DE102006021223A1 - Method for surface blasting of a component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Kugelstrahlen, eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, wobei insbesondere als Kugeln ausgebildete Strahlkörper auf eine Oberfläche eines zu strahlenden Bauteils gerichtet werden, um dasselbe im Bereich seiner Oberfläche zu bearbeiten bzw. zu verfestigen. Erfindungsgemäß wird die Temperatur und/oder die Geschwindigkeit der Strahlkörper zur Etablierung einer Prozesskontrolle des Oberflächenstrahlens gemessen.The invention relates to a method for surface blasting, in particular for shot peening, of a component, in particular a gas turbine component, wherein, in particular, shot bodies designed as spheres are directed onto a surface of a component to be blasted in order to process or solidify the same in the region of its surface. According to the invention, the temperature and / or the speed of the blasting bodies are measured in order to establish a process control of the surface blasting.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Kugelstrahlen, eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for surface blasting, in particular for shot peening, a component, in particular a gas turbine component, according to the preamble of claim 1.
Gasturbinenbauteile, wie zum Beispiel Bauteile von Flugtriebwerken, unterliegen im Betrieb hohen Belastungen, die zu einem Verschleiß und einem Versagen der Bauteile führen können. Da zum Beispiel Flugtriebwerke höchsten Anforderungen im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer genügen müssen, müssen alle Optimierungspotentiale ausgenutzt werden. Hierzu gehört auch eine optimierte Ausnutzung der Potentiale von Werkstoffen, aus welchen die Bauteile hergestellt sind. Dabei kommt insbesondere den Oberflächen der Bauteile eine besondere Bedeutung zu, da die Oberflächen bzw. Randschichten im Betrieb einer maximalen Beanspruchung ausgesetzt sind. So bilden die Oberflächen bzw. Randschichten meist den Ausgangsort beim Versagen eines Bauteils. Zur optimierten Ausnutzung der Werkstoffpotentiale und zur Erhöhung der Lebensdauer von Bauteilen ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, die Bauteile an ihren Oberflächen bzw. Randschichten zu verfestigen. Durch eine Oberflächenverfestigung der Bauteile kann demnach die Lebensdauer der Bauteile verlängert werden.Gas turbine components, such as components of aircraft engines, are subject in operation high loads, resulting in wear and failure of the components to lead can. For example, aircraft engines highest Requirements with regard to reliability, weight, performance, Economy and durability must meet all optimization potentials be exploited. Which also includes also an optimized utilization of the potentials of materials, from which the components are made. It comes in particular the surfaces the components of particular importance, since the surfaces or Edge layers exposed to maximum stress during operation are. This is how the surfaces form or marginal layers usually the starting point for failure of a component. For the optimized utilization of the material potentials and for increasing the Lifetime of components it is already known from the prior art known to the components on their surfaces or edge layers solidify. Through a surface hardening The components can therefore be extended the life of the components.
Nach dem Stand der Technik wird die Oberflächenverfestigung von Bauteilen vorzugsweise durch Kugelstrahlen vorgenommen. Beim Kugelstrahlen werden Kugeln mit Pressluft, mittels eines Schleuderrads oder auch mit Hilfe einer im Ultraschallfrequenzbereich schwingenden Sonotrode beschleunigt und auf eine zu verfestigende Oberfläche eines Bauteils gerichtet. Die zum Beispiel mit Hilfe der Sonotrode beschleunigten Kugeln treffen im Sinne einer statistischen Verteilung auf die zu verfestigende Oberfläche des Bauteils und bewirken so eine Verfestigung des Bauteils an der zu verfestigenden Oberfläche. Die von einer Sonotrode bereitgestellte Energie wird demnach beim Kugelstrahlen indirekt bzw. mittelbar über die Kugeln auf die zu verfestigende Oberfläche des zu strahlenden Bauteils übertragen. Beim Ultraschall-Kugelstrahlen mit Hilfe einer Sonotrode wird zur Prozessüberwachung bzw. Prozesskontrolle nach der bestehenden Praxis die Betriebsspannung und/oder der Betriebsstrom der Sonotrode gemessen, wobei hiermit jedoch keine direkte Überwachung der Oberflächenverfestigung möglich ist. Insbesondere können hieraus online keine Informationen über die mechanischen und thermischen Zustände der zu verfestigenden Oberfläche gewonnen werden.To The state of the art is the surface hardening of components preferably made by shot peening. When shot peening be balls with compressed air, by means of a blast wheel or too with the aid of a sonotrode oscillating in the ultrasonic frequency range accelerated and on a surface to be solidified Directed component. For example, with the help of the sonotrode accelerated Bullets hit them in the sense of a statistical distribution solidifying surface of the component and thus cause a solidification of the component to the surface to be consolidated. The energy provided by a sonotrode is therefore at Shot blasting indirectly or indirectly via the balls to be solidified surface to be transmitted to the radiating component. When ultrasonic shot peening with the help of a sonotrode becomes the process monitoring or process control according to existing practice the operating voltage and / or the operating current of the sonotrode, hereby but no direct monitoring surface hardening possible is. In particular, you can From here online no information about the mechanical and thermal conditions of the surface to be consolidated be won.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Oberflächenstrahlen eines Bauteils zu schaffen.Of these, Based on the present invention, the problem underlying a novel method for surface blasting of a component create.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Oberflächenstrahlen eines Bauteils gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird die Temperatur und/oder die Geschwindigkeit der Strahlkörper zur Etablierung einer Prozesskontrolle des Oberflächenstrahlens gemessen.This Problem is solved by a method for surface blasting of a component according to claim 1 solved. According to the invention Temperature and / or the speed of the jet body to Establishment of a process control of surface radiation measured.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, beim Oberflächenstrahlen die Temperatur und/oder die Geschwindigkeit der Strahlkörper zu messen, um so eine Prozesskontrolle des Oberflächenstrahlens zu etablieren. Hiermit können direkt sowie online zum Oberflächenstrahlen Rückschlüsse auf die beim Oberflächenstrahlen erzielte Qualität der Oberflächenverfestigung gezogen werden.in the For the purposes of the present invention, it is proposed for the first time when surface blasting the temperature and / or the speed of the jet body too measure, so as to establish a process control of surface blasting. Herewith can directly and online for surface blasting Conclusions on when surface blasting achieved quality surface hardening to be pulled.
