Charakterisierung von Roping-Strukturen
Roping tritt insbesondere auf Aluminiumlegierungen für Außenhaut- und Karosseriebauteile auf und beeinträchtigt das visuelle Erscheinungsbild deutlich. Die bandartigen Strukturen verlaufen meist parallel zur Walzrichtung und sind für das menschliche Auge klar erkennbar.
Mit optischen 3D-Oberflächenprofilern von Polytec lassen sich diese Strukturen flächenhaft erfassen und objektiv bewerten. Die berührungslose Messung ermöglicht eine reproduzierbare Charakterisierung des Roping-Grades – unabhängig von subjektiven Sichtprüfungen.
Roping als Oberflächenphänomen bei Aluminiumblechen
Während der Umformprozesse wie Walzen, Strecken und Tiefziehen wird die Kornstruktur der Legierung verändert.Diese Umstrukturierung kann zu einer erhöhten Flächenrauheit und zum sogenannten „Orangenhaut-Effekt“ führen.
Unter bestimmten Bedingungen verdichten sich diese Strukturen zu bandartigen Roping-Mustern, die das Oberflächenbild sichtbar beeinträchtigen.
Geometrie von Roping-Strukturen
Roping-Strukturen zeigen sich als längliche, bandartige Erhebungen, die parallel zur Walzrichtung und senkrecht zur Streckrichtung verlaufen. Typische Strukturbreiten liegen zwischen 0,2 und 2 mm, bei Längen von bis zu 30 mm.
Diese seilartigen Muster sind visuell deutlich wahrnehmbar und stellen ein relevantes Qualitätskriterium für Sichtflächen dar.
Quantifizierung des Roping-Grades mit flächenbasierten Parametern
Zur Quantifizierung des Ropings eignen sich flächenbasierte S-Texturparameter gemäß ISO 25178, insbesondere der Sa-Parameter. Er beschreibt die mittlere Abweichung der Oberfläche vom Referenzniveau und entspricht funktional dem bekannten Ra-Wert aus der Linienmesstechnik.
Da Roping-Strukturen im Millimeterbereich auftreten, erlaubt die Norm eine anwendungsbezogene Skalierung der Auswertung. Auf diese Weise kann der Roping-Grad objektiv und reproduzierbar über große Flächen bestimmt werden.
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Bestimmung der Seilqualität anhand von Abdrücken
Als zweiter Ansatz zur Bestimmung der Roping-Klasse kann die Empfehlung VDA 239-400 des Gesamtverbands der Automobilindustrie (GAAI) angewendet werden, bei der ein Abdruck der Oberfläche verwendet wird. Die Abdruckmethode weist viele Ähnlichkeiten mit der Anfertigung einer Kopie einer Kreditkarte mit erhabenen Schriftstrukturen auf, bei der ein Papier über die Strukturen gelegt und mit einem Bleistift gerieben wird, um die erhabenen Schriftflächen sichtbar zu machen: Die tiefen Bereiche bleiben hell, die hohen werden abgedunkelt. Mit einem speziell vorbereiteten Klebeband wird ein Abdruck genommen und mit 300 dpi gescannt, um ein Graubild zu erzeugen.
Bei dieser Auflösung werden die kleinen Strukturen (Flächenrauheit), die nicht relevant sind, herausgefiltert und sind nicht mehr erkennbar. Die Graustufenwerte sind Indikatoren für die Höhen, wenn der Prägeprozess korrekt durchgeführt wurde. Das Graubild wird von einer Software ausgewertet, die den Roping-Grad anhand der Skala von 0 (kein Roping) bis 9 (sehr starkes Roping) berechnet. Dieser Ansatz scheint zwar einfach, ist jedoch arbeitsintensiv, zeitaufwendig, ungenau und fehleranfällig. Diese Nachteile entfallen bei Verwendung von Weißlicht-Interferometern von TopMap von Polytec.
Um sicherzustellen, dass die Messergebnisse mit dem GAAI-Standard vergleichbar sind, verfügen die Oberflächenprofiler von TopMap über einen Algorithmus zur Aufbereitung und zum Export von Daten für die weitere Verarbeitung zur Bestimmung des Roping-Grades. Darüber hinaus berechnet die integrierte Oberflächenmesstechnik-Software den RK-Parameter gemäß VDA 239-400 GAAI.
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