MTS 3000

Eigenspannungsermittlung mit DMS nach dem
Bohrlochverfahren
Charakteristische
Merkmale
• Tiefenabhängige Bestimmung
•
•
•
eines zweiachsigen Eigenspannungszustandes
Fehlerfreies Messen durch hohe
Schnittgeschwindigkeit (High
Speed Drilling)
Computergesteuerter Bohrvorschub mit hoher Präzision und
Reproduzierbarkeit
Software mit vier unterschiedliche Auswerteverfahren zur Berechnung der Eigenspannungen
Blockschaltbild des Systems MTS 3000
Druckminderer
und Filter
Desktop Computer
Ventil
Druckluft
Bohrvorrichtung
und optische
Justierung
Schrittmotor
Kontrollsystem
PCI I/OKarte
DMSRosette
Druckluft
PCMCIA I/OKarte
Messobjekt
HBM-Messverstärker:
z.B. Spider8-30
RS-232-Schnittstelle oder
parallele Schnittstelle
(Centronics-Schnittstelle)
B1781-1.0 de
Notebook
Datenblatt
MTS 3000
Technische Daten
Mechanische Bohrvorrichtung
Höhe, max. (abh. von der Stellung des Mikroskops und der Füße)
mm
270
Breite (ohne montierte Messuhren)
mm
150
Länge (ohne montierte Messuhren)
mm
175
Gewicht, ca.
kg
4,5
Turbinendrehzahl, ca.
min-1
300.000
Geräuschemission (1 m Abstand)
dBA
80
Schaftdurchmesser des Bohrers
mm
1,6
Bohrerdurchmesser, max.
mm
2,2
Art des Antriebs
druckluftgespeiste Turbine
Notwendiger Druck
bar
7 (regelbar)
l/min
115
µm
1
mm/min
0,03...60
Vertikalbewegung (grob)
mm
40
Vertikalbewegung (fein), motorgetrieben
mm
5
Horizontalbewegung (X- und Y-Achse)
mm
9
Verstellbarkeit der Montagefüße
mm
23
Höhe
mm
140
Breite
mm
260
Länge
mm
240
Gewicht
kg
5,6
Versorgungsspannung
V
220 /230 (50/60 Hz)1)
Druckluftverbrauch,
ca.1)
Tiefenauflösung (Bohrvorschub)
Vorschubgeschwindigkeit, Bereich einstellbar
1)
Volumen der Druckluft bei p = 1 bar und 23 °C
Kontrollsystem (Elektronik)
1)
125 V auf Anfrage
Min. erforderliche PC-Konfiguration:
•
•
•
•
Pentium III 600 MHz oder vergleichbar (Pentium IV empfohlen)
256 MB RAM oder mehr
WindowsMe/NT/2000/XP
RS-232 oder parallele Schnittstelle (Centronics-Schnittstelle)
HBM
2
B1781-1.0 de
Gerätetechnik
Einrichten des MTS 3000:
Die Bohrmaschine verfügt über drei Füße, die sowohl in Winkel als auch in Höhe verstellbar sind. Somit kann auf
gekrümmten und unebenen Flächen gearbeitet werden.
Das MTS 3000 verfügt über ein Mikroskop inklusive einem Fadenkreuz. Ein gleichartiges Fadenkreuz ist Bestandteil der HBM−Bohrlochrosetten. Zur exakten Justage wird das Fadenkreuz des Mikroskops und der Bohrlochrosette
in Deckung gebracht. Nachfolgend wird der Fräser in die optische Achse geschwenkt und arretiert. Das Bohrloch
wird auf Grund dieser Konstruktion exakt an der vorgesehenen Stelle eingebracht.
Die Lage des Fadenkreuzes im optischen Weg des Mikroskops ist nachjustierbar, so dass die erforderliche Genauigkeit erhalten bleibt.
Nach dem Aufsetzen des MTS 3000 auf dem zu untersuchenden Bauteil erfolgt das Justieren der Bohrvorrichtung
in X− und Y−Richtung mit Hilfe von zwei Einstellschrauben. Hierdurch wird der Fräser exakt über die Rosette gebracht.
Die Ausgangsposition des Fräsers in Z−Richtung kann sehr schnell über eine manuelle Verstellung erreicht werden. Die Feineinstellung wird mittels des Schrittmotors realisiert.
Lage des Bohrkopfes:
Der Bohrkopf befindet sich außerhalb des Dreifußes (overhung architecture). Dadurch kann auch an unzugänglichen Stellen (Kanten, Ecken, Wände,..) gemessen werden.
Detektion der Werkstoffoberfläche:
Bei elektrisch leitfähigen Objekten kann die Materialoberfläche einfach detektiert werden. Als Werkstoffoberfläche
bzw. Nullpunkt (Tiefe Null für die spätere Messung) wird der Punkt definiert, bei dem der Bohrer nach dem Durchbohren der Bohrlochrosette und der Klebstoffschicht elektrischen Kontakt zur Materialoberfläche hat.
Bohrvorschub:
Der Vorschub erfolgt mittels eines Schrittmotors, der hohe Reproduzierbarkeit und eine Auflösung von bis zu 1 µm
realisiert
Steuersoftware:
Die Software bietet umfangreiche und praxisgerechte Möglichkeiten, um das MTS 3000 und den erforderlichen
Messverstärker zu konfigurieren und zu betreiben. Fehlbedienungen werden durch logische Abfragen verhindert.