Vorzugsweise wird die Temperatur und die Geschwindigkeit der Strahlkörper sowie zusätzlich die Temperatur der Oberfläche des zu strahlenden Bauteils gemessen, wobei abhängig hiervon das Oberflächenstrahlen gesteuert bzw. geregelt wird.Preferably is the temperature and speed of the jet body as well additionally the Temperature of the surface of the component to be irradiated, depending on which the surface blasting is controlled or regulated.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, nachfolgend näher erläutert.preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer below explained.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Kugelstrahlen, eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils. Nachfolgend soll davon ausgegangen werden, dass das Oberflächenstrahlen als Ultraschall-Kugelstrahlen durchgeführt wird, wobei hierzu Strahlkörper mit Hilfe einer im Ultraschallfrequenzbereich schwingenden Sonotrode beschleunigt und auf eine zu verfestigende Oberfläche eines zu strahlenden Bauteils gerichtet werden.The The present invention relates to a method for surface blasting, in particular for shot peening, a component, in particular a Gas turbine component. The following is to be assumed that the surface blasting as Ultrasonic shot peening is carried out, with this jet body with Help a vibrating in the ultrasonic frequency range sonotrode accelerated and accelerated to a surface to be solidified be directed radiating component.
Zur Etablierung einer Online-Prozesskontrolle bzw. einer Online-Prozessüberwachung des Ultraschall-Kugelstrahlens wird im Sinne der hier vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, während des Ultraschall-Kugelstrahlens die Temperatur und/oder die Geschwindigkeit der Strahlkörper zu messen. Diese Messung erfolgt unter Anwendung der Infrarot-Technologie.to Establishment of an online process control or online process monitoring the ultrasonic shot peening is in the sense of the present here Invention proposed during of ultrasonic shot peening the temperature and / or the speed of the jet body too measure up. This measurement is done using infrared technology.
Als Geschwindigkeit der Strahlkörper wird die Geschwindigkeit derselben benachbart zur Oberfläche des zu strahlenden Bauteils gemessen, wobei es sich hierbei um die Aufprallgeschwindigkeit bzw. Abprallgeschwindigkeit der Strahlkörper auf die bzw. von der zu strahlenden Oberfläche des zu verfestigenden Bauteils handelt.When Speed of the jet body the velocity of the same becomes adjacent to the surface of the measured to radiating component, which is the impact velocity or rebound speed of the jet body to or from the zu radiant surface of the component to be solidified.
Vorzugsweise wird zusätzlich zur Temperatur und Geschwindigkeit der Strahlkörper auch die Temperatur der zu strahlenden Oberfläche gemessen. Aus diesen Messungen können dann online Rückschlüsse auf die Zustände der zu verfestigenden Oberfläche, insbesondere auf deren thermische und mechanische Zustände, geschlossen werden. Hierdurch ist eine Online-Prozessüberwachung bzw. Online-Prozesskontrolle des Ultraschall-Kugelstrahlens möglich.Preferably will be added to the temperature and speed of the jet body also the temperature of the too bright surface measured. From these measurements can then on-line conclusions on the conditions the surface to be consolidated, in particular to their thermal and mechanical conditions, closed become. This is an online process monitoring or online process control of ultrasonic shot peening possible.
Es liegt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, abhängig von der gemessenen Temperatur der Strahlkörper und/oder der gemessenen Geschwindigkeit der Strahlkörper und/oder der gemessenen Temperatur der zu strahlenden Oberfläche des zu verfestigenden Bauteils das Oberflächenstrahlen zu regeln. Abhängig von den gemessenen Temperaturen sowie Geschwindigkeiten können demnach Prozessparameter des Ultraschall-Kugelstrahlens angepasst werden.It is within the meaning of the present invention, depending on the measured temperature of the jet body and / or the measured Speed of the jet body and / or the measured temperature of the surface to be radiated To be solidified component to regulate the surface blasting. Depending on the measured temperatures and speeds can accordingly Process parameters of ultrasonic shot peening are adjusted.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Messung der Temperaturen und Geschwindigkeiten vorzugsweise unter Anwendung der Infrarot-Technologie. Hierbei ist dann zu beachten, dass Begrenzungswände eines Strahlraums, innerhalb dessen ein zu strahlendes Bauteil angeordnet wird, aus zumindest abschnittsweise infrarottransparentem Material bestehen, um so die Infrarotmessung zu ermöglichen.As already mentioned, the measurement of temperatures and velocities is preferably carried out below Application of infrared technology. Please note that boundary walls a beam space within which a component to be radiated is arranged is made of at least partially infrared transparent material exist to allow the infrared measurement.
Claims (7)
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Inventor name: THUEMMLER, PHILIPP, 80939 MUENCHEN, DE Inventor name: BAYER, ERWIN, DR., 85221 DACHAU, DE Inventor name: STEINWANDEL, JUERGEN, DR., 88690 UHLDINGEN-MUE, DE |
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