29.10.2018 | Ausgabe 10/2018

Härteprüfung in der Gießerei-Industrie

Mit der roboterbasierten Härteprüfanlage von Hegewald & Peschke lässt sich die Härte von Bauteilen und Fertigerzeugnissen vollautomatisch testen. Für den mobilen Einsatz eignen sich die Prüfgeräte von Ernst.

Roboterbasierte Härteprüfanlage: Neben Motorblöcken lassen sich zum Beispiel auch Stahl- und Aluminiumfelgen oder Gehäuseteile prüfen. / Quelle: Hegewald & Peschke

Das Unternehmen Hegewald & Peschke aus dem sächsischen Nossen hat eine roboterbasierte Härteprüfanlage entwickelt, mit der sich die Härte von Bauteilen und Fertigerzeugnissen vollautomatisch prüfen lässt. Die Technik bietet nach eigenen Angaben hohe Prüfgeschwindigkeiten mit einer bedienerunabhängigen Auswertung. Alle Prüfergebnisse werden dabei automatisch registriert. Bei Bedarf lassen sich auf diese Weise ganze Produktserien lückenlos prüfen, ohne dass eine Person die Ergebnisse manuell auswerten muss. Die Härteprüfanlage ist modular nach einem Baukastensystem aufgebautund lässt sich je nach Bedarf durch Probenbearbeitungsmodule  oder zusätzliche Prüfsysteme ergänzen. Hierzu zählen zum Beispiel Anlagen für die geometrischeVermessung von Bauteilen oder für  die Bestimmung der Rauheit. Durch die modulare Bauweise erschließen sich viele Anwendungsfelder im Bereich der Qualitätssicherung. So lassen sich neben Motorblöcken um Beispiel auch Stahl- und  Aluminiumfelgen oder Gehäuseteile prüfen. Das System lässt sich an die speziellen Anforderungen des Anwenders anpassen.

Aufbau der Prüfanlage
Die Anlage zur Prüfung der Brinellhärte an Motorblöcken besteht aus mehreren Komponenten. Hierzu zählt ein Brinell- Härteprüfer mit einem integrierten, optischen System, mit dem die Brinell-Eindrücke gemessen werden. Der Härteprüfer bringt dabei eine Last bis zu 3 000 kp stufenlos und servomotorisch auf. Bei anderen Produkten und Materialien lässt sich dieses System auch durch einen Vickers- oder Rockwell-Härteprüfer ersetzen. Mit zur Anlage gehört ein Roboter, der die bis zu 120 kg schweren Prüflinge punktgenau bewegt.

In einer so genannten Probenvorbereitungsstation wird die Produktoberfläche für die Prüfung vorbehandelt. Das kann beispielsweise eine Fräs- und Schleifmaschine sein. In einer Identifikationsstation wird die Bauteilkennzeichnung über ein Kamerasystem erfasst. Mit zur Anlage zählt zudem eine Signierstation zur Kennzeichnung der Bauteile. Alternativ lässt sich an dieser Stelle zum Beispiel eine Rauhigkeitsmessung einfügen. Die letzte Komponente schließlich ist eine Zuführund Magaziniereinrichtung. Deren Bauweise wird durch das Bauteil und den erforderlichen Probendurchsatz bestimmt.

Versuchsablauf
Nach der Positionierung des Bauteils im Härteprüfer, findet die vollautomatische Brinell-Härteprüfung statt. Der Motorblock kann über einen motorisch betriebenen Kreuztisch automatisch in vorher definierte Prüfpositionen verfahren werden. Unmittelbar danach findet eine Gut-Schlecht-Trennung statt. In der Identifikationsstation werden die Bauteile entsprechend ihrer Güte gekennzeichnet. Das komplette Handling übernimmt dabei der zentral positionierte Roboter. Im Anschluss nimmt der Roboter den Motorblock wieder auf und legt ihn auf ein zweites Linearband ab. Dieses befördert das Produkt entweder zur Weiterverarbeitung oder zur Verpackung.

