DE3819900A1 - Verfahren zur bestimmung der korrosionsstabilitaet von tiefziehfaehigen eisenblechen fuer karosserieteile von kraftfahrzeugen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zur bestimmung der korrosionsstabilitaet von tiefziehfaehigen eisenblechen fuer karosserieteile von kraftfahrzeugen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der
Korrosionsstabilität von tiefziehfähigen Eisenblechen für
Karosserieteile von Kraftfahrzeugen und eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Von der Stahlindustrie hergestellte Eisenbleche finden im
großen Maße wegen ihrer guten Tiefzieheigenschaften Ver
wendung in der Automobilindustrie bei der Herstellung von
Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge. Diese Eisenbleche
werden dabei vor der Weiterverarbeitung zu Karosserie
teilen der verschiedensten Gestaltung zuerst meistens
einem Phosphatierungsvorgang und darauf einer Lackierung
unterworfen. Der letztgenannte Arbeitsvorgang dient vor
allem dem Zweck, die Eisenbleche vor einer späteren
Korrosion zu schützen bzw. die naturgemäß bei diesem Werk
stoff vorhandene Korrosionsneigung zu vermindern.
Die Lackierungstechnik von Eisenblechen weist heute einen
hohen technischen Standard auf; insbesondere auch in bezug
auf einen gleichmäßigen Lackaufbau auf dem Eisenblech. Trotz
dem stellt man immer wieder ein sehr unterschiedliches Ver
halten der einzelnen lackierten Karosserieteile bezüglich
ihrer Korrosionsstabilität fest. Dazu ist es heute bekannt,
daß diese unterschiedliche Korrosionsstabilität der für die
verschiedenen Karosserieteile verwendeten Eisenbleche auf
Unterschiede in den Eigenschaften dieser Eisenbleche zurück
zuführen ist. Dabei schlagen diese Eigenschaften der
Eisenbleche auch durch die Lackbeschichtung der Bleche
durch. Verantwortlich für diese unterschiedliche Korrosions
stabilität der Bleche sind dabei die sehr dünnen Oxid
schichten auf der Oberfläche der Bleche. Die Dicke und
die Zusammensetzung dieser Oxidschichten bestimmen dabei
im wesentlichen die Korrosionsbeständigkeit der be
schichteten Eisenbleche.
Es sind nun dazu bereits verschiedene Testmethoden zur
Bestimmung der Korrosionsstabilität von unlackierten und
lackierten Eisenblechen bekannt. Diese Bestimmungs
methoden für die künftige, zu erwartende Korrosions
stabilität solcher Bleche sind jedoch im allgemeinen vor
allem sehr zeitaufwendig. So dauern Freiluftbewitterungs
teste von lackierten Blechen bis zu 12 Monaten, sofern
diese Teste einigermaßen verläßliche Aussagen ergeben
sollen. Auch zeitlich beschleunigte Teste unter verschie
denen klimatischen Belastungen, z.B. Schwitzwasserteste
oder Salzwassersprühteste dauern mehrere Tage bis mehrere
Wochen. Zudem ist das erhaltene Ergebnis dieser Versuche
nicht ohne weiteres zu verallgemeinern und kann auch nicht
pauschal auf Bleche anderer Art oder von anderen Her
stellern übertragen werden.
Im einzelnen sind dazu aus der DE-PS 20 30 671, der DE-PS
20 33 619 und der DE-PS 22 52 442 elektrochemisch arbeiten
de Meßsonden zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit
von Metallen in korrosiven Medien bekannt, wobei mit
Elektroden gearbeitet wird. Die Anwendung dieser Verfahrens
weisen bei Blechen setzt jedoch eine Probenahme
voraus. Die Proben müssen dabei recht zeitaufwendig
konditioniert; d.h. eine Reinigung und auch eine Gleichge
wichtseinstellung vorgenommen werden, so daß die effektive
Meßzeit für jede Probe ungefähr zwei Stunden beträgt; dies
bedeutet, daß diese Verfahrensweisen dementsprechend nicht
"on line" fähig sind.
