DE102006036519A1

DE102006036519A1 - Cover element for a sonotrode and blasting chamber arrangement for surface blasting of components

Info

Publication number: DE102006036519A1
Application number: DE102006036519A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. Bayer; Philipp THÜMMLER
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-07
Also published as: EP2046532A1; US20090301152A1; WO2008014777A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Deckelelement (18) für eine Sonotrode (16), welches insbesondere zum Beschleunigen von Strahlgut (12) innerhalb einer Strahlkammer (14) zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen (28) anzuordnen und mittels eines Schwingungserregers (32) der Sonotrode (16) zu betreiben ist, wobei zumindest eine Wand (20), insbesondere ein Wandbereich einer Kammerwand (21) der Strahlkammer (14), vorgesehen ist, welche in einer vorbestimmten Position am Deckelelement (18) angeordnet und mit diesem mitzubewegen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Strahlkammeranordnung zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen (28), insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, mit einer von zumindest einer Kammerwand (21) begrenzten Strahlkammer (14) und zumindest einer Sonotrode (16) mit einem Deckelelement (18), welches wenigstens einen mit diesem mitzubewegenden Wandbereich (Wand 20) der Kammerwand (21) umfasst.The The invention relates to a cover element (18) for a sonotrode (16), which in particular for accelerating blasting material (12) within a blasting chamber (14) for surface blasting of components (28) and by means of a vibration exciter (32) the sonotrode (16) is to operate, wherein at least one wall (20), in particular a wall region of a chamber wall (21) of the blasting chamber (14) is provided, which in a predetermined position on Cover element (18) is arranged and mitzubewegen with this. The The invention further relates to a blasting chamber arrangement for surface blasting of components (28), in particular for ultrasonic shot peening, with a blasting chamber defined by at least one chamber wall (21) (14) and at least one sonotrode (16) with a cover element (18), which at least one mitzubewegenden with this wall area (Wall 20) of the chamber wall (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Deckelelement für eine Sonotrode und eine Strahlkammeranordnung zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 8 angegebenen Art.The The invention relates to a cover element for a sonotrode and a blasting chamber arrangement for surface blasting of components in the preambles of claims 1 and 8 specified type.

Derartige Deckelelemente und Strahlkammeranordnungen werden beispielsweise zum Oberflächenstrahlen mit Hilfe von Kugeln als Strahlgut von Bauteilen wie Blisks, Rotorblättern, Schaufelfüßen oder dergleichen verwendet. Dabei werden die Kugeln über das Deckelelement der Sonotrode innerhalb einer Strahlkammer beschleunigt und mit hoher Geschwindigkeit gegen die zu behandelnde Oberfläche des jeweiligen Bauteils geschleudert. Auf diese Weise kann eine Steigerung der Dauerfestigkeit, eine gesteigerte Korrosionsbeständigkeit, ohne Materialverfrachtungen am Bauteil erreicht werden. Ein zentrales Problem des Oberflächenstrahlens besteht darin, dass durch falsche Prozessführung wie etwa zu lange Bearbeitungszeit, zu geringer Abstand zwischen Deckelelement und Bauteil oder zu hohe Beschleunigung des Strahlguts leicht eine irreversible Schwächung oder gar Zerstörung des Bauteils verursacht wird. Daher sind Sonotroden, Deckelelemente und Strahlkammeranordnungen, durch welche eine schonende und gezielte Prozessführung sowie die Bearbeitung verschiedenster Bauteiltypen gewährleistet werden kann, von großem Interesse.such Cover elements and blasting chamber arrangements become, for example for surface blasting with the help of balls as blasting material of components such as blisks, rotor blades, shovel feet or used the same. The balls over the cover element of the sonotrode accelerated within a blasting chamber and at high speed against the surface to be treated of the respective component hurled. This way a can Increase in fatigue strength, increased corrosion resistance, be achieved without Materialverfrachtungen on the component. A central Problem of surface blasting is that due to wrong process management such as too long processing time, too small distance between cover element and component or too high Acceleration of the blast easily an irreversible weakening or even destruction of the component is caused. Therefore, sonotrodes, cover elements and Strahlkammeranordnungen, through which a gentle and targeted Litigation and the processing of various types of components guaranteed can be of great Interest.

