Projektthema:

Entwicklung einer computergesteuerten Reibtest-Einrichtung zur

Untersuchung elektronischer Kontaktierungen, bei denen durch Relativbewegungen

Reibkorrosion auftreten kann.

 

Hintergrund:

Während eines Projektes bei der Firma Siemens Home and Office Communication Devices GmbH un Co. KG in Bocholt (SHC) mussten einige Untersuchungen an externe Labore vergeben werden. Dabei stellte sich heraus, dass Untersuchungen die von den üblichen Standard abweichen nicht problemlos und zum Teil nicht zur Zufriedenheit durchgeführt wurden. Einer dieser Tests war der Reibkorrosinstest. Um in Zukunft die Erprobung selber durchführen zu können sollte mit diesem Projekt eine "Reibtest-Einrichtung" hergestellt werden.

Allgemein:

Reibkorrosion – Verschleiß als Resultat oszillierender Bewegungen kleiner Amplitude. Gewöhnlich tangential zwischen zwei festen in Kontakt stehenden Oberflächen.


Ursachen für Reibkorrosion:

  • Kontaktmaterialien mit korrosionsbeständiger Oxid-Deckschicht wie Sn, Cu und Ni
  • Relativbewegungen durch
    • Temperaturwechsel
    • Erschütterungen
    • Schwingungen
  • „Aufwalken“ durch verdrehen.

Aktionen zur Vermeidung von Reibkorrosion:

  • Geeignetes Design zum absorbieren von Relativbewegungen
  • Geeignete Befettung

Aufgabe:

 

Hardware:

Um Relativbewegungen erzeugen zu können wird eine Mechanik benötigt, die diese Bewegungen ausführt. In diesem Projekt wurde ein Verschiebetisch (LT-72 Verschiebetisch) der Firma Movtec Stütz & Wacht GmbH eingesetzt. Um Prüflinge einzuspannen und die Kraft einstellen zu können wurde vom Vorrichtungsbau der SHC die restliche Mechanik erstellt.

Reibtesteinrichtung Mechanik

Software:

Es gibt zwei Softwarebereiche. Zum einen die Software für den Microkontroller und zum anderen die Software auf dem PC.

 

PC - Software:

Die PC – Software (Fretting.exe) stellt dem Benutzer eine Oberfläche zur Verfügung, mit der dieser alle nötigen Einstellungen vornehmen kann um einen Test durchzuführen.

Während des Tests liest das Programm die Messwerte vom Messgerät und die Zyklenzahl von der Schrittmotor-Steuerung ein und speichert diese. Während des Einlesens der Messwerte erfolgt parallel eine Auswertung der Daten.

Nach dem Test werden alle Informationen dem Benutzer angezeigt. Des Weiteren hat der Benutzer die Möglichkeit sich eine Grafik mit den aktuellen Messdaten zu erstellen und diese zu speichern. Ebenfalls kann eine neue Auswertung gestartet werden.

 

Software für den Microkontroller:

Die Software im Microkontroller empfängt die Anweisungen vom PC und setzt diese um. Während eines Tests steuert der Microkontroller den Schrittmotor und sendet bei Vollendung eines Zyklus die aktuelle Zykluszahl an den PC.

Reibtesteinrichtung Software

Lösung:

Mit dieser neuen Testeinrichtung steht dem Umweltlabor eine Einrichtung zur Verfügung, mit deren Hilfe es möglich ist Reibkorrosion unter Laborbedingungen zu simulieren. Durch den flexiblen Aufbau können verschiedene Aufnahmen in die Reibtest-Einrichtung eingebaut werden. Mit der Einrichtung können nicht nur Reibkorrosionsversuche durchgeführt werden, sondern auch jede andere Art von Tests bei denen zyklische Bewegungen benötigt werden.

Besondere Features:

  • Schrittmotor mit hochauflösendem Verschiebetisch
  • Hublänge 2,5µm ... 2500µm mit Aulösung 1µm
  • Geschwindigkeit 2,5 ... ca. 2500µm/s
  • Frequenz 1Hz (Maximal 1000Hz)
  • Krafteinstellung durch Gewichtsringe
  • Messwerterfassung per PC / MGR10

 

Verwendete Hilfsmittel:

- Borland Builder C++ 4 für die Erstellung der Anwendung und der grafischen Oberfläche

- AVR - Studio 4 (www.Atmel.com) für das Programieren der Prozessoren in der Hardware (ASSAMBLER)

- Eagle 4.09r2 für das Entwickeln der Leiterplatten