Alignment-Messung - Kontrolle der Prüfachsausrichtung
Aufgrund steigender Qualitätsanforderungen kommt der Nachvollziehbarkeit der geometrischen Ausrichtung von Material-Prüfmaschinen zunehmende Bedeutung zu. Denn mit einer exakten Ausrichtung wird das Risiko von Falschmessung vermieden.
ZwickRoell bietet sowohl die Ausrichtung als auch die sog. Schiefzug-Messung mitsamt Protokollierung Ihrer Material-Prüfmaschinen an.
Alignment-Messung Prüfachsausrichtung Nadcap Alignmentfehler Vorteile
Worum geht es beim Schiefzug?
Wird ein Probekörper während der Zugprüfung gebogen, dann entstehen Dehnungsspitzen, die sich unter zunehmender Belastung in den Nähe der Einspannstellen bewegen. Die Folge ist ein scheinbar vorzeitiges Versagen mit einer Bruchlage in der Nähe der Spannklemmen. Entsprechend sind solche Bruchlagen auch immer ein Indiz für eine mangelhafte Ausrichtung der Prüfmaschine.
Da in der Prüfmaschine diese Dehnungs- und Spannungsspitzen nicht direkt sichtbar sind, wird der Werkstoff so charakterisiert, als ob eine homogene Dehnungsverteilung über den gesamten Querschnitt vorlag. Es kommt also im gesamten Verlauf zu einer Fehlinterpretation der gemessenen Kraft und Dehnungswerte, die sowohl Auswirkungen auf den gemessenen Zugmodul, wie auch auf die Festigkeitswerte hat.
Wie kann man Schiefzug vermeiden?
Zunächst einmal muss die Prüfmaschine mit geeigneten Probenhaltern ausgestattet sein. Diese müssen den Probekörper reproduzierbar exakt axial spannen können und dürfen unter Belastung keine nennenswerten Dreh- und Kippbewegungen ausführen.
Die Aufhängung der Probenhalter sollte keinesfalls über ein kippbares Kreuzgelenk oder ähnliche frei bewegliche Aufnahmen erfolgen, da diese nicht in einer definierten Grundstellung gehalten werden und durch die Ausrichtung während der Prüfung unzulässige Bewegungen in den Probekörper übertragen.
Geeignet ist der Einsatz von parallel spannenden Probenhaltern, die auf einer festen, aber in alle Richtungen einstellbaren Zugachse montiert sind. So kann die gesamte Zugachse vor der Prüfung exakt ausgerichtet werden und bleibt auch unter Last konstant in dieser Ausrichtung.
Kontrolle der Prüfachsausrichtung gemäß Nadcap
Nadcap steht für „National Aerospace and Defence Contractors Accreditation Program“ und ist ursprünglich ein globales Akkreditierungsprogramm für die Lieferanten der Luft- und Raumfahrt- sowie der Verteidigungsindustrie. Nadcap verfolgt das Ziel, kostengünstige Ansätze für spezielle Prozesse und Produkte zu schaffen und kontinuierliche Verbesserung innerhalb der akkreditierten Unternehmen zu fördern.
Im Gegensatz zu den Zertifizierungen des Qualitätsmanagementsystems nach ISO 9001 und EN 9100, umfasst die Nadcap-Akkreditierung die ausführliche Untersuchung spezieller technischer Prozesse und die Prüfung hinsichtlich der Erfüllung definierter Vorgaben und Richtlinien. Insbesondere von den Herstellern und Zulieferern der Luft- und Raumfahrtbranche werden höchste Anforderungen an die technische und personelle Qualifikation von Prüflaboren definiert. Diese Anforderungen sind in Normen, Anweisungen und Audit-Kriterien festgelegt und werden von der Nadcap-Organisation in Form von Audits abgeprüft, sodass höchste Prozessstabilität erhalten und die Standardisierung der Qualität gewährleistet werden kann.
Die genormte Möglichkeit der Alignment-Messung wird in der ASTM E 1012 beschrieben und umfasst eine protokollierte Kontrolle der Prüfachsausrichtung.
Die Alignment-Messung (auch Schiefzug-Messung genannt) ist Bestandteil der Nadcap-Akkreditierung und basiert auf der Norm ASTM E 1012, welche die Einhaltung definierter Toleranzen vorschreibt. Dies spiegelt sich in den von Nadcap definierten Audit Criterias AC 7101 und AC 7122 wider, welche für die Rahmenbedingungen des Messverfahrens, also der Kontrolle der Prüfachsausrichtung, maßgeblich sind. Neben den Hersteller und Dienstleistern in der Luft- und Raumfahrtindustrie betrifft die Alignment-Messung im Rahmen der Nadcap-Akkreditierung eine stetig steigende Anzahl an Unternehmen anderer Branchen, bspw. aus dem Maschinen- und Anlagenbau sowie der Metallindustrie.
