DE102004018586A1

DE102004018586A1 - Method for compacting surface using bead blasting with intensity and pressure programmed to match geometry of workpiece

Info

Publication number: DE102004018586A1
Application number: DE200410018586
Authority: DE
Inventors: Thomas Haubold
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-11-03

Abstract

An improved method for bead blast compaction of the surface of a workpiece has sensors to monitor the intensity and pressure of the blasting process and to vary same in accordance with the programmed shape of the workpiece, i.e. to prevent damage of thin areas of the workpiece. The flow/pressure monitoring is online and provides a simple process control for different workpieces. The flow rate and pressure are controlled within computed limits for different areas of each workpiece. No sacrificial test strips are required.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verfestigung eines Bauteils durch Bestrahlung seiner Oberfläche mit Strahlgut.The The invention relates to a method for solidifying a Component by irradiation of its surface with blasting material.

Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf die Prozesskontrolle beim Verfestigungsstrahlen durch Mengen- und Geschwindigkeitsmessung des Strahlenmediums.in the Specifically, the invention relates to process control in the Hardening beams by quantity and speed measurement of the radiation medium.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Bauteile durch sogenanntes "Verfestigungsstrahlen" zu bearbeiten, um insbesondere an kritischen Bauteilen definierte Druckeigenspannungen einzubringen. Diese Druckeigenspannungen erhöhen durch die Behinderung der Rissbildung und/oder Rissausbreitung die Lebensdauer des Bauteils.Out In the prior art, it is known to work components by so-called "solidification jetting" to especially at critical components defined residual compressive stresses contribute. These compressive stresses increase due to the obstruction of the Cracking and / or crack propagation the life of the component.

Als Strahlmittel werden beispielsweise Stahlkugeln eingesetzt, die mit Hilfe von Druckluft gezielt auf die Oberfläche des Bauteils gestrahlt werden.When Blasting agents, for example, steel balls are used with Help of compressed air blasted targeted to the surface of the component become.

Das Maß für die Strahlintensität und damit für die Höhe der eingebrachten Eigenspannungen wird im Stand der Technik als Almenintensität angegeben. Diese Almenintensität beschreibt die durch das Strahlen hervorgerufene Durchbiegung eines genormten Almenplättchens (Almenstrip). Diese Almenproben werden vor dem Strahlen des jeweiligen Bauteils zur Überprüfung der Strahlvorrichtung probegestrahlt. Dabei werden die unterschiedlichen geometrischen Besonderheiten des Bauteils durch die Almenplättchen, insbesondere durch deren Anordnung simuliert. Dies bedeutet, dass für jedes zu strahlende Bauteil vorab mehrere Almenplättchen gestrahlt werden müssen. Falls eines dieser Plättchen sich außerhalb der geforderten Toleranzbereiche oder Grenzwerte befindet, muss die Gesamtvorrichtung hinsichtlich ihrer Einstellungen angepasst werden. Nach folgend muss die Bestrahlung der Almenproben wiederholt werden.The Measure of the beam intensity and thus for the height of inherent stresses introduced in the prior art as Almenintensität. These Almen strip describes the bending caused by the radiation of a standardized Almenplättchens (Almen strip). These algae samples are taken before the blasting of the respective component to check the Blasting device probegestrahlt. Here are the different geometric features of the component through the almesh tiles, in particular simulated by their arrangement. This means that for each to radiating component in advance several Almenplättchen must be blasted. If one of these tiles outside the required tolerance ranges or limits the overall device can be adjusted in terms of their settings. Following the irradiation of the algae samples must be repeated.

Daraus ergibt sich, dass das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren sehr aufwendig und arbeitsintensiv ist und zudem nicht immer zuverlässig und fehlerfrei arbeitet.from that it follows that the method known from the prior art is very complex and labor intensive and also not always reliable and works without errors.

Ein weiterer, wesentlicher Nachteil besteht darin, dass zur Bestimmung der Almenintensität ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich ist.One Another major disadvantage is that for the determination the alpine intensity a considerable amount of time is required.

Weiterhin ist es nachteilig, dass eine direkte Kontrolle des Strahlprozesses auf dem Bauteil nicht möglich ist, sodass nach Abschluss des Strahlprozesses erhebliche Überprüfungsschritte des Bauteils, beispielsweise eine vollständige Sichtprüfung, erforderlich sind, um die Qualität des Strahlvorganges beurteilen zu können.Farther It is disadvantageous that a direct control of the blasting process not possible on the component is, so after completion of the blasting process significant verification steps of the component, for example, a complete visual inspection required are to the quality to judge the blasting process.