Ein derartiges Deckelelement und eine derartige Strahlkammeranordnung sind dabei aus der DE 600 17 681 T2 als bekannt zu entnehmen, in welcher ein Verfahren zum Ultraschall-Kugelstrahlen von großformatigen, ringförmigen Oberflächen dünnwandiger Werkstücke beschrieben ist. Dabei wird ein rotationssymmetrisches Bauteil, wie beispielsweise ein Antriebskegel eines Turbotriebwerks für Luftfahrzeuge, mittels einer Strahlkammeranordnung oberflächengestrahlt. Das Bauteil wird dazu kontinuierlich mindestens fünfmal an der oberen Öffnung der Strahlkammeranordnung in einer Drehbewegung vorbeigeführt und dabei von mittels einer Sonotrode beschleunigten Kugeln gestrahlt. Durch das mehrfache Vorbeibewegen soll dabei eine schonende und gleichmäßige Oberflächenbehandlung sichergestellt werden. Die verwendete Strahlkammer selbst ist dabei kleiner als das zu behandelnde Bauteil ausgebildet und besteht aus einem nach oben hin offenen Raum, welcher durch eine Wand zu den Seiten und durch einen Boden nach unten hin begrenzt wird. Am Boden der Strahlkammer ist das Deckelelement der Sonotrode angeordnet, welche durch einen Schwingungsgenerator in Schwingungen versetzt wird. Um während der Oberflächenbehandlung einen Verlust an Kugeln durch Herausschleudern aus der Strahlkammer zu vermeiden, ist vorgesehen, dass zwischen dem Bauteil und der Wand der Strahlkammer ein Spiel mit einem gegenüber dem Durchmesser der Kugeln kleineren Betrag eingestellt wird.Such a cover element and such a blasting chamber arrangement are from the DE 600 17 681 T2 to be known, in which a method for ultrasonic shot peening of large-sized, annular surfaces thin-walled workpieces is described. In this case, a rotationally symmetrical component, such as a drive cone of a turbomachine for aircraft, is surface-blasted by means of a blasting chamber arrangement. The component is continuously passed at least five times at the upper opening of the blasting chamber arrangement in a rotational movement and thereby blasted by means of a sonotrode accelerated balls. Through the multiple passing by a gentle and uniform surface treatment is to be ensured. The blasting chamber used itself is smaller than the component to be treated and consists of an upwardly open space, which is bounded by a wall to the sides and by a bottom to the bottom. At the bottom of the blasting chamber, the cover element of the sonotrode is arranged, which is set in vibration by a vibration generator. In order to avoid a loss of balls during the surface treatment by ejection from the blasting chamber, it is provided that a clearance is set between the component and the wall of the blasting chamber with a smaller amount than the diameter of the balls.

Als nachteilig bei dieser bekannten Strahlkammeranordnung ist der Umstand anzusehen, dass das Deckelelement passgenau in den Boden der Strahlkammer eingefügt werden muss, um ein Durchfallen des Strahlguts aus der Strahlkammer zu vermeiden. Zudem beschleunigt das Deckelelement das Strahlgut relativ ungerichtet, so dass nur ein geringer Anteil auf das zu strahlende Bauteil gelenkt wird.When disadvantageous in this known blasting chamber arrangement is the fact to see that the cover element fits exactly into the bottom of the blasting chamber added must be in order to prevent the blasting material from falling out of the blasting chamber to avoid. In addition, the cover element accelerates the blasting material relatively undirected, so that only a small proportion on that too radiating component is directed.

Als nachteilig an der offenbarten Strahlkammeranordnung ist anzusehen, dass das Spiel zwischen der Strahlkammer und dem entsprechenden zu strahlenden Bauteil aufwendig eingestellt werden muss. Dies ist insbesondere bei einer unregelmäßigen Oberflächengeometrie des Bauteils oft nicht möglich, so dass für jedes Bauteil eine individuell angepasste Strahlkammer entwickelt werden muss. Zudem kann die bekannte Strahlkammeranordnung nur für relativ große, rotationssymmetrische Bauteile verwendet werden und ist zudem nicht für anspruchsvolle Geometrien, wie etwa die Innenseite der Bauteile, verwendbar.When is disadvantageous in the disclosed blasting chamber arrangement, that the game between the blasting chamber and the corresponding too radiating component must be set consuming. This is especially with an irregular surface geometry of the component often not possible, so for Each component developed an individually adapted blasting chamber must become. In addition, the known blasting chamber arrangement only for relative size, rotationally symmetric components are used and is not for demanding Geometries, such as the inside of the components used.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Deckelelement einer Sonotrode der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass diese einfacher und variabler zu verwenden ist und eine gerichtetere Beschleunigung des Strahlguts ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Strahlkammeranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher ein einfacheres und besser steuerbares Oberflächenbestrahlen von Bauteilen verschiedener Größen, Geometrien und Konturen ermöglicht wird und welche leicht an diese Bauteile angepasst werden kann.task The present invention is therefore a lid member of a Sonotrode of the type mentioned to improve so that this easier and more variable and more directional acceleration of the blasting material. A Another object of the invention is a blasting chamber arrangement to create the type mentioned, with which a simpler and better controllable surface irradiation of components of different sizes, geometries and contours allows and which can be easily adapted to these components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Deckelelement für eine Sonotrode sowie durch eine Strahlkammeranordnung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen beschrieben.These The object is achieved by a Cover element for a sonotrode and by a blasting chamber arrangement with the features of claims 1 or 8 solved. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are in the others claims described.

Erfindungsgemäß ist am Deckelelement der Sonotrode, welches insbesondere zum Beschleunigen von Strahlgut innerhalb einer Strahlkammer zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen anzuordnen und mittels eines Schwingungserregers der Sonotrode zu betreiben ist, zumindest eine Wand vorgesehen, welche in einer vorbestimmten Position am Deckelelement angeordnet und mit diesem mitzubewegen ist. Als Sonotrode sind dabei insbesondere diejenigen Typen verwendbar, welche als Ultraschall-Piezo-Aktoren ausgebildete Schwingungserreger aufweisen. Die Vorteile eines derartigen Deckelelements sind klar ersichtlich. Durch die Leitwirkung der Wand kann das zu beschleunigende Strahlgut gezielter auf die Oberfläche des zu bestrahlenden Bauteils gelenkt werden und gewährleistet somit eine verbesserte und reproduzierbare Prozessführung. Die Wand erhöht zudem die Stabilität der schwingenden Oberfläche des Deckelelements, so dass eine verbesserte und effizientere Energieübertragung von der Sonotrode auf das Strahlgut gewährleistet ist.According to the invention, at least one wall is provided on the cover element of the sonotrode, which is to be arranged in particular for accelerating blasting material within a blasting chamber for surface blasting of components and to be operated by means of a vibrator of the sonotrode, which is arranged in a predetermined position on the cover element and to move along with it. In particular, those types which have vibration exciters designed as ultrasonic piezoactuators can be used as the sonotrode. The advantages of such a cover element are clearly visible. Due to the guiding action of the wall, the blasting material to be accelerated can be directed more specifically onto the surface of the component to be irradiated, thus ensuring improved and reproducible process control. The wall also increases the stability of the oscillating surface of the cover element, so that an improved and more efficient energy transfer from the sonotrode is ensured on the blasting material.