Der Messablauf erfolgt wahlweise manuell oder automatisch.
Der Bohrvorgang wird in der Software in die gewünschte Anzahl von Bohrschritten unterteilt, die aus den Vorgängen bohren − warten − messen bestehen.
Die Verteilung der Messpunkte über die Tiefe kann ebenso eingestellt werden, wie die Vorschubgeschwindigkeit
und die Wartezeit.
Antrieb des Fräsers:
Die Turbine wird mit öl− und wasserfreier Druckluft betrieben, bei einem Systemdruck von 5 bar. Die hohe Schnittgeschwindigkeit (ca. 300.000 U/min−1) vermeidet das Einbringen neuer Eigenspannungen.
Dimensionen des Bohrloches messen:
Nach Abschluss des Bohrvorganges wird das Bohrloch hinsichtlich seines Durchmessers und seiner Position auf
der Rosette vermessen. Hierzu dient ebenfalls das Mikroskop und zwei Wegmessuhren, die mit dem System geliefert werden. Der Bohrlochdurchmesser kann mit einer Auflösung von 1 µm bestimmt werden.
Bei der Berechnung der Materialeigenspannungen wird der gemessene Durchmesser verwendet. Dies steigert die
Präzision der Berechnung der Eigenspannungen, da der Bohrlochdurchmesser ein entscheidender Parameter ist.
Kontrollsoftware
Mit Hilfe der zugehörigen Software lassen sich u.a. folgende Parameter vorgeben:
− Vorschubgeschwindigkeit
− Bohrtiefe
− Anzahl der Bohrschritte
− lineare oder polynominale Verteilung der Tiefenschritte
− Wartezeit zwischen Ende eines Bohrschrittes und der Messwertaufnahme
− geometrische Parameter der Bohrlochrosetten
− k−Faktor der Bohrlochrosetten
− notwendige Messverstärkereinstellungen
− automatischer oder manueller Messablauf
B1781-1.0 de
3
HBM
Messverstärker-Technik
Im HBM-Programm stehen für diese Anwendung verschiedene Messverstärkertypen zu Verfügung.
Wir empfehlen den Einsatz eines Spider8-30.
Andere Messverstärkersysteme und deren Konfiguration nennen wir Ihnen gerne auf Anfrage.
Auswerteverfahren der Bohrlochmethode
Zur Berechnung des Eigenspannungszustandes stehen folgende Auswerteverfahren zur Verfügung:
−
−
−
−
Kockelmann Methode (MPA-Stuttgart)
Standard ASTM E 837
Integral Methode nach G. S. Schajer
Power Series Methode
Als Ergebnis erhalten Sie:
− gemessene Dehnungen
− geglättete Dehnungen
− Hauptnormalspannungen und deren Orientierung
− Vergleichsspannungen nach v. Mieses und Tresca
Alle Ergebnisse sind zur weiteren Verarbeitung in anderen Programmen exportierbar.
Systemkomponenten
Das System wird mit mechanischer Bohrvorrichtung und optischer Justierung, Steuerelektronik, Auswertesoftware
und umfangreichem Zubehör geliefert. Es ist zum Betrieb mit Desktop- oder Notebook-Computern ausgelegt:
1. Mit PCI I/O-Karte für Desktop-Computer
Bestell−Nr.: 1-SINT
oder
2. Mit PCMCIA I/O-Karte für Notebook-Computer
Bestell−Nr.: 1-SINT/1
Zubehör für beide Ausführungen (im Lieferumfang enthalten):
− 2 Weg-Messuhren
− 1 Winkel zur senkrechten Ausrichtung der Bohreinheit
− 1 Ersatzturbine
− 3 Innensechskantschlüssel
− 1 Werkzeug für den Bohrerwechsel
− 1 Bohrer für die Kalibrierung
− 10 Wolframkarbid Stirnfräser mit 1,6mm Durchmesser zum Einbringen der Bohrung
− 1 Kreuzschlitz−Schraubendreher
− 1 Abschaltventil, Druckminderer mit Filter, Manometer, 2 Verbinder mit Schnellkupplung,
− 2 Stück flexibler Pneumatik−Schlauch
− elektrische Verbindungskabel zwischen dem Steuergerät mit der I/O-Karte
− 1 BNC−Kabel/ Klemmen zur Bestimmung der Nullposition
− 1 geschirmtes Kabel für die Schrittmotor−Steuerung
− 1 Taschenlampe
− 1 komplette Dokumentation
− stabiler Transportkoffer
Schulungen für MTS 3000:
HBM bietet ein Seminar zur Eigenspannungsanalyse nach dem Bohrlochverfahren mit dem MTS 3000 an. Das Seminar kann
sowohl im Werk Darmstadt, als auch bei Ihnen vor Ort stattfinden.
Änderungen vorbehalten.
Alle Angaben beschreiben unsere Produkte in allgemeiner
Form. Sie stellen keine Eigenschaftszusicherung im Sinne
des §459, Abs. 2, BGB dar und begründen keine Haftung.
B1781-1.0 de
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Postfach 10 01 51, D-64201 Darmstadt
Im Tiefen See 45, D-64293 Darmstadt
Tel.: +49 6151 803-0 Fax: +49 6151 803 9100
Email: [email protected] Internet: www.hbm.com

Download Report