Die EP 0 678 748 B1 beschreibt ein Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit eines Partikelstroms, wobei die Strahlmittelgeschwindigkeit bestimmt wird, indem die Zeit und die Strecke eines Strahlpartikels optisch erfasst werden.The EP 0 678 748 B1 describes a method for measuring the velocity of a particle stream, wherein the abrasive velocity is determined by optically detecting the time and distance of a jet particle.

Die Methode der Messung der Almenintensität ist in der US 2,350,440 beschrieben.The method of measuring alpine intensity is in the US 2,350,440 described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, betriebssicherer Anwendbarkeit eine zuverlässige Bestrahlung eines Bauteils ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a method of the initially called type to create, which with a simple structure and easier, more reliable Applicability Reliable irradiation a component allows.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention Problem solved by the features of the main claim, the under claims show further advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass zunächst die Menge und die Geschwindigkeit des Strahlguts online erfasst werden. Nachfolgend werden die gemessenen Werte für die Menge und die Geschwindigkeit des Strahlguts mit den Sollwerten für die gewünschte Verfestigung des Bauteils korreliert. Es erfolgt somit eine Zuordnung sowohl zu der Höhe der Verfestigung des Bauteils als auch zu dessen Geometrie. Nachfolgend werden auf der Basis der korrelierten Werte Sollgrenzen für die Menge und die Geschwindigkeit des Strahlguts ermittelt. Auf der Basis dieser Sollwertgrenzen oder Sollwerte erfolgt die Steuerung der Bestrahlung des Bauteils.According to the invention is thus provided that first the amount and speed of the blasting material recorded online become. The following are the measured values for the quantity and the speed of the blast with the setpoints for the desired hardening of the component is correlated. There is thus an allocation both to the height the solidification of the component as well as its geometry. following On the basis of the correlated values, set limits for the quantity and determines the speed of the blasting material. On the base These setpoint limits or setpoints are controlled by the Irradiation of the component.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.The inventive solution draws through a number of significant benefits.

Durch die Messung der Menge und Geschwindigkeit des Strahlguts und die Korrelation zu dem zu behandelnden Bauteil kann auf die Bestimmung der Almenintensität durch Almenproben verzichtet werden. Hierdurch ergibt sich eine ganz erhebliche Zeitersparnis bei der Bestrahlung des Bauteils, da die vorherigen Bestrahlungsschritte der Almenproben entfallen können.By the measurement of the quantity and speed of the blasting material and the Correlation to the component to be treated may affect the determination the alpine intensity be dispensed with almen samples. This results in a considerable time savings in the irradiation of the component, since the previous irradiation steps of the algae samples omitted can.

Weiterhin sichert das erfindungsgemäße Verfahren einen ungestörten Materialfluss und minimale Durchlaufzeiten bei der automatischen Bestrahlung von Bauteilen.Farther ensures the inventive method an undisturbed Material flow and minimum throughput times in the automatic Irradiation of components.

Bei einer statistischen Auswertung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, entweder gänzlich auf Almenproben zu verzichten oder die Prüffrequenz der Bestrahlung mittels Almenproben erheblich einzuschränken.at a statistical evaluation of the method according to the invention, it is possible either entirely on Almenproben to renounce or the test frequency of the irradiation by means of Significantly reduce algae samples.

Durch die Online-Messung und durch die Bestimmung der Menge und Geschwindigkeit des Strahlguts ist es erfindungsgemäß möglich, eine Korrelation zu den Eigenspannungen und der Lebensdauererhöhung der Bauteile zu berechnen und insgesamt den Prozess des Verfestigungsstrahlens zu optimieren.By the online measurement and by determining the amount and speed of the blasting material, it is possible according to the invention to correlate to calculate the residual stresses and the lifetime increase of the components and overall to optimize the process of solidification blasting.

In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren automatisch durchgeführt wird. Sowohl die Online-Erfassung der Menge und Geschwindigkeit des Strahlguts als auch die Korrelation der Werte und gegebenenfalls eine Korrektur von Menge und Geschwindigkeit des Strahlguts können somit automatisch auch während des Verfahrens erfolgen.In a cheap one Further development of the invention is provided that the method automatically carried out becomes. Both the online capture of quantity and speed of the blasting as well as the correlation of the values and optionally one Correction of the amount and speed of the blasting material can thus automatically even during the Procedure done.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Steuerung der Bestrahlung entweder automatisch oder manuell durchzuführen. Somit ist ein Höchstmaß an Flexibilität während des Bestrahlungsvorganges gegeben.Under Use of the method according to the invention Is it possible, the control of the irradiation either automatically or manually perform. Thus, a maximum of flexibility during the Irradiation process given.