Zusätzlich ermöglicht eine mit einem derartigen Deckelelement versehene Sonotrode eine besonders kompakte Ausgestaltung einer Strahlkammer, so dass auch sterisch anspruchsvolle Oberflächengeometrien wie beispielsweise Innenseiten von Bauteilen bearbeitet werden können. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, dass beispielsweise im Unterschied zum Stand der Technik gemäß DE 600 17 681 T2 das seitliche Spiel zwischen dem Deckelelement der Sonotrode und der Wand der Strahlkammer nicht mehr aufwendig abgestimmt werden muss.In addition, a sonotrode provided with such a cover element allows a particularly compact design of a blasting chamber, so that even sterically demanding surface geometries, such as inner sides of components, can be processed. Another advantage is achieved in that, for example, in contrast to the prior art according to DE 600 17 681 T2 the lateral play between the cover element of the sonotrode and the wall of the blasting chamber no longer needs to be tuned.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wand an einem seitlichen Randbereich des Deckelelements angeordnet ist. Durch eine derartige Wand kann besonders einfach eine seitliche Begrenzung geschaffen werden, welche einen Verlust an Strahlgut an der Unterseite der Strahlkammer effektiv verhindert.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the wall at a lateral edge region of the cover element is arranged. By such a wall can be particularly simple a lateral boundary can be created, which is a loss At blasting material at the bottom of the blasting chamber effectively prevented.

Idealerweise ist die Wand zudem um das Deckelelement umlaufend ausgebildet, so dass die Strahlkammer sowohl nach unten als auch seitlich vollständig durch das Deckelelement begrenzt wird. Besondere Vorteile lassen sich insbesondere dadurch erzielen, dass die mit dem Deckelelement mitbewegte Wand selbst die Wand der Strahlkammer bildet.Ideally the wall is also formed circumferentially around the lid member so that the blasting chamber through both the bottom and the side completely the lid member is limited. Special advantages can be in particular, achieve that the mitbewegte with the cover element Wall itself forms the wall of the blasting chamber.

Dadurch, dass die Wand auswechselbar und/oder vom Deckelelement abnehmbar ausgebildet ist, ist eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen, das Deckelelement mit äußerst geringem Rüstaufwand schnell und entsprechend kostengünstig auf unterschiedlichste Oberflächengeometrien verschiedner Bauteile abzustimmen. Da die mit dem Deckelelement mitbewegte Wand selbst den Strahlraum bildet, kann somit durch Auswechslung der Wand eine einzige Sonotrode zum Bestrahlen unterschiedlichster Oberflächen eingesetzt werden. Eine zusätzliche Verbesserung der Anpassbarkeit an unterschiedliche räumliche Gegebenheiten wird in besonders einfacher Weise dadurch ermöglicht, dass die Wand in ihrer Position am Deckelelement einstellbar und in der eingestellten Position festlegbar ist. Eine derartige Verstell- und Festlegbarkeit kann dabei über geeignete lösbare Verbindungs elemente wie beispielsweise Schraub- oder Klemmverbindungen erfolgen. Denkbar sind aber auch alle sonstigen geeigneten, dem Fachmann bekannte Verbindungsarten.Thereby, that the wall removable and / or removable from the cover element is formed, a particularly simple way is created, the cover element with extremely low set-up effort fast and accordingly inexpensive on different surface geometries of different Match components. Since the co-moving with the cover element wall itself forms the beam space, can thus by replacing the wall a single sonotrode used to irradiate a wide variety of surfaces become. An additional Improvement of adaptability to different spatial Conditions are made possible in a particularly simple manner thereby that the wall in its position on the cover element adjustable and can be fixed in the set position. Such an adjustment and fixability can be over suitable releasable Connection elements such as screw or clamp connections done. However, all other suitable, known in the art are also conceivable Connection types.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Höhe der Wand im Verhältnis zur Breite, insbesondere zum Durchmesser, des Deckelelements erheblich kleiner ausgebildet ist und vorzugsweise in einem Verhältnis zwischen 1:6 und 1:14 und insbesondere 1:10 steht. Da eine im Vergleich zum Deckelelement deutlich kleinere Wand auch eine entsprechend geringere träge Masse besitzt, welche durch das Deckelelement beschleunigt werden muss, kann auf diese Weise ein besonders schnelles Ansprechen und weitestgehend verzögerungsfreies Mitbewegen der Wand sichergestellt werden. Ein Verhältnis von etwa 1:10 hat sich dabei als besonders geeigneter Kompromiss zwischen den Anforderungen der Mitbewegbarkeit, also möglichst geringe Masse, und der Leitelementeigenschaften für Strahlgut, also möglichst große Höhe, gezeigt. Eine baulich besonders einfache und zum Ablenken des Strahlguts auf die Oberfläche des Bauteils besonders geeignete Ausgestaltung des Deckelelements kann schließlich dadurch erzielt werden, dass die Wand zumindest annähernd rechtwinklig am Deckelelement angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the height the wall in proportion to the width, in particular to the diameter of the lid member considerably is smaller and preferably in a ratio between 1: 6 and 1:14 and especially 1:10 is. Because one compared to Cover element significantly smaller wall also a correspondingly lower inert mass has, which must be accelerated by the lid member, In this way, a particularly fast response and largely delay-free Moving the wall to be ensured. A ratio of about 1:10 has been a particularly suitable compromise between the requirements of Mitbewegbarkeit, ie the lowest possible mass, and the guide element properties for Blasting material, so as possible size Height, shown. A structurally particularly simple and for deflecting the blasting material on the surface the component particularly suitable embodiment of the cover element can finally be achieved in that the wall at least approximately at right angles is arranged on the cover element.

