Führend in Präzision und Technologie
Das HQ 5 Walzenhärtemesssystem
Das Härteprofil einer Walze ist eine wichtige Eigenschaft und entscheidet maßgeblich über die Qualität des Endprodukts und auch die Lebensdauer der Walze selbst.
Ist eine entsprechende Härte, besonders in der Walzenmitte, nicht gegeben, kommt es zu Handhabungsschäden wie Sternchenbildung und Unrundheit. Ist die Walze zu hart, kann es zu Sackbildung und Ausbrüchen kommen. Daher ist es essentiell, den optimalen durchschnittlichen Härtegrad zu finden, um Materialschäden an der Walze zu vermeiden.
Im Interview mit unserem Experten von HCC/KPM – dem HerkulesGroup Spezialisten-Team, wenn es um State-of-the-Art Mess- und Prüfsysteme geht – stellt Diplom-Ingenieur Harald Kraft, Senior Director Electronics der Maschinenfabrik Herkules, das innovative vollautomatische, kontaktlose und damit zerstörungsfreie Härtemesssystem HQ 5 vor.
Herr Kraft, welche Härtemessverfahren werden bei Walzenballen typischerweise eingesetzt?
Am häufigsten finden in den Walzenwerkstätten Messgeräte nach dem Leeb-Verfahren Anwendung. Das Funktionsprinzip ist folgendes: Ein Schlagkörper trifft mit einer definierten Energie auf die Walzenoberfläche. Dann wird das Verhältnis von Aufprall- zu Rückprallgeschwindigkeit gemessen. Aus dem daraus resultierenden Energieverlust wird die Härte der Walze berechnet. Problematisch an diesem Messverfahren ist, dass immer kleine Eindrücke auf der Walze entstehen, die Walzenoberfläche also an den Stellen, an denen der Schlagkörper auftrifft, beschädigt wird.
Unser Messverfahren hingegen ist berührungslos und damit vollständig zerstörungsfrei in unsere KP 10 Steuerung integriert und findet während des Schleifvorgangs statt – wir sprechen somit von einer absoluten Innovation auf dem Gebiet der Härtemessung.
Wie unterscheidet sich unser Verfahren von dem des Wettbewerbs?
Bei unserem Messverfahren nutzen wir das Barkhausen-Rauschen. Das ist ein magnetisches Rauschen, das genutzt wird, um Werkstoffeigenschaften von ferromagnetischen Materialien zerstörungsfrei zu beurteilen. Dieses hochempfindliche Verfahren zur Qualitäts- und Zustandsprüfung von Walzen ist ein absolutes Novum auf dem Markt, denn es steigert die Betriebssicherheit und senkt die Kosten über den gesamten Lebenszyklus der Walze.
Wie funktioniert das Messprinzip?
Wir verwenden einen Kern, der mit einer Spule umwickelt ist. Dieses U-förmige Eisen erzeugt ein Wechselmagnetfeld, wodurch die Mikromagnete in der Walzenoberfläche in eine gemeinsame Richtung orientiert werden. So wird das Barkhausen-Rauschen erzeugt. Je größer das Rauschen ist, desto weicher ist das Material.
Die von unserem System ermittelten Rohwerte werden mittels einer Kalibrierung in absolute Härtemesswerte konvertiert.
Warum haben wir uns für QASS als Partner entschieden?
Wir haben vorab lange und sehr gründlich recherchiert, um einen Hersteller zu finden, der dieses Messverfahren nicht nur anbietet, sondern gemeinsam mit uns so umsetzen kann, dass es den Anforderungen der Industrie 4.0 bezüglich intelligenter Vernetzung von Maschine und Sensorik gerecht wird. Dieses spezielle Messverfahren bilden wir nun für unsere Kunden datenbasiert und transparent ab.
Gab es technische Herausforderungen bei der Entwicklung – und wie wurden sie gelöst?
Ein wesentlicher Faktor ist die konstruktive Ausführung des Messkopfes. Dazu haben wir mehrere Designs an unterschiedlichen Testwalzen an unserem Standort in Ford City, USA, getestet. An unserem Teststand wurden dann Messungen durchgeführt, um zu überprüfen, an welcherMesssystemeStelle Modifizierungen vorgenommen werden müssen.
Dabei haben wir herausgefunden, dass der Verstärker, der das Signal in die Walze induziert, deutlich stärker sein muss, als wir vorher angenommen haben. Entsprechend wurden Messkopf und Verstärker überarbeitet und optimiert, sodass ein einwandfreies und sorgfältig kalibriertes Signal übertragen wird, um zuverlässige Ergebnisse zu liefern.
Ist das HQ 5 Härtemesssystem ein separat laufendes System oder läuft es “On-the-Fly” mit?
Das Messverfahren läuft ebenfalls während des Schleifvorgangs mit und misst und überwacht kontinuierlich die Härte, sodass entsprechende Soft oder Hard Spots erkannt und abgeschliffen werden können, bis die Differenz entfernt und die Walzenoberfläche homogen und in gleicher Härte geschliffen ist.
Warum ist die Härtemessung bei Walzen so wichtig?
Walzen sind das wichtigste Werkzeug im Walzgerüst, da sie Umformung, Qualität und Prozessstabilität direkt bestimmen. Die Härte beeinflusst direkt das Verschleißverhalten, die Lebensdauer und die Produktqualität der Walze. Die Härtemessung ist somit ein entscheidendes Verfahren.
Eine zu geringe Härte führt zu erhöhtem Verschleiß und Formänderungen, während eine zu hohe oder inhomogene Härte das Risiko von Rissen, Ausbrüchen und Oberflächenschäden erhöht. Bisher hat man sich einfach „darauf verlassen“, dass die Härten ausreichend sind, oder sich mit einzelnen, manuellen Messungen begnügt – genaue Informationen oder Daten gab es allerdings nicht. Die tatsächliche Härte ist also einer der letzten, ungeklärten Parameter für die Walzwerksbetreiber.
Dank unseres mit QASS entwickelten, optimierten Härteprüfsystems HQ 5 können unsere Kunden jetzt alle Parameter der Walzen abrufen – für mehr Wissen, mehr Informationen und mehr Daten.
Wie dokumentiert unser System die Messergebnisse, sodass sie rückverfolgbar und auditfähig sind?
Dank unserer inhouse entwickelten KP 10 Walzenschleifmaschinen-Steuerung, die die Messdaten der Härtemessung nach jedem Hub in chronologischer Reihenfolge speichert und jederzeit abrufbar macht, sind alle Messwerte protokolliert.
Der Nutzer verfügt dementsprechend über einen kompletten Verlauf aller Messungen während des Schleifens sowie aller Daten vor dem Schleifen.
Vielen Dank.