedingungen, wie z.B. bei konstanter Druckkraft, Geschwindigkeit, Rauheit des Prüf-Blechteils und/oder des Werkzeugs, durch einen geeigneten Sensor die an dem jeweiligen Blechteil angeordnete Ölmenge gemessen. Anhand der gemessenen Ölmenge wird der Reibbeiwert ermittelt. Die Ermittlung erfolgt auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere Finite Elemente Methode-Simulationen (FEM-Simulationen), erstellen Wertetabelle, in der bestimmten Ölmengen entsprechende Reibbeiwerte zugeordnet sind.
-
Im Rahmen des Verfahrens werden weiterhin Prüfkennkennwerte des Prüf-Blechteils ermittelt. Bei dem Prüfkennwerten handelt es sich um eine Blechdicke, um einen Reibbeiwert und um eine Tiefungsfähigkeit des Prüf-Blechteils. Die Prüfkennwerte des Prüf-Blechteils werden wie die Referenzkennwerte mit dem Tiefungsversuch, mit der Blechdickenmessung und mit der Ölmengenmessung an dem Prüf-Blechteil ermittelt, wobei der Versuch und/oder die Messungen denen an dem Referenz-Blechteil entsprechen. Der Tiefungsversuch, die Blechdickenmessung und die Ölmengenmessung erfolgen während der Fertigung und/oder Bearbeitung des Prüf-Blechteils, insbesondere on Line. Sie sind in den Fertigungsablauf und den Fertigungstakt mit eingebunden.
-
Im Rahmen des Verfahrens werden mechanische Kennwerte des Prüf-Blechteils auf Basis der Prüfkennwerte des Prüf-Blechteils, der mechanischen Kennwerte des Referenz-Blechteils und der Referenzkennwerte des Referenz-Blechteils ermittelt. Die mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils sind eine Streckgrenze, eine Elastizitätsgrenze, eine Zugfestigkeit, ein Verfestigungsexponent und/oder ein gemittelter Anisotropie-Wert.
-
Insbesondere muss kein Zugversuch zur Ermittlung der mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils durchgeführt werden. Dies ist von großem Vorteil, da Zugversuche im Allgemeinen sehr aufwendig und dadurch zeit- und kostenintensiv sind. Durch die Möglichkeit der Ermittlung der mechanischen Kennwerte des Prüf-Blechteils auf Basis der Prüfkennwerte des Prüf-Blechteils, der mechanischen Kennwerte des Referenz-Blechteils und der Referenzkennwerte des Referenz-Blechteils, kann die Qualitätsprüfung jedes einzelnen Prüf-Blechteils in die Blechteilefertigung, insbesondere on Line, integriert werden, ohne dass dadurch negative Auswirkungen auf eine Fertigungszeit des Prüf-Blechteils entstehen. Vorteilhaft ist weiterhin, dass das hier beschriebene Verfahren flexibel in unterschiedlichen Blechteilefertigungen und/oder Blechteil-Fertigungsanlagen durchführbar ist und dadurch die Qualitätsprüfung jedes Prüf-Blechteils oder Coils, aus dem das Prüf-Blechteil gefertigt wird, sichergestellt ist.
-
Die Prüf-Kraft-Weg-Kurve 3, die das Verhalten des Prüf-Blechteils bei dem Tiefungsversuch beschreibt, ist in dem Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1a gezeigt.
-
2 zeigt ein abgewandeltes Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1b, in dem die Prüf-Kraft-Weg-Kurve 3 aus 1 gezeigt ist. Die Prüf-Kraft-Weg-Kurve 3 wurde auf Basis der ermittelten Blechdicke des Prüf-Blechteils angepasst, sodass dadurch eine erste angepasste Kraft-Weg-Kurve 10 ermittelt wurde.
-
Die Anpassung der Prüf-Kraft-Weg-Kurve 3 an die ermittelte Blechdicke des Prüf-Blechteils erfolgt folgendermaßen: aus Ergebnissen in Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, wird eine Wertetabelle erstellt, in der bestimmten Blechdicken entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Ein Änderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Blechdicken ist aus der Wertetabelle entnehmbar und zur Anpassung übertragbar.
-
In 3 ist ein weiter abgewandeltes Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1c dargestellt. Darin ist die erste angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 10 aus 2 gezeigt. Diese wurde auf Basis des ermittelten Reibbeiwerts des Prüf-Blechteils angepasst, sodass dadurch eine zweite angepasste Kraft-Weg-Kurve 11 ermittelt wurde.
-
Die Anpassung der ersten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 10 an die ermittelte Blechdicke des Prüf-Blechteils erfolgt auf Basis einer in Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Reibbeiwerten entsprechende Kraft-Weg-Kurven zugeordnet sind. Aus der Wertetabelle ist ein Veränderungsverhalten der Kraft-Weg-Kurven bei unterschiedlichen Reibbeiwerten zu entnehmen, durch das die Anpassung erfolgen kann.
-
4 zeigt ein wiederrum abgewandeltes Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1d mit der zweiten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 11 aus 3. Die zweite angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 11 wurde auf Basis des Verfestigungsexponenten (n-Wert) 12 des Prüf-Blechteils angepasst. Dadurch ist eine dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 13 entstanden.
