Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Berührungslose Temperaturüberwachung zur Qualifizierung des Flammrichtens von Aluminium im Schiffbau

Zur gezielten Wärmeeinbringung bei Richtprozessen wird im Schiffbau häufig das Flammrichten eingesetzt. Dies erfordert die Einhaltung enger Temperaturbereiche, um den Richteffekt zu erzielen und unzulässige Eigenschaftsveränderungen bzw. Anschmelzungen zu vermeiden. Im Gegensatz zu Stahl ist ein manuelles Flammrichten von Aluminiumlegierungen bisher praktisch unmöglich, da die einzuhaltenden Temperaturbereiche zwischen 150°C – 450°C durch den Richtschmied optisch nicht zu kontrollieren sind und Aluminium aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit sowie thermischen Ausdehnung und der geringen Schmelztemperatur generell anspruchsvoll zu richten ist. Folglich muss auf aufwendige Nacharbeiten bei Verzug ausgewichen werden. Ziel des Projektes ist die Qualifizierung des manuellen Flammrichtens von Aluminium. Dies soll durch die Entwicklung einer berührungslosen Temperaturüberwachung mit der Funktion einer Kontrollanzeige für den Richtschmied sowie der gekoppelten Entwicklung wirksamer Richtstrategien in Abhängigkeit von Bauteilgeometrie, Temperaturfeld und Schrumpfspannungen realisiert werden. Da die Temperatur des Werkstücks im Bereich ihres Maximums unterhalb der Flamme zu kontrollieren ist, soll ein Messverfahren konzipiert werden, das die Oberflächenstrahlung des Werkstücks mittels spektral selektiver Sensoren im Infrarotbereich von der Flammenstrahlung separieren und auswerten kann. Für eine ausreichende Richtwirkung für Aluminium sollen in Kombination zu der Temperaturinformation als Ausführungsgrundlage für den Richtschmied geeignete Prozesstemperaturen und –zeiten sowie Reaktionskräfte in Abhängigkeit von Bauteilgeometrie und Einspanngrad ermittelt werden. Die Umsetzbarkeit des Verfahrens soll anhand schiffbaulicher Muster und Feldversuche validiert werden. Daraus ergeben sich für metallverarbeitende Fertigungsbetriebe und Zulieferer, insbesondere kmU, die Möglichkeiten das Flammrichten auch für Aluminium zu nutzen und den Nacharbeitsaufwand erheblich zu reduzieren.