Die DE-PS 25 37 429 beinhaltet eine Korrosionsprüfein
richtung, bei der mittels einer versprühten Salzlösung ge
arbeitet wird. Die DE-OS 34 05 024 bezieht sich auf ein
Korrosionsprüfgerät, bei dem mit einem Korrosionsnebel ge
arbeitet wird. Diese Methoden bei denen also eine Korrosion
von Metallflächen durch Belastungsklimata beschleunigt
wird, benötigen aber noch mehr Zeit; in den meisten Fällen
bis zu drei Wochen. Die mit diesen Verfahren erhaltenen
Werte weisen zudem eine geringe Übereinstimmung mit den in
der Praxis gefundenen Korrosionsverhalten auf. Die DE-OS
34 18 066 beschreibt ein Korrosions-Testgerät für magnetisier
bares Stahlblech mit Hilfe eines mag
netischen Systems, welches über das Stahlblech geführt
wird, wodurch eine magnetische Durchflutung des Stahl
bleches bewirkt wird. Diese Verfahrensweise detektiert
jedoch lediglich schon ausgebildete Korrosionsschäden
des Bleches und kann somit die latent vorhandene Korrosions
neigung von Eisenblechen nicht aufzeigen. Der DE-OS 33 39 151 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewertung eines Korrosions
schutzes für eine metallische Oberfläche zu entnehmen, wobei
letztere mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist und
dabei das Ausmaß einer kathodischen Ablösung gemessen wird.
Schließlich gibt auch die DE-OS 35 09 577 ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Prüfung von Korrosionsschutzschichten
auf einem nach der Fertigstellung mechanisch belastetem Auf
bau, insbesondere bei der Karosserie eines Kraftfahrzeuges,
an.
Allen diesen Bestimmungsverfahren bzw. Meßeinrichtungen ist
- wie bereits vorher teilweise detailliert ausgeführt -
aber nun gemeinsam, daß sie sowohl umständlich und zeitauf
wendig zu handhaben sind als auch mit einem großen und teils
komplizierten apparativen Aufbau verbunden sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfach
zu handhabendes Verfahren zur Bestimmung der Korrosions
stabilität von tiefziehfähigen Eisenblechen für Karosserie
teile von Kraftfahrzeugen zu schaffen und zwar mittels einer
unkomplizierten apparativen Technik, wobei im zeitlichen Ab
lauf rasch und jederzeit gut reproduzierbare Meßergebnisse
erhalten werden sollen.
Diese gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst
durch die Kombination der kennzeichnenden Teile der in den
Patentansprüchen 1 und 3 angegebenen Merkmale. Weitere
zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den rückbe
zogenen Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs
gemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Korrosionsstabilität
von tiefziehfähigen Eisenblechen werden quantitativ die
Oxide auf den Oberflächen der Bleche bestimmt, deren Dicke
und Zusammensetzung - wie vorhergehend ausgeführt - im
wesentlichen die Korrosionsstabilität eines nicht be
schichteten und auch eines beschichteten, z.B. eines
lackierten Eisenbleches, bestimmen.
Anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren soll die Er
findung noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 das Reflexionsspektrums eines korrosions
anfälligen Eisenbleches und eines korrosions
beständigen Eisenbleches
Fig. 2 das Meßschema zur Bestimmung der Korrosions
stabilität
Fig. 3 ein Diagramm mit ausgewählten Meßwellenlängen
und
Fig. 4 die Korrelation zwischen gemessenen Korrosions
stabilitätswerten und der durch Langzeitbe
witterung ermittelten Korrosionsbeständigkeit
Bei Fig. 1 bedeutet dabei 1 ein typisches Reflexions
spektrum eines korrosionsanfälligen und 2 des Reflexions
spektrum eines korrosionsbeständigen Eisenbleches. Dabei
ist auf der Abzissenachse die Wellenlänge des Lichtes in
Nanometer, mit dem jeweils die Bleche beleuchtet werden,
angegeben. Auf der Ordinatenachse ist das jeweilige rela
tive Reflexionsvermögen eingezeichnet.