Erfindungsgemäß umfasst eine Strahlkammeranordnung zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eine von zumindest einer Wand begrenzte Strahlkammer und zumindest eine Sonotrode mit einem Deckelelement, mittels welchem Strahlgut innerhalb der Strahlkammer zu beschleunigen ist, wobei vorgesehen ist, dass das Deckelelement wenigstens einen mit diesem mitzubewegenden Wandbereich der Wand umfasst. Anders ausgedrückt ist bei einer erfindungsgemäßen Strahlkammeranordnung vorgesehen, dass das Deckelelement der Sonotrode zumindest einen Wandbereich der Wand der Strahlkammer umfasst und dass dieser Wandbereich mit dem Deckelelement mitbewegbar ist. Das Deckelelement überträgt dabei die von der Sonotrode erzeugte Schwingung auf das in die Strahlkammer einzubringende Strahlgut, welches dadurch auf eine Oberfläche eines an einer Öffnung der Strahlkammer anzuordnenden Bauteils beschleunigt wird. Die Öffnung befindet sich dabei vorzugsweise auf der dem Deckelelement der Sonotrode gegenüberliegenden Seite der Strahlkammer, wobei allerdings auch davon abweichende räumliche Anordnungen denkbar sind. Es ist folglich im Gegensatz zum Stand der Technik nicht länger erforderlich, das Deckelelement der Sonotrode in den Boden der Strahlkammeranordnung einzupassen, um diesen passgenau zu verschließen und dadurch einen Verlust von Strahlgut zu vermeiden. Zudem entfällt die Notwendigkeit, das Spiel zwischen der Wand und dem Boden bzw. dem Deckelelement – falls dieses selbst als Boden fungiert – anzupassen, um einen Verlust von Strahlgut an den seitlichen Kontaktflächen zu verhindern. Besonders einfach lässt sich ei ne derartige Strahlkammeranordnung verwirklichen, wenn die Sonotrode gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist. Die dort beschriebenen Vorteile gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Strahlkammeranordnung.According to the invention, a blasting chamber arrangement for surface blasting of components, in particular ultrasonic blasting, comprises a blasting chamber delimited by at least one wall and at least one sonotrode with a cover element by means of which blasting material is to be accelerated within the blasting chamber, it being provided that the cover element has at least one this mitzubewegenden wall portion of the wall comprises. In other words, it is provided in a blasting chamber arrangement according to the invention that the cover element of the sonotrode comprises at least one wall region of the wall of the blasting chamber and that this wall region can be moved along with the cover element. In this case, the cover element transmits the vibration generated by the sonotrode to the blasting material to be introduced into the blasting chamber, which is thereby accelerated onto a surface of a component to be arranged at an opening of the blasting chamber. The opening is preferably located on the side opposite the cover element of the sonotrode side of the blasting chamber, although also deviating spatial arrangements are conceivable. Consequently, in contrast to the prior art, it is no longer necessary to fit the cover element of the sonotrode into the bottom of the blasting chamber arrangement in order to close it precisely and thereby avoid the loss of blasting material. In addition, eliminates the need to match the game between the wall and the floor or the cover element - if this acts itself as a floor - to prevent loss of blasting material on the lateral contact surfaces. Especially It is easy to realize such a jet chamber arrangement when the sonotrode is designed according to at least one of claims 1 to 7. The advantages described there apply mutatis mutandis to the blasting chamber arrangement according to the invention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein weiterer Wandbereich der Wand vorgesehen, welcher als sich an den mit dem Deckelelement mitbewegenden Wandbereich anschließendes Leitelement ausgebildet ist. Mit Hilfe eines derartigen Wandbereichs kann eine einfache Anpassung der Distanzen und Ablenkwinkel des Strahlguts durchgeführt werden. Da erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen ist, dass der weitere Wandbereich in seiner Position einstellbar und in der eingestellten Position festlegbar ist, lässt sich eine besonders schnelle und einfache Möglichkeit zur Anpassung der Strahlkammeranordnung an Bauteile mit unterschiedlichsten Oberflächengeometrien verwirklichen. Besondere Vorteile lassen sich dadurch verwirklichen, dass der zum Beispiel als Leitelement ausgebildete zusätzliche Wandbereich direkt an dem mit dem Deckelelement mitzubewegenden Wandbereich angebracht ist. Als einfache und kostengünstige Möglichkeit zum Einstellen und Festlegen des Wandbereichs eignen sich dabei beispielsweise Schraubverbindungen. Denkbar sind aber auch andere, dem Fachmann geläufige Verbindungstypen und Anordnungsmöglichkeiten.In a further advantageous embodiment of the invention is at least another wall portion of the wall is provided, which is considered to be the subsequent with the lid member moving wall portion guiding element is trained. With the help of such a wall portion can a easy adjustment of the distances and deflection angle of the blasting material carried out become. As the invention continues provided is that the further wall area in its position adjustable and fixable in the set position can be a particularly quick and easy way to customize the Blasting chamber arrangement on components with a wide variety of surface geometries realize. Special advantages can be realized, that, for example, designed as a guide element additional Wall area directly on the mitzubewegenden with the lid member Wall area is attached. As a simple and inexpensive way for setting and fixing the wall area are suitable For example, screw. Conceivable, however, are others, the person skilled in the art Connection types and arrangement options.

