WIAP-Praxis

MEMV® und VSR: Metallentspannen mit Vibration

MEMV® (Metallentspannen mit Vibration) ist das Verfahren der WIAP zum Abbau von Eigenspannungen in Bauteilen durch gezielte Schwingungen. Es ist die Weiterentwicklung des bekannten VSR-Verfahrens (Vibratory Stress Relief). Weitere Informationen: WIAP MEMV.

VSR und MEMV: der Unterschied

Warum mehrere Richtungen? Die physikalische Erklärung

Jedes Bauteil hat seine eigenen Eigenschwingformen – ähnlich wie eine Gitarrensaite oder eine Glocke ihre Töne hat. Eine Platte kann zum Beispiel der Länge nach durchbiegen, der Breite nach durchbiegen oder sich verdrehen (Torsion). Jede Schwingform hat Zonen, in denen das Material stark hin und her gedehnt wird, und Zonen, in denen fast nichts passiert (Schwingungsknoten).

Vereinfachte Darstellung: Die farbigen Flächen sind Zonen mit hoher Wechselbeanspruchung bei der jeweiligen Anregungsrichtung (Pfeil). Die tatsächliche Verteilung hängt von Form, Grösse, Einspannung und Drehzahl ab.

Automat mit 8 Richtungen: Die 4 Zusatzrichtungen liegen genau zwischen den Grundrichtungen. Sie regen weitere Mischformen an und erreichen so die Bereiche zwischen den Zonen der Richtungen 0°, 45°, 90° und 135°.

Vereinfachte Darstellung wie oben. Je mehr Richtungen, desto gleichmässiger wird das Bauteil erfasst – darum erzielt der Automat mit 8 Richtungen noch bessere Resultate.

Warum zeigen das die Messwerte? Löst sich in einer Richtung Spannung, verändert sich das Schwingverhalten des Bauteils in genau dieser Richtung: Es lässt sich leichter anregen. Darum wird für jede Richtung einzeln vorher und nachher gemessen – die Verschiebung von G-Wert, Ampere und Drehzahl zeigt, wo sich etwas verändert hat.

Vereinfachte Modellvorstellung zur Erklärung. Wie stark Spannungen abgebaut werden, hängt von Werkstoff, Bauteilform, Eigenspannungszustand und Behandlungsparametern ab.

Die drei Messwerte und was sie bedeuten

WIAP-Praxis: so läuft eine MEMV-Behandlung

Das Bauteil wird nacheinander aus mehreren Richtungen angeregt. Dazu dreht man den Anreger auf dem Drehring in die nächste Stellung – beginnend links und immer im Uhrzeigersinn.

Start ist links (Richtung 1), gedreht wird immer im Uhrzeigersinn (roter Pfeil). Beim Automaten geht es nach Richtung 5 mit den Richtungen 6, 7 und 8 wieder zurück (blauer Pfeil, CCW) und füllt die Lücken dazwischen. Die Zahl im Kreis ist die Reihenfolge. Grün = die 4 Grundrichtungen, blau = die 4 Zusatzrichtungen beim Automaten. 180° ist die gleiche Schwingungsachse wie 0°, darum genügt ein halber Kreis.

CW (clockwise) = im Uhrzeigersinn ↻ · CCW (counter clockwise) = gegen den Uhrzeigersinn ↺. Beim Automaten wird bis Richtung 5 im Uhrzeigersinn gedreht, danach geht es mit 6, 7 und 8 zurück und füllt die Lücken.

Messablauf pro Richtung

Je grösser die Verschiebungen, desto mehr hat sich im Bauteil verändert. Wenn sich die Werte in einer Richtung kaum mehr verändern, ist das Bauteil in dieser Richtung entspannt.

MEMV-Protokolle lesen

So sind die Protokolle aufgebaut – für die Anlage mit 1 Sonde (Handdrehring) und für den Automaten mit 4 Sonden.

Das Steuergerät zeigt nach der Behandlung ein Protokoll an und speichert es auf dem USB-Stick. Pro Richtung D1, D2, … stehen die Werte V = vorher und N = nachher für Drehzahl, Ampere und Beschleunigung. Rechts im Kasten «Total» rechnet das System die Verschiebungen zusammen.

Beispiel 1: Anzeige «Protokoll 1S» – Handdrehring mit 4 Richtungen (Werte aus der Betriebsanleitung)

Lesebeispiel D1: Drehzahl von 5128 auf 5149 gestiegen, Ampere von 1,481 auf 1,310 gesunken, Beschleunigung von 20,0 auf 24,04 m/s² gestiegen – das typische Bild einer erfolgreichen Behandlung in dieser Richtung. In D3 und D4 ist die Beschleunigung leicht gesunken: Nicht jede Richtung verhält sich gleich, darum wird jede einzeln gemessen.

Beispiel 2: Automat mit 4 Sonden, 8 Richtungen – Seite 1: Gesamtprotokoll «Auto»

Beim Automaten messen 4 Sonden (S1 bis S4) gleichzeitig an verschiedenen Stellen des Bauteils die Beschleunigung. Das Protokoll ist darum anders aufgebaut:

Automat, Seite 2: Detail-Protokoll D1 bis D8

Auf der zweiten Seite stehen für jede der 8 Richtungen die Werte V (vorher) und N (nachher) für Drehzahl, Ampere und Beschleunigung – gleich aufgebaut wie das Protokoll mit 1 Sonde (Beispiel 1), aber mit allen 8 Richtungen. Rechts im Kasten «Total» stehen die zusammengezählten Verschiebungen.

Seite 1 (Gesamtprotokoll) zeigt die Übersicht mit der G-Verschiebung pro Sonde, Seite 2 (Detail) zeigt jede Richtung einzeln. Am Steuergerät wechselt man zwischen «Total Protocol» und «D1–D8 Detail».

g oder m/s²? Die Einheiten erklärt

Formeln (für sinusförmige Schwingung)

Wichtig: Bei gleicher Beschleunigung (g-Wert) wird der Ausschlag bei hoher Drehzahl sehr klein. Doppelte Drehzahl → nur noch ein Viertel des Ausschlags.

Schwingungsrechner

Wie gross ist der Ausschlag bei 1 g?

Für andere g-Werte die Werte einfach multiplizieren, z. B. 3 g = 3-facher Ausschlag.

Anwendungen (Beispiele)

Hinweis: Diese Daten wurden aus alten Unterlagen neu erstellt. Sollten beim Übertragen Fehler entstanden sein, bitten wir um eine kurze Mitteilung an info@wiap-ag.ch. Vielen Dank!