DE102006048712A1

DE102006048712A1 - Method for work-hardening surfaces of vehicle engine and transmission components comprises ultrasonic shot peening using component as part of sonotrode, its vibrating surfaces being hardened by contact with shot

Info

Publication number: DE102006048712A1
Application number: DE200610048712
Authority: DE
Inventors: Christian Martin Dr.-Ing. Erdmann; Dieter Dipl.-Ing. Hahn (FH); Wolfgang Dipl.-Ing. Hansen (FH); Thomas Chem.-Ing. Kränzler (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-10-14
Filing date: 2006-10-14
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Method for work-hardening the surfaces (2) of vehicle engine and transmission components (3) comprises ultrasonic shot peening. The component is used as part of the sonotrode (9) and its vibrating surfaces are hardened by contact with the shot (14). Independent claims are included for: (A) apparatus for work-hardening the inner surfaces of vehicle engine and transmission components comprising a sonotrode with a cavity (10) in which the component can be mounted; and (B) apparatus for work-hardening the outer surfaces of vehicle engine and transmission components comprising a sonotrode with a sealable treatment chamber for the component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kaltverfestigung von Bauteiloberflächen, insbesondere von Motoren- und Getriebebauteilen in Kraftfahrzeugen, unter Verwendung des Ultraschall-Kugelstrahlens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der 6 505 489 B2 als bekannt hervorgeht. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for work hardening of component surfaces, in particular of engine and transmission components in motor vehicles, using the ultrasonic shot peening, according to the preamble of claim 1, as for example from 6 505 489 B2 as known. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out this method.

Der gegenwärtige Trend zur Leistungssteigerung in modernen Kraftfahrzeug-Motoren bedingt eine entsprechende Anpassung aller Komponenten im Antriebsstrang. Dabei müssen insbesondere Getriebe-Bauteile, die hohe und höchste Drehmomente übertragen sollen, adäquat ausgelegt und bearbeitet werden. Derzeit werden solche Getriebebauteile zur Steigerung der Gestaltfestigkeit einsatzgehärtet und mit Hilfe des Kugelstrahlens oberflächenverfestigt.Of the current Trend to increase performance in modern motor vehicle engines requires a corresponding adjustment of all components in the drive train. It must in particular transmission components that transmit high and highest torques should, adequately be designed and edited. Currently, such transmission components case hardened to increase the structural strength and with the help of shot peening surface solidified.

Beim konventionellen Kugelstrahlen werden Kügelchen aus einer Düse mit Hilfe von Pressluft auf die zu bearbeitende Oberfläche geschossen. Dabei können jedoch nur diejenigen Oberflächenbereiche verfestigt werden, die den Kugelstrahlen direkt ausgesetzt sind; schwer zugängliche Bauteilbereiche, insbesondere Innenräume von Hohlwellen, können auf diese Weise nicht optimal verfestigend bearbeitet werden. Weiterhin besteht beim herkömmlichen Kugelstrahlen die Gefahr der Oberflächenbeschädigung: Bei diesem Verfahren werden nämlich in der Regel Mikrokügelchen mit Durchmessern < 0,5 mm verwendet, die – wenn sie mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche geschossen werden – Krater auf der Oberfläche erzeugen und somit eine erhöhte Kerbempfindlichkeit der Oberfläche zur Folge haben. Die an die Bauteile gestellten Anforderungen einer hohen Oberflächenverfestigung (was eine hohe Aufprallgeschwindigkeit der Kügelchen voraussetzt) und einer geringen Oberflächenbeschädigung (was eine möglichst geringe Aufprallgeschwindigkeit der Kügelchen voraussetzt) sind somit konträr und bei Verwendung des konventionellen Kugelstrahlens nur schwer zu erfüllen.At the Conventional shot peening will help remove beads from a nozzle Shot of compressed air on the surface to be machined. However, you can only those surface areas solidified be directly exposed to the shot peening; hard to reach Component areas, in particular interiors of hollow shafts, can this way can not