Die genormte Möglichkeit der Alignment-Messung wird in der ASTM E 1012 beschrieben und umfasst eine protokollierte Kontrolle der Prüfachsausrichtung. Hierzu ist die elektronische Messung von Biegeeinflüssen erforderlich, welche in Folge von minimalsten Winkelfehlern oder einem Achsversatz in der Prüfachse der Prüfmaschine entstehen können.
Fehlerhafte Ausrichtungen von Prüfachsen verursachen eine inhomogene Krafteinleitung in den Probenkörper
Diese sog. Alignmentfehler führen zu einer erhöhten Bruchgefahr nahe der Einspannungen. Alignmentfehler wirken sich besonders stark bei spröden Werkstoffen aus. Steife und spröde Materialien brechen bei scheinbar geringer Zugspannung und Dehnung im Bereich der größten Biegung. Hier setzt die Alignment-Messung durch ZwickRoell an: Mithilfe eines hoch entwickelten Verfahrens werden die spezifischen Biegedehnungen mithilfe von Dehnmessstreifen (DMS) visualisiert und protokolliert um eventuell erforderliche Maßnahmen zur Ausrichtung einleiten zu können.
Darstellung der inhomogenen Krafteinleitung in den Probenkörper durch Winkelversatz.
Darstellung der inhomogenen Krafteinleitung in den Probenkörper durch Achsversatz.
Mit unseren standardisierten DMS applizierten Messnormalen decken wir einen Großteil der zu prüfenden Material-Prüfmaschinen ab.
- Basierend auf der bestehenden Norm ASTM E 1012 werden mit Dehnmessstreifen applizierte Messnormale benötigt, welche vorzugsweise der Geometrie der später zu prüfenden Proben entsprechen. Das DMS applizierte Messnormal wird von einem erfahrenen ZwickRoell Servicetechniker in die Prüfachse Ihres Prüfsystems eingespannt und im elastischen Bereich belastet.
- Bei inhomogener Krafteinleitung in den Probenkörper registrieren die applizierten DMS unterschiedliche Dehnungen, welche durch einen elektrisch angebundenen Messverstärker digitalisiert und an eine spezielle Prüfvorschrift unserer ZwickRoell Software testXpert übergeben werden. In testXpert erfolgt die Ermittlung und Protokollierung der Kennwerte entsprechend Normvorgaben und Probengeometrien. Mit Hilfe der komfortablen und übersichtlichen Auswertung in testXpert kann der ZwickRoell Servicetechniker anhand charakteristischer Messergebnisse Rückschlüsse auf bestimmte Fehler in der Prüfachse schließen. Sofern notwendig, können mithilfe der speziell für Ausrichtungen entwickelten Komponenten Maßnahmen eingeleitet werden, um die Alignmentfehler zu beheben. Des Weiteren gibt testXpert der optional erhältlichen Ausrichteinheit Justageempfehlungen vor, mit der es möglich ist, die festgestellten Ausrichtfehler einfach und direkt zu beheben.
- Mit unseren standardisierten DMS applizierten Messnormalen decken wir einen Großteil der zu prüfenden Material-Prüfmaschinen ab. Darüber hinaus können auch individuell nach Ihren Vorgaben definierte Geometriedaten in ein Messnormal umgesetzt werden.
Ihre Vorteile mit ZwickRoell
- Durch standardisierte Messnormale gewährleistet ZwickRoell eine hohe Vergleichbarkeit mit den kundenspezifischen Probendimensionen (Adaption)
- Es können auch individuelle Geometriedaten in ein Messnormal umgesetzt werden
- Alignment-Messung im Rahmen der Inspektion und Kalibrierung möglich, dadurch entstehen keine zusätzlichen Reisekosten
- Schnelle Abwicklung der Alignment-Messung durch standardisierte ZwickRoell-Messnormale
- Komfortable testXpert Software mit Justagediagrammen mit direkter Darstellung der einzelnen Komponenten des Ausrichtfehlers und Justageanweisungen für den Bediener
- Laufende grafische und numerische Anzeige der Messergebnisse Bending und Percent Bending
- Vordefinierte Prüfabläufe beinhalten Nullmessung, Messung eingespannt ohne Axialdehnung, Messung unter Last, Wiederholung der Nullmessung, Messungen auf 0°/90°/180°/270° Einbaulage des Messnormals, sowie Top-Down Messungen
- Präzise Messergebnisse durch Messungen auf Umschlag
- Vollständige und ausführliche Protokollierung der Messergebnisse nach Normenanforderungen und darüber hinaus (Einbindung von Fotos möglich)
- Werks-Prüfzeugnis für mechanische und elektrische Eigenschaften des ZwickRoell-Messnormals
- Vollständige Integration der HBM Messverstärkerfunktionen in die Prüfsoftware testXpert
- Alles aus einer Hand, von der Beratung bis zur Ausführung
- Behebung von Ausrichtfehlern durch Justage mit der optional erhältlichen Ausrichteinheit
- Alignment-Messung auch an Maschinen anderer Hersteller möglich
- Bei Fragen und individuellen Anforderungen garantieren qualifizierte ZwickRoell Experten kompetente und individuelle Unterstützung
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