New strategies for the initial rolling phase of the radial axial ring rolling process
Final Report Abstract
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sind neue Lösungsansätze entstanden, um die Reproduzierbarkeit in der Anwalzphase des Radial-Axial-Ringwalzens zu erhöhen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen der ersten beiden Projektjahre sollten nun Strategien für weitere Fälle entwickelt und damit die Voraussetzungen für eine flexible Steuerung geschaffen werden. Das Arbeitsprogramm dieses Forschungsvorhabens gliederte sich in vier wesentliche Arbeitspakete. Es sollte eine Strategie entworfen werden, mit der die Steuerung ein Verklemmen von Ringen im Radialwalzspalt rechtzeitig erkennt und entsprechend darauf reagieren kann, um so den Walzprozess fortsetzen zu können. Dieses Problem tritt insbesondere bei Ringen mit stark variierender Wandstärke über dem Umfang oder bei polygonförmigen Rohlingen auf. In diesem Forschungsvorhaben wurde zunächst die Möglichkeit geschaffen, den Ringstillstand zu detektieren. Wie im weiteren Verlauf dieses Berichts erläutert wird, sind dazu zwei messtechnische Größen notwendig. Nachdem die Möglichkeit zur Detektion des Ringstillstands geschaffen wurde, konnte darauf aufbauend ein Konzept zum Entklemmen des Rings entwickelt werden. Ein weiteres Arbeitspaket war die Integration einer Einrichtung zur Vermessung der Ringgeometrie in die Radial-Axial-Ringwalzanlage des Lehrstuhls für Produktionssysteme. Die Motivation hierfür war das Vermeiden einer dem Prozess vorgeschalteten Vermessung auf einem separatem Messtisch, um außergewöhnliche Rohlingsformen erfassen zu können. Die Schwierigkeit bestand hier zum Einen in der starken räumlichen Begrenzung des zur Verfügung stehenden Raumes sowie zum Anderen in den für den Messlaser ungünstigen äußeren Bedingungen (Temperaturen um 1200*'C). Das Konzept für die Vermessungseinrichtung wurde konstruktiv umgesetzt und schließlich in die Ringwalzanlage integriert. Im dritten Arbeitspaket wurde der Fokus auf das Anwalzen von mehrhitzig gewalzten Ringen gesetzt. Besonders hochlegierte Werkstoffe haben oftmals ein sehr enges Temperaturfenster, was ein ein- bis mehrmaliges Zwischenerhitzen während des Walzprozesses notwendig macht. Dadurch ist insbesondere ab dem zweiten Walzdurchgang die Wandstärke dieser Ringe sehr klein im Vergleich zum Außendurchmesser. Die dadurch sehr anfällig auf radial einwirkende Kräfte reagierenden Ringe neigen in der Anwalzphase zum Einknicken. Daher mussten zunächst Faktoren für den Einfluss auf das Anwalzverhalten dieser Ringe untersucht werden. Die zu verschiedenen Ringgeometrien und Walzparametern zugehörigen maximalen Kraftgrenzen können so als Informationen an die Steuerung übergeben werden um ein Einknicken der labilen Ringe in der Anwalzphase zu verhindern. Weiterhin wurde im Zuge dieses Arbeitspakets die Möglichkeit geschaffen, den Walzvorgang kontrolliert für eine Zwischenerhitzung zu unterbrechen und anschließend fortzusetzen. Nebenbei wurden hier Erkenntnisse zum Klettern von kleinen Ringen im Radialwalzspalt gewonnen. Im vierten Arbeitspaket wurden schließlich die entwickelten Konzepte erprobt und, sofern möglich, optimiert. Die Arbeiten dieses letzten Berichtszeitraumes schließen das Forschungsprojekt ab. Es bleiben keine weiteren Arbeitspunkte offen. Aufbauend auf diesem Projekt können allerdings weitere Forschungsvorhaben initiiert werden, da die erzielten Ergebnisse auf mehreren Ebenen Arbeitsfelder eröffnen. Dazu gehören einerseits die Optimierung und Weiterentwicklung der erreichten Ergebnisse sowie andererseits der Transfer der Erfahrungen auf weitere Produktionsprozesse.
Publications
- „Blank-related control approach for radial axial ring rolling." 2nd Manufacturing Engineering Society International Conference (MESIC), Madrid, Spain. ISBN-Nr: 978-84-611-8001-1
H.Meier, A.Kneißler
- „New strategies for the initial rolling phase", 16th International Forgemasters Meeting, Sheffield, UK
H. Meier, A. Kneißler
- „Multisensor-Strategie zur Optimierung des Anwalzverhaltens beim Radial-Axial-Ringwalzen", Dissertation LPS, 2009, ISBN 978-3-8322-8059-8
A. Kneißler
