KontROLL - Kontaktspannung geregeltes mechanisches Festwalzen

Die maximale Spannung, die ein Bauteil unter zyklisch wechselnder Belastung aushalten kann, ist in der Regel erheblich geringer als die maximal ertragbare Spannung unter statischer Last. Grund dafür sind Risse, die unter zyklischer Last sukzessive voranschreiten und letztendlich zu einem Ermüdungsbruch und damit zum Versagen des Bauteils führen. Mit geeigneten Verfahren kann der Rissbildung und damit der Ermüdung jedoch entgegengewirkt werden. Oberflächenbehandlungen wie das Festwalzen sind ein wirksames Mittel. Die dabei verwendeten Festwalzwerkzeuge verfügen über eine Walzrolle, die mithilfe von Federn auf die Werkstückoberfläche gedrückt wird.  Die Walzrolle verformt die Werkstückoberfläche plastisch, wodurch Druckeigenspannungen in der Werkstückoberfläche eingebracht werden. Der Grad der plastischen Verformung und damit die mögliche Steigerung der Lebensdauer hängt jedoch erheblich von der gewählten Walzkraft sowie der Werkstückgeometrie ab. Um ein konstantes Prozessergebnis und insbesondere konstante Eigenspannungen im Werkstück zu erreichen, muss die Walzkraft an die Geometrie des Werkstücks angepasst werden.

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist es daher, ungewollte Variationen der resultierenden Eigenspannungen beim Festwalzen durch eine Regelung des Prozesses zu reduzieren. Dadurch soll die Einhaltung der gewünschten Lebensdauer der bearbeiteten Bauteile sichergestellt werden.

Vorteile 

Die Regelung des Festwalzprozesses verbessert nicht nur das Prozessergebnis. Gleichzeitig wird die Anwendung und Einrichtung des Prozesses in der Praxis erheblich vereinfacht, sodass das Verfahren auch mit geringen Vorkenntnissen engwendet werden kann.

Vorgehen

Zur Erreichung des Projektziels wird im Projekt zunächst ein Prozessmodell entwickelt, das die notwendigen Walzkräfte in Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie vorhersagt. Dafür wird basierend auf FE-Simulationen ein Neuronales Netz als Modell trainiert. Anschließend wird eine Regelung umgesetzt, die die Einhaltung der vorhergesagten Walzkraft sicherstellt. Die Regelung basiert dabei auf einer Messung der Walzkraft im Prozess durch ein sensorisches Werkzeug, das bereits aus dem Vorgängerprojekt „ProMeFe“ (ZF4070523LP9) bekannt ist.

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