Um eine optimale und direkte Steuerung der Intensität und Dauer des Oberflächenstrahlens sicherzustellen, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass eine erste Einrichtung zur Ermittlung einer Auftrefffrequenz und/oder Auftreffintensität des innerhalb der Strahlkammer zu beschleunigenden Strahlguts vorgesehen ist, welche vorzugsweise auf einer dem Deckelelement abgewandten Seite am Bauteil anzuordnen ist. Besonders geeignet sind zu diesem Zweck Einrichtungen, welche beispielsweise als Schwingungsaufnehmer ausgebildete Induktionssensoren, Schallsensoren oder dergleichen umfassen. Durch die Anordnung auf der dem Deckelelement abgewandten Seite am Bauteil kann die Einrichtung einerseits einfach und Variabel angeordnet werden und ist andererseits vor mechanischer Beschädigung durch das Strahlgut geschützt. Denkbar ist es zudem, dass die erste Einrichtung zur Ermittlung der über das Strahlgut auf das Bauteil übertragenen Gesamtenergie verwendet wird.Around an optimal and direct control of the intensity and duration of surface blasting it has proven to be advantageous that a first device for determining an impact frequency and / or of impact provided within the blasting chamber to be accelerated blasting material is, which preferably facing away from the lid member Side is to be arranged on the component. Especially suitable for this Purpose facilities, for example, as a vibration sensor trained induction sensors, sound sensors or the like include. By the arrangement facing away from the lid member Side on the component, the device can be both simple and variable be arranged on the other hand, before mechanical damage by the Blasting protected. It is also conceivable that the first device for the determination the over transferred the blasting material to the component Total energy is used.

Da für komplexe Bauteile nicht immer eine geschlossene Kammer bereitgestellt werden kann, ist erfindungsgemäß eine zweite Einrichtung zum Nachdosieren des innerhalb der Strahlkammer zu beschleunigenden Strahlguts vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, die Gesamtmenge an Strahlgut auch im Fall eines eventuellen Verlustes durch Entweichen aus der Strahlkammer konstant zu halten und so eine reproduzierbare Prozessführung zu gewähr leisten. Die zweite Einrichtung kann dabei insbesondere mit Hilfe der vorab beschriebenen ersten Einrichtung zur Ermittlung einer Auftrefffrequenz und/oder Auftreffintensität des innerhalb der Strahlkammer zu beschleunigenden Strahlguts gesteuert werden, so dass auf diese Weise eine besonders exakte Steuerung der Strahlgutmenge, Beschleunigungsintensität und -dauer ermöglicht ist. Falls demnach also eine zu geringe Menge an Strahlgut auf der Oberfläche des Bauteils auftrifft, kann so lange Strahlgut nachdosiert werden, bis das gewünschte Niveau wieder erreicht ist.There for complex Components are not always provided a closed chamber can, according to the invention is a second Device for post-dosing to be accelerated within the blasting chamber Blasting material provided. This makes it possible, the total amount of blasting also in the case of a possible loss due to escape from the Blasting chamber to keep constant and so a reproducible process management guarantee. The second device may in particular by means of the previously described first means for determining an impact frequency and / or of impact controlled within the blasting chamber to be accelerated blasting material so that in this way a particularly precise control the Strahlgutmenge, acceleration intensity and duration is enabled. If so, therefore, too small an amount of blasting material on the surface of the component As long as blasting material can be metered in until the desired level is reached again.

Ein besonders gleichmäßiges und reproduzierbares Ergebnis des Oberflächenstrahlens kann gewährleistet werden, indem das Deckelelement mit einer Schwingung einer vorbestimmten Frequenz, insbesondere 20 kHz oder weniger, betrieben ist. Die Schwingungsanregung erfolgt dabei vorzugsweise im Wesentlichen in Rechteck- und/oder Trapezwellenform. Im Gegensatz zum Stand der Technik, gemäß welchem die Beschleunigung des Strahlguts lediglich durch Anpassung der Amplitude der Schwingungsanregung möglich ist, kann aufgrund der hohen Flankensteilheit einer Rechteck- bzw. Trapezwellenform die Beschleunigung des Strahlguts besonders einfach, variabel und unabhängig von der Amplitude eingestellt werden.One especially even and reproducible result of surface blasting can be guaranteed be by the lid member with a vibration of a predetermined Frequency, in particular 20 kHz or less, is operated. The vibration excitation preferably takes place substantially in rectangular and / or Trapezoidal waveform. In contrast to the prior art, according to which the acceleration of the blasting material merely by adjusting the Amplitude of the vibration excitation is possible, due to the high slope of a rectangular or Trapezwellenform the Acceleration of blasting material particularly simple, variable and independent of the amplitude can be adjusted.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment as well as from the drawings. These show in:

1 eine schematische Schnittansicht durch eine Strahlkammeranordnung zum Oberflächenstrahlen mit einer mit Strahlgut befüllten Strahlkammer, welche nach unten durch ein Deckelelement einer Sonotrode und seitlich durch eine vom Deckelelement gebildete Wand begrenzt ist, mit einem seitlich an die Wand anschließenden Leitelement, mit einer Einrichtung zum Nachdosieren von Strahlgut und mit einer auf der Oberseite des zu strahlenden Bauteils angeordneten Einrichtung zur Ermittlung einer Auftrefffrequenz und -intensität des Strahlguts; und in 1 a schematic sectional view through a blasting chamber arrangement for surface blasting with a blasting chamber filled with blasting chamber, which is bounded below by a cover element of a sonotrode and laterally by a wall formed by the cover element, with a laterally adjoining the wall guide element, with a device for post-metering blasting and with a device arranged on the upper side of the component to be irradiated for determining an impact frequency and intensity of the blasting material; and in

2 ein schematisches Diagramm eines zeitlichen Verlaufs einer trapezförmigen Auslenkung der Sonotrode zum Beschleunigen des Strahlguts gemäß 1 über drei Schwingungsperioden. 2 a schematic diagram of a time course of a trapezoidal deflection of the sonotrode for accelerating the blasting according to 1 over three oscillation periods.

In 1 ist in einer schematischen Schnittansicht eine erfindungsgemäße Strahlkammeranordnung zum Oberflächenstrahlen insbesondere von Bauteilen wie Blisks, Rotorblättern, Schaufelfüßen oder dergleichen dargestellt.In 1 is a schematic sectional view of a blasting chamber arrangement according to the invention for surface blasting in particular of components such as blisks, rotor blades, blade roots or the like shown.

Die Strahlkammeranordnung umfasst dabei eine Strahlkammer 14, welche mit Strahlgut 12 in Form von Metallkugel befüllt ist. Weiterhin umfasst die Strahlkammeranordnung eine im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildete Sonotrode 16 mit einem die Strahlkammer 14 nach unten begrenzenden scheibenförmigen Deckelelement 18, an welchem eine mit diesem mitbewegte und umlaufend um dieses ausgebildete Wand 20 angeordnet bzw. befestigt ist. Vorliegend ist die Wand 20 an einem seitlichen Randbereich des Deckelelements 18 angeordnet und bildet einen Wandbereich der Begrenzungs- bzw. Kammerwand 21 der Strahlkammer 14. Gleichfalls wäre es jedoch auch denkbar, eine zentral des Deckelelements 18 angeordnete Wand 20 einzusetzen, welche dann gegebenenfalls keine Begrenzungs- bzw. Kammerwand 21 der Strahlkammer 14 bilden muss. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel steht die Wand 20 etwa rechtwinklig von dem Deckelelement 18 nach oben hin ab. In einer anderen Ausführungsform kann die Wand 20 auswechselbar und/oder vom Deckelelement 18 abnehmbar ausgebildet sein, so dass Wände 20 bzw. Wandbereiche der Kammerwand 21 mit unterschiedlichen Geometrien und Winkelstellungen gegenüber dem Deckelement 18 zum Einsatz kommen können. Ebenso kann die Wand 20 in ihrer Position am Deckelelement 18 einstellbar und in der eingestellten Position festlegbar sein.The blasting chamber arrangement comprises a blasting chamber 14 , which with blasting material 12 is filled in the form of metal ball. Furthermore, the blasting chamber arrangement comprises a substantially rotationally symmetrical sonotrode 16 with a the blasting chamber 14 downwardly delimiting disc-shaped cover element 18 , on which a mitbewegte with this and circumferentially formed around this wall 20 is arranged or attached. In the background is the wall 20 at a lateral edge region of the cover element 18 arranged and forms a wall portion of the boundary or chamber wall 21 the blasting chamber 14 , Likewise, it would also be conceivable, a central of the cover element 18 arranged wall 20 to use, which then possibly no boundary or chamber wall 21 the blasting chamber 14 must form. In the present embodiment, the wall is 20 approximately at right angles to the cover element 18 upwards. In another embodiment, the wall 20 exchangeable and / or from the cover element 18 be designed removable, so that walls 20 or wall areas of the chamber wall 21 with different geometries and angular positions relative to the cover element 18 can be used. Likewise, the wall can 20 in their position on the cover element 18 adjustable and fixable in the set position.

Neben der Wand 20 umfasst die Kammerwand 21 der Strahlkammer 14 ein sich an die Wand 20 anschließendes Leitelement 22, welches vorliegend gelenkig einstellbar mit der Wand 20 verbunden ist. Gleichfalls wäre es jedoch auch denkbar, das Leitelement 22 ortsfest anzuordnen, so dass das Deckelelement 18 bzw. die mitbewegte Wand 20 gegenüber dem Leitelement 22 schwingt.Beside the wall 20 includes the chamber wall 21 the blasting chamber 14 one on the wall 20 subsequent guide element 22 , which in this case articulated adjustable with the wall 20 connected is. Likewise, it would also be conceivable, the guide element 22 To arrange stationary, so that the cover element 18 or the moving wall 20 opposite the guide element 22 swings.