In der Fig. 2 bedeuten 1 und 2 zwei Lichtquellen mit
stabilisierter Stromversorgung, mittels derer eine Blech
probe 3 in einem Winkel von 45° angestrahlt wird. Das von
der Blechprobe diffus reflektierte Licht wird senkrecht
durch drei Linsen 4, 5 und 6 geführt, dort gebündelt und
anschließend drei Filtern 7, 8 und 9 zugeleitet, um an
schließend auf drei Photoempfängern 10, 11 und 12 abge
bildet zu werden. Die auf den Photoempfängern abgebildeten
Signale werden anschließend noch konventionell verstärkt.
Ein an die drei Photoempfänger angeschlossener Rechner
- in der Schemazeichnung nicht eingezeichnet - bildet dann
aus den Signalen der drei Photoempfänger die Verhältnisse
des von den Filtern 7/9 und 8/9 empfangenen, reflektierten
Lichtes. Diese berechneten Quotienten stellen dann das
Meßergebnis für die Korrosionsstabilität der Eisenbleche
dar.
Die Auswahl der Filterwellenlängen der in der Vorrichtung
eingesetzten Filter erfolgt nach vorausgegangenen Versuchen,
bei denen bei einem Blech sowohl in einem Wellenlängenbereich
gemessen wurde, in dem vorhandene Oberflächenoxidschichten
das eingestrahlte Licht stark absorbieren als auch in einem
Wellenlängenbereich gemessen wurde, bei dem
nur eine geringe Absorption der Oberflächenoxide
vorhanden war und somit die gemessene Absorption nicht
von den Oberflächenoxiden herrühren konnte. Durch eine
Verhältnisbildung kann dann die Absorption des reflek
tierten Lichtes, die nicht von Oberflächenoxiden herrührt -
und die damit keinen Einfluß auf die Korrosionsstabilität
der Eisenbleche hat - eliminiert werden.
Durch eine Korrelation der mit der erfindungsgemäßen Ver
fahrensweise und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erhaltenen Meßergebnisse für die zu erwartende Korrosions
stabilität der Eisenbleche mit den Ergebnissen von Lang
zeitfreibewitterungsversuchen mit solchen Eisenblechen
wurde festgestellt, daß mit dem neuen Verfahren und der
neuen Vorrichtung die Korrosionsstabilität von Eisenblechen
insbesondere mit Filtern bestimmt werden kann, bei denen
die Filterwellenlängen - und damit die erhaltenen Reflexions
spektren - in einem Bereich von 250 bis 750 Nanometer (nm)
liegen.
Aus der Fig. 3 ist dazu die Lage der ausgewählten Meß
wellenlängen ersichtlich. Auf der Abzissenachse ist dabei
wiederum die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes in
Nanometer und auf der Ordinatenachse das jeweilige relative
Reflexionsvermögen eingezeichnet. Dabei bedeutet die Ein
zeichnung 1 die Peakwellenlänge des X-Filters, die Ein
zeichnung 2 die Peakwellenlänge des Y-Filters und die Ein
zeichnung 3 die Peakwellenlänge des Z-Filters.
Die Fig. 4 zeigt dann graphisch die Korrelation von
gemessenen Lackunterwanderungswerten bei einem lackierten
Eisenblech, welches einem 7,5-monatigen Freiluftbe
witterungstest ausgesetzt war, mit den Meßwerten, die für
eine gleiche Probe dieses Eisenbleches nach der erfindungs
gemäßen Verfahrensweise mit der erfindungsgemäßen Vor
richtung aus dem Reflexionsspektrum von Filter 8 im Ver
hältnis gesetzt zu dem Reflexionsspektrum von Filter 9, er
mittelt wurden. In dieser graphischen Darstellung sind je
weils die ermittelten Lackunterwanderungswerte angegeben
in Millimeter (mm). Dabei sind auf der Ordinatenachse die
Meßwerte der Lackunterwanderung in Millimetern (mm) und
auf der Abzissenachse der Quotient aus den Meßwerten Y von
Filter 8 und aus den Meßwerten Z von Filter 9 aufgetragen.
Der Begriff Lackunterwanderung in mm ist dabei definiert
als die flächenhafte Ausdehnung der Roststellen.
In einer gemäß dem Meßschema aufgebauten Vorrichtung nach
Fig. 2 sind als Lichtquellen zwei 12V/10W-Halogenlampen
vorhanden.
Als Linsen sind drei Sammellinsen (3 mm Durchmesser)
eingebaut.
Bei den verwendeten Filtern handelt es sich um Farbglas
filter (Firma Schott), die folgende charakteristische
Daten aufweisen:
X-Filter:
eine Peakwellenlänge von 695 Nanometer (nm),
eine Halbwertsbreite von 60 Nanometer (nm) und
eine Durchlässigkeit von 35%
eine Peakwellenlänge von 695 Nanometer (nm),
eine Halbwertsbreite von 60 Nanometer (nm) und
eine Durchlässigkeit von 35%
Y-Filter:
eine Peakwellenlänge von 523 Nanometer (nm),
eine Halbwertsbreite von 60 Nanometer (nm) und
eine Durchlässigkeit von 25%
eine Peakwellenlänge von 523 Nanometer (nm),
eine Halbwertsbreite von 60 Nanometer (nm) und
eine Durchlässigkeit von 25%
Z-Filter:
eine Peakwellenlänge von 420 Nanometer (nm),
eine Halbwertsbreite von 60 Nanometer (nm) und
eine Durchlässigkeit von 35%
eine Peakwellenlänge von 420 Nanometer (nm),
eine Halbwertsbreite von 60 Nanometer (nm) und
eine Durchlässigkeit von 35%
Als Photoempfänger werden Photodioden vom
Typ BPW 21 verwendet.
Die jeweiligen Meßköpfe sind über eine Analog/Digital-
Wandler-Karte an einen Kleinrechner vom Typ APPLE II
angeschlossen. Der Rechner bildet dann aus den Meßwerten
der drei Photoempfänger die Quotienten aus den Filtern
X/Z und Y/Z.
An Proben von typischen angelieferten Karosserieblechen
wurden dann dementsprechend die Y/Z-Werte der noch unbe
schichteten Blechproben gemessen. Anschließend wurden
die Blechproben in üblicher Weise phosphatiert und lackiert
und über ungef. 7 1/2 Monate einer Freiluftbewitterung
ausgesetzt.
In der nachfolgenden Zusammenstellung sind in der ersten
Spalte die aus den Quotienten von den Meßwerten Y (Y-Filter - 8)
und den Meßwerten Z (Z-Filter - 9) erhaltenen Werte ange
geben.
In der 2. Spalte sind aufgeführt die aufgrund dieser Meß
ergebnisse mittels der Korrelationsgleichung ermittelten
- und damit vorausgesagten - Werte der Lackunterwanderung
in Millimeter.
In der 3. Spalte sind die nach dem durchgeführten Freiluft
bewitterungstest gemessenen Lackunterwanderungswerte in
Millimeter eingetragen.
Aus der 4. Spalte ergibt sich schließlich die Differenz für
die Werte der Lochunterwanderung, vorausgegangen nach der
erfindungsgemäßen Verfahrensweise und gemessen nach dem
durchgeführten Freiluftbewitterungstest.
Die vorausgesagten Werte der Lackunterwanderung in Milli
meter ergeben sich dabei mit Hilfe der Korrelationgleichung:
Lackunterwanderung (vorausgesagt) =
Die beiden in der Gleichung enthaltenen absoluten Zahlen
werte sind auf empirische Weise ermittelt worden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe
sondere darin, daß ein einfach zu handhabendes Verfahren
mittels einer einfachen apparativen Technik zur Bestimmung
der Korrosionsbeständigkeit von tiefziehfähigen Eisen
blechen geschaffen wird. Dadurch wird eine einfache und
schnelle Wareneingangskontrolle des von den Herstellern
gelieferten Blechmaterials für die Herstellung von Karosserie
teilen für Kraftfahrzeuge ermöglicht.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei nicht auf die
Bestimmung der Korrosionsstabilität von tiefziehfähigen
Eisenblechen beschränkt. Sie kann allgemein auf die Be
stimmung der Korrosionsneigung von Oberflächen von Metall
gebilden Anwendung finden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsstabilität von
tiefziehfähigen Eisenblechen für Karosserieteile von
Kraftfahrzeugen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Eisenblech mittels einer oder mehrerer Lichtquellen bestrahlt wird,
das von dem Eisenblech reflektierte, diffuse Licht mit Hilfe von mehreren Linsen gebündelt wird,
diese gebündelten Lichtstrahlen einzeln durch zugeordnete Filter geleitet werden,
die gefilterten Lichtstrahlen einzeln auf zugeordnete Photoempfänger abgebildet werden,
die erhaltenen Signale der Photoempfänger in bekannter Weise konventionell verstärkt werden,
die verstärkten Signale einem Rechner zugeführt werden und darauf aus den einzelnen Signalen der Photoempfänger die Ver hältnisse von jeweils zwei Filterwellenlängen gebildet werden.
daß das Eisenblech mittels einer oder mehrerer Lichtquellen bestrahlt wird,
das von dem Eisenblech reflektierte, diffuse Licht mit Hilfe von mehreren Linsen gebündelt wird,
diese gebündelten Lichtstrahlen einzeln durch zugeordnete Filter geleitet werden,
die gefilterten Lichtstrahlen einzeln auf zugeordnete Photoempfänger abgebildet werden,
die erhaltenen Signale der Photoempfänger in bekannter Weise konventionell verstärkt werden,
die verstärkten Signale einem Rechner zugeführt werden und darauf aus den einzelnen Signalen der Photoempfänger die Ver hältnisse von jeweils zwei Filterwellenlängen gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Filterwellenlängen der einzelnen Filter in einem
Bereich von 250 bis 750 Nanometer (nm) liegen.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese besteht aus
- a. einer oder mehreren Lichtquellen, die das Eisenblech bestrahlen,
- b. mehreren Linsen, die das von der Blechober fläche reflektierte Licht bündeln,
- c. einem oder mehreren in ihrer Filterwellenlänge unter schiedlichen Filtern, die das reflektierte, gebündelte Licht filtern,
- d. mehreren Photoempfängern, die die gefilterten Licht strahlen abbilden und
- e. einem Rechner, der an die Photoempfänger angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der in seiner Filterwellenlänge unterschiedlichen
Filter eine Wellenlänge im Bereich von 250 bis 750 Nanometer
(nm) besitzt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbwertsbreite der Filter 50 bis 75 Nanometer (nm)
beträgt.
6. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der mehreren der
Ansprüche 3 bis 5 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese zur Bestimmung der Korrosionsstabilität von tief
ziehfähigen Eisenblechen für Karosserieteile von Kraftfahr
zeugen eingesetzt wird.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| DE3819900A DE3819900A1 (de) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Verfahren zur bestimmung der korrosionsstabilitaet von tiefziehfaehigen eisenblechen fuer karosserieteile von kraftfahrzeugen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens |
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE3819900A DE3819900A1 (de) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Verfahren zur bestimmung der korrosionsstabilitaet von tiefziehfaehigen eisenblechen fuer karosserieteile von kraftfahrzeugen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3819900A1 true DE3819900A1 (de) | 1989-12-14 |
| DE3819900C2 DE3819900C2 (de) | 1991-05-29 |
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ID=6356331
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE3819900A Granted DE3819900A1 (de) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Verfahren zur bestimmung der korrosionsstabilitaet von tiefziehfaehigen eisenblechen fuer karosserieteile von kraftfahrzeugen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens |
Country Status (3)
| Country | Link |
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