Mit diesem Ablauf erreicht der Anwender eine lückenlose Qualitätssicherung, die eine hohe Präzision der Bauteile, Fertigerzeugnisse und Halbzeuge sichert. Der Roboter übernimmt dabei die zentralen Handling-Aufgaben zwischen den einzelnen Prüfstationen, die zuvor nur mit hohem Zeit- und Arbeitsaufwand realisiert  werden konnten. Zudem werden mögliche Fehler, die sich im Rahmen der manuellen Prüfung ergeben, eliminiert. Je nach Bedarf arbeitet das automatische Härteprüfzentrum mit Hilfe der Vickers-Methode, des Rockwell- oder des Brinell-Verfahrens. Auf diese Weise können verschiedene Materialien je nach Anforderung  uverlässig auf ihre Härte hin geprüft werden. Dank der Baukasten-Bauweise lässt sich das Modul „Härteprüfer“ bei Bedarf auch durch eine Universalprüfmaschine ersetzen oder ergänzen. So lassen sich automatische Zug-, Druck- und Biegeversuche durchführen.

Mit dem e-computest von Ernst kann die gesamte Bandbreite an Metallen getestet werden, ohne den Eindringkörper zu wechseln. / Quelle: Hegewald & Peschke

Mobile Härteprüfung
In Gießereien kommt die Härteprüfung meist zur Qualitätssicherung während der Fertigung zum Einsatz. Oft sind die zu prüfenden Gussteile groß, unhandlich oder auch schwer zugänglich. Hier bieten sich als Alternative mobile Härteprüfgeräte an. Aber auch im Falle kleiner, ungleichmäßig geformter Teile eignen sich tragbare Härteprüfgeräte gut. Die Auswertung der erhobenen Daten mittels mobiler Härteprüfgeräte kann mittlerweile digital erfolgen.

Hegewald & Peschke hat für diese Prüfmöglichkeit den e-computest und den e-dynatest der Firma Ernst (Lamone, Schweiz) im Programm. Beide Geräte wurden entwickelt, um den schnellen drahtlosen Datenaustausch (bis zu 100 Meter Entfernung) durch eine benutzerfreundliche Android-Anwendung zu ermöglichen. Daher ist im Lieferumfang ein 6“-Android- Tablet enthalten, das eine schnelle Datenverwaltung, -freigabe, -archivierung und -druck erlaubt.

Das e-computest ist ein tragbares Härteprüfgerät für leichte Lasten (49 N). Geprüft wird mit der Rockwell-Methode. Mit dem e-computest ka nn die gesamte Bandbreite an Metallen getestet werden, ohne den Eindringkörper zu wechseln. Ausgestattet ist das Gerät mit einem Diamantkegeleindringkörper (Ernst-Ausführung).

Der Prüfablauf startet mit der Auswahl der gewünschten Skala. Im Anschluss muss der Tester auf das Prüfteil gelegt, der Prüfkopf betätigt und das Ergebnis abgelesen werden. Das Härteergebnis wird sofort angezeigt.

Der e-computest kann in verschiedenen Positionen arbeiten und ist mit verschiedenen Halterungen ausgestattet, leicht austauschbar und kann an unterschiedliche Testsituationen angepasst werden. Für die Prüfung von kleineren Teilen wird ein spezieller Ständer angeboten. Dank seines einzigartigen Belastungssystems kann der Tester nur seine spezifizierte Last (49 N) übertragen, unabhängig von der Kraft des Bedieners.

Das e-dynatest ist ein tragbares Schwerlast-Härteprüfgerät (980 N). Es arbeitet ebenfalls nach dem Rockwell-Prinzip. Es erfordert nur eine minimale Vorbereitung der Prüffläche und erweist sich als das geeignetste und genaueste tragbare Härteprüfgerät für Gusseisen und Schmiedestahl.

Dank der hohen Belastung wird e-dynatest nicht von den Bedingungen der zu prüfenden Oberfläche beeinflusst und kann durch einfaches Drücken auf die Prüffläche verwendet werden. e-dynatest wurde entwickelt, um jegliche Beeinflussung durch Durchbiegung, Elastizität oder Masse des Prüflings zu vermeiden. All dies wurde durch die Entwicklung eines neuen dynamischen Systems erreicht, bei dem die Last in sehr kurzer Zeit und ohne jegliche Auswirkungen auf den Eindringkörper  wirkt.

Die Differenz der Eindringtiefe zwischen Vorspannung und Belastung wird verarbeitet und das Härteergebnis sofort angezeigt. e-dynatest ist mit einem Rockwell- Diamantkegeleindringkörper und einem Hartmetallkugeleindringkörper ausgestattet. Außerdem sind verschiedene Adapter für unterschiedliche Probengrößen und -formen erhältlich.


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