Außerdem weist die Strahlkammeranordnung eine Einrichtung 24 zum Nachdosieren von Strahlgut sowie eine Einrichtung 26 zur Ermittlung einer Auftrefffrequenz und Auftreffintensität des Strahlguts 12 auf einem oberflächenzustrahlenden Bauteil 28 auf.In addition, the blasting chamber arrangement has a device 24 for post-dosing blasting material and a device 26 for determining an impact frequency and impact intensity of the blasting material 12 on a surface-emitting component 28 on.

Das Bauteil 28 selbst, bei welchem es sich im abgebildeten Ausführungsbeispiel exemplarisch um ein Rotorblatt handelt, ist an einer offenen Oberseite 30 der Strahlkammer 14 angeordnet. Die lediglich schematisch gezeigte Sonotrode 16 ist vorliegend als Ultraschall-Sonotrode ausgebildet und umfasst unterseitig des Deckelelements 18 eine Mehrzahl von Schwingungsanregern 32, welche als säulenförmige Ultraschall-Piezo-Aktoren mit im Wesentlichen zylindrischer Grundform ausgeführt sind. Weiter sind die Schwingungsanreger 32 mit einer Grundplatte 34 verbunden, welche planparallel zum Deckelelement 18 ausgebildet ist. Die Sonotrode 16 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit ohne äußere Verkleidungsteile dargestellt.The component 28 itself, which is exemplarily a rotor blade in the embodiment shown, is at an open top 30 the blasting chamber 14 arranged. The sonotrode shown only schematically 16 is presently designed as an ultrasonic sonotrode and includes the underside of the cover element 18 a plurality of vibration exciters 32 , which are designed as columnar ultrasonic piezo actuators with a substantially cylindrical basic shape. Next are the vibration exciters 32 with a base plate 34 connected, which plane parallel to the cover element 18 is trained. The sonotrode 16 is shown without external cladding for clarity.

Zum Oberflächenstrahlen des Bauteils 28 wird das in die Strahlkammer 14 eingebrachte Strahlgut 12 über das mit einer bestimmten Schwingungsfrequenz und -wellenform schwingende Deckelelement 18 der Sonotrode 16 impulsartig auf das Bauteil 28 beschleunigt und bildet innerhalb der Strahlkammer 14 einen Kugelnebel. Die umlaufend um das Deckelelement 18 befestigte Wand 20 lenkt einerseits das Strahlgut 12 auf das Bauteil 28 und erhöht andererseits die Stabilität des schwingenden Deckelelements 18. Mit Hilfe des an die Wand 20 anschließenden und in seiner Winkelstellung veränderbaren Leitelements 22 kann das Strahlgut 12 variabel abgelenkt und der Oberflächengeometrie des jeweiligen Bauteils angepasst werden.For surface blasting of the component 28 this will be in the blasting chamber 14 introduced blasting material 12 over the swinging with a certain vibration frequency and waveform cover element 18 the sonotrode 16 impulsive to the component 28 accelerates and forms within the blasting chamber 14 a ball fog. The revolving around the cover element 18 fortified wall 20 on the one hand deflects the blasting material 12 on the component 28 and on the other hand, increases the stability of the swinging lid member 18 , With the help of the wall 20 subsequent and changeable in its angular position guide 22 can the blasting material 12 be deflected variable and adapted to the surface geometry of the respective component.

Zur Gewährleistung eines reproduzierbaren Oberflächenstrahlens und einer optimalen Prozessführung befindet sich an der Oberseite des Bauteils 28 eine Einrichtung 26 zur Ermittlung der Auftrefffrequenz und -intensität des Strahlguts 12 auf die der Strahlkammer 14 zugewandeten Seite des Bauteils 28. In Abhängigkeit der ermittelten Messwerte dieser Einrichtung 26 kann beispielsweise die Frequenz, Amplitude oder Anregungswellenform der Sonotrode 16 geändert werden.To ensure a reproducible surface blasting and optimal process control is located at the top of the component 28 An institution 26 for determining the impact frequency and intensity of the blasting material 12 on the blasting chamber 14 facing side of the component 28 , Depending on the measured values of this device 26 For example, the frequency, amplitude or excitation waveform of the sonotrode 16 be changed.

Zudem ist es im Fall eines Verlusts an Strahlgut 12 – welcher beispielsweise über einen Zwischenraum 36 zwischen dem Leitelement 22 und dem Bauteil 28 auftreten kann – möglich, durch Steuerung der Einrichtung 24 zum Nachdosieren von Strahlgut 12 die Menge an Strahlgut 12 innerhalb der Strahlkammer 14 über den gesamten Strahlprozess konstant zu halten. Dies ist besonders vorteilhaft, um verschiedenste Bauteile mit komplexen Geometrien reproduzierbar bearbeiten zu können, ohne kostspielige und aufwendige Anpassungen der Strahlkammeranordnung an die Oberflächengeometrie des jeweiligen Bauteils vornehmen zu müssen.In addition, it is in the event of loss of blasting 12 - Which, for example, a gap 36 between the guide element 22 and the component 28 can occur - possible, by controlling the device 24 for post-dosing blasting material 12 the amount of blasting material 12 inside the blasting chamber 14 constant over the entire blasting process. This is particularly advantageous in order to be able to machine reproduced various components with complex geometries, without having to make costly and expensive adjustments of the blasting chamber assembly to the surface geometry of the respective component.

In 2 sind schematisch drei Perioden eines zeitlichen Verlaufs einer Auslenkung 38 der Sonotrode 16 zum Beschleunigen des Strahlguts 12 gemäß 1 in Diagrammform dargestellt, wobei die Amplitude A auf der Ordinate gegen die Zeit t auf der Abszisse des Diagramms aufgetragen sind. Die Auslenkung 38 der Sonotrode 16 erfolgt im vorliegenden Fall im Wesentlichen trapezförmig mit einer Schwingungsfrequenz, die bevorzugt unterhalb von 20 kHz liegt. Eine derartige trapezförmige Auslenkung 38 bietet dabei den Vorteil, dass eine hohe, von der Amplitude A weitgehend unabhängige Beschleunigung des Strahlguts 12 erzielbar und dadurch eine besonders exakte und reproduzierbare Prozessführung möglicht ist. Denkbar sind allerdings auch weitere, impulsartige Auslenkungsformen wie etwa eine Rechteckauslenkung oder dergleichen.In 2 are schematically three periods of a time course of a deflection 38 the sonotrode 16 for accelerating the blasting material 12 according to 1 represented in diagram form, wherein the amplitude A are plotted on the ordinate against the time t on the abscissa of the diagram. The deflection 38 the sonotrode 16 takes place in the present case substantially trapezoidal with an oscillation frequency, which is preferably below 20 kHz. Such a trapezoidal deflection 38 offers the advantage that a high, largely independent of the amplitude A acceleration of the blasting material 12 achievable and thus a particularly accurate and reproducible process management is possible. However, it is also conceivable that further, pulse-like deflection forms such as a rectangular deflection or the like.

Claims

Cover element ( 18 ) for a sonotrode ( 16 ), which in particular for accelerating blasting material ( 12 ) within a blasting chamber ( 14 ) for surface blasting of components ( 28 ) and by means of a vibration exciter ( 32 ) of the sonotrode ( 16 ), characterized in that at least one wall ( 20 ), in particular a wall region of a chamber wall ( 21 ) of the blasting chamber ( 14 ), which in a predetermined position on the cover element ( 18 ) is arranged and mitzubewegen with this is.

Lid element according to claim 1, characterized in that the wall ( 20 ) at a lateral edge region of the cover element ( 18 ) is arranged.

Lid element according to claim 1 or 2, characterized in that the wall ( 20 ) around the cover element ( 18 ) is formed circumferentially.

Lid element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wall ( 20 ) interchangeable and / or from the cover element ( 18 ) is removable.

Lid element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wall ( 20 ) in their position on the cover element ( 18 ) and can be fixed in the set position.

Lid element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the height of the wall ( 20 ) in relation to the width, in particular to the diameter, of the cover element ( 18 ) is considerably smaller, preferably in a ratio of between 1: 6 and 1:14 and in particular 1:10.

Lid element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wall ( 20 ) at least approximately at right angles to the cover element ( 18 ) is arranged.

Blasting chamber arrangement for surface blasting of components ( 28 ), in particular for ultrasonic shot peening, with - one of a chamber wall ( 21 ) limited blasting chamber ( 14 ) and - at least one sonotrode ( 16 ) with a cover element ( 18 ), by means of which blasting material ( 12 ) within the blasting chamber ( 14 ) is accelerated, characterized in that the cover element ( 18 ) At least one mitzubewegenden with this wall area (wall 20 ) of the chamber wall ( 21 ).

Beam chamber arrangement according to claim 8, characterized in that the sonotrode ( 16 ) is formed according to at least one of claims 1 to 7.

A blasting chamber arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that at least one further wall region of the chamber wall ( 21 ) is provided, which as compared to the with the cover element ( 18 ) moving wall area (wall 20 ) subsequent guide element ( 22 ) is trained.

A blasting chamber arrangement according to claim 10, characterized in that the guide element ( 22 ) adjustable in its position and can be fixed in the set position.

Blasting chamber arrangement according to one of claims 8 to 11, characterized in that a first device ( 26 ) for determining an impact frequency and / or impact intensity within the blasting chamber ( 14 ) to be accelerated blasting material ( 12 ) is provided, which preferably on a the lid member ( 18 ) facing away from the component ( 28 ) is to be arranged.

Blasting chamber arrangement according to one of claims 8 to 12, characterized in that a second device ( 24 ) for post-dosing within the blasting chamber ( 14 ) to be accelerated blasting material ( 12 ) is provided.

Blasting chamber arrangement according to claim 12 and 13, characterized in that the second device ( 24 ) depending on the first establishment ( 26 ) determined impact frequency and / or impact intensity of the beam to be accelerated ( 12 ) is to control.

Blasting chamber arrangement according to one of claims 8 to 14, characterized in that the cover element ( 18 ) is operated with a vibration of a predetermined frequency, in particular 20 kHz or less, wherein the vibration is preferably substantially rectangular and / or trapezoidal waveform ( 38 ) owns.