Weiterhin ist es günstig, wenn bei der Korrelation der gemessenen Werte für die Menge und die Geschwindigkeit des Strahlguts und den Sollwerten für die Verfestigung des Bauteils gemessene Werte für die in der Oberfläche des Bauteils erzielten Verfestigung korreliert werden. Somit kann eine optimale Anpassung des Verfahrens an die Verfahrensparameter erfolgen, ohne dass zusätzliche Almenproben bestrahlt werden müssen.Farther is it cheap when correlating the measured values for the amount and the speed of the blasting material and the set values for the solidification of the component measured values for in the surface the solidification achieved are correlated. Thus, can an optimal adaptation of the method to the process parameters done without any additional Almenproben must be irradiated.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, bei der Korrelation der gemessenen Werte für die Geschwindigkeit die Werte von gemessenen Almenproben zu korrelieren. Hierdurch erfolgt eine nochmalige Anpassung und Überprüfung des Verfahrens an die tatsächlichen Gegebenheiten.In a development of the invention, it is also possible in the correlation the measured values for the speed to correlate the values of measured algae samples. This results in a further adaptation and review of the process to the actual Conditions.

Die Erfassung der Menge und der Geschwindigkeit des Strahlguts erfolgt bevorzugter Weise optisch. Es sind jedoch auch andere Sensormittel erfindungsgemäß anwendbar.The Detection of the amount and speed of the blasting takes place preferably optically. However, there are other sensor means applicable according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ablaufdiagrammen erläutert. Dabei zeigt:in the Below, the invention will be explained with reference to flowcharts. there shows:

1 eine Vorgehensweise mit Almenproben gemäß dem Stand der Technik; 1 a procedure with almen samples according to the prior art;

2 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens zur Ermittlung der Sollwertgrenzen; und 2 an inventive embodiment of the method for determining the setpoint limits; and

3 einen Ablauf zur erfindungsgemäßen Durchführung des Verfahrens. 3 a sequence for carrying out the method according to the invention.

Wie sich aus 1 ergibt, werden beim Stand der Technik zunächst Almenproben bestrahlt und nachfolgend ausgewertet. Ist die Auswertung der Almenproben in Ordnung (i.O.) so kann das Bauteil bestrahlt werden. Ist die Auswertung der Almenproben jedoch so, dass sich kein korrektes Ergebnis ergibt (n.i.O.), so muss der gesamte Vorgang solange wiederholt werden, bis sich eine korrekte Bestrahlung der Almenproben ergibt.As it turned out 1 results in the prior art, first almen samples are irradiated and subsequently evaluated. If the evaluation of the algae samples is OK (OK), the component can be irradiated. However, if the evaluation of the algae samples is such that no correct result is obtained (NOK), then the entire process must be repeated until a correct irradiation of the algae samples results.

Die 2 zeigt einen Zwischenschritt zur Justierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere zur Bestimmung der Sollwertgrenzen. Dabei erfolgt eine Online-Erfassung (Kontrolle) der Menge und der Geschwindigkeit des Strahlguts mittels Sensoren. Hierbei werden Almenproben bestrahlt und ausgewertet, sodass eine Korrelation zu der Menge und der Geschwindigkeit des Strahlguts möglich ist und nachfolgend das Bauteil direkt bestrahlt werden kann. Nachdem somit die Sollwertgrenzen ermittelt wurden, kann das erfindungsgemäße Verfahren wie in 3 dargestellt werden, wobei auf die Bestrahlung von Almenproben gänzlich verzichtet werden kann.The 2 shows an intermediate step for adjusting the method according to the invention and in particular for determining the setpoint limits. In this case, there is an online acquisition (control) of the quantity and the speed of the blasting material by means of sensors. Here, alumina samples are irradiated and evaluated, so that a correlation to the amount and the speed of the blasting material is possible and subsequently the component can be irradiated directly. Thus, after the setpoint limits have been determined, the method according to the invention as in 3 can be shown, with the irradiation of Almenproben can be dispensed with entirely.

Claims

Method for solidifying a component by Irradiation of its surface with blasting material, the quantity and the speed of the blasting material can be recorded online, where subsequently measured Values for the quantity and the speed of the blasting material with the nominal values for the Solidification of the component are correlated being on the Basis of the correlated values Setpoint limits for the quantity and the speed of the blasting material, and the control of the Irradiation of the component based on the setpoint limits takes place.

Method according to claim 1, characterized in that that the procedure is carried out automatically.

Method according to claim 1, characterized in that that the control of the irradiation takes place automatically.

Method according to claim 1, characterized in that that the control of the irradiation is done manually.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized that in correlating the measured values for the amount and the speed of the blasting material and the set values for the solidification of the component measured values for the in the surface solidification achieved by the component.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized that in correlating the measured values for the amount and the speed of the blasting material and the set values for the solidification of the component Values of measured alimentary samples are correlated.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the quantity and the speed of the blasting material optically detected become.