-
Die Ermittlung des n-Werts 12 erfolgt, indem ein Abstand entlang einer X-Achse des Kraft-Weg-Kurvendiagramms 1d zwischen einem Maximum M11 der zweiten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 11 und einem Maximum M2 der Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 ermittelt wird. Über den Abstand kann der Verfestigungsexponenten ermittelt werden. Hierfür wird eine Wertetabelle verwendet, die auf Basis von Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellt wird. In der Wertetabelle sind bestimmten Verfestigungsexponenten entsprechende Abstände zwischen den Maxima zweier entsprechender Kraft-Weg-Kurven zugeordnet. Über diese Zuordnung kann die Anpassung erfolgen.
-
In 5 ist ein erneut abgewandeltes Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1e mit der dritten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 13 aus 4 und mit der Referenz-Kraft-Weg-Kurve aus 1 dargestellt. Die dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 13 wurde auf Basis eines Anisotropie-Werts (r-Werts) 14 des Prüf-Blechteils angepasst. Dadurch ist eine vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 15 entstanden. Die Ermittlung des Anisotropie-Werts 14 erfolgt, indem an das Maximum M2 der Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 und an ein Maximum M13 der dritten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 2 jeweils eine Tangente angelegt wird. Über einen Abstand zwischen Schnittpunkten der beiden Tangenten mit einem Null-Wert der X-Achse des Kraft-Weg-Kurvendiagramms kann der Anisotropie-Wert ermittelt werden. Dies erfolgt auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Anisotropie-Werten entsprechende Abstände zwischen den Schnittpunkten zweier Tangenten und dem Null-Wert der X-Achse eines Kraft-Weg-Diagrammes zugeordnet sind.
-
6 zeigt ein nochmals abgewandeltes Kraft-Weg-Kurvendiagramm 1f. Darin ist die vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 15 und die Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 aus 1 gezeigt. Die vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 15 wurde auf Basis der ermittelten Zugfestigkeit des Prüf-Blechteils angepasst.
-
Zur Ermittlung der Zugfestigkeit des Prüf-Blechteils wird ein Maximum M15 der vierten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 15 bestimmt. Anschließend wird eine Senkrechte auf die X-Achse durch das Maximum M15 gelegt, sodass ein Schnittpunkt S zwischen der Senkrechten und der Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2 gebildet ist. Danach wird ein Abstand entlang der Senkrechten zwischen dem Maximum M15 und dem Schnittpunkt S gemessen. Aus dem gemessenen Abstand wird die Zugfestigkeit des Prüf-Blechteils ermittelt. Im Speziellen können die Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze aus der ermittelten Zugfestigkeit berechnet werden, da diese unmittelbar von der Zugfestigkeit abhängen. Die Ermittlung der Zugfestigkeit erfolgt auf Basis einer durch Versuchsreihen und/oder Simulationen, insbesondere FEM-Simulationen, erstellten Wertetabelle, in der bestimmten Zugfestigkeiten entsprechende Abstände zwischen dem Maximum M15 und dem Schnittpunkt S zugeordnet sind.
-
Die Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze werden aus der ermittelten Zugfestigkeit berechnet, da diese unmittelbar von der Zugfestigkeit abhängen. Ebenfalls werden der Verfestigungsexponent und der Anisotropie-Wert ermittelt.
-
Liegen die ermittelte Zugfestigkeit, die berechnete Streckgrenze und/oder die Elastizitätsgrenze, der Anisotropie-Wert und/oder der Verfestigungsexponent im Bereich der hierfür geltenden Spezifikationsvorgaben, so erfüllt das Prüf-Blechteil die Qualitätsanforderung.
-
Durch die Anpassung der vierten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 15 auf Basis der ermittelten Zugfestigkeit ist eine fünfte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve 16 entstanden. Eine Übereinstimmung der fünften angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve 16 und der Referenz-Kraft-Weg-Kurve 2, insbesondere bis zu dem Schnittpunkt S, ist eine zusätzliche Bestätigung dafür, dass das Prüf-Blechteil eine Zugfestigkeit, Streckgrenze und/oder Elastizitätsgrenze aufweist, die den Qualitätsanforderungen entspricht, die aufgrund von Spezifikationsanforderungen vorgegeben sind.
-
Während vorstehend mindestens ein Ausführungsbeispiel detailliert offenbart wurde, ist es anzuerkennen, dass eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Variationen existieren. Es ist ebenfalls anzuerkennen, dass das mindestens eine Ausführungsbeispiel nur beispielhaften Charakter hat und keine Begrenzung des Schutzumfangs, der Anwendungsgebiete oder der Konfiguration darstellt. Vielmehr soll die vorliegende Offenbarung einen angenehmen Fahrplan zur Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels sein. Somit sollte es anzuerkennen sein, dass verschiedene Variationen der Funktion oder der Anordnung der Elemente des mindestens einen Ausführungsbeispiels umgesetzt werden können, ohne den Umfang zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtmäßigen Äquivalente vorgegeben ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraft-Weg-Kurvendiagramm
- 2
- Referenz-Kraft-Weg-Kurve
- 3
- Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- 7
- Tiefungsfähigkeit
- 8
- Kraft
- 9
- Weg
- 10
- erste angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- 11
- zweite angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- 12
- Verfestigungsexponent
- 13
- dritte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- 14
- Anisotropie-Wert
- 15
- vierte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- 16
- fünfte angepasste Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- 17
- Zugfestigkeit
- M2
- Maximum Referenz-Kraft-Weg-Kurve
- M11
- Maximum der zweiten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- M13
- Maximum der dritten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- M15
- Maximum der vierten angepassten Prüf-Kraft-Weg-Kurve
- S
- Schnittpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015005146 A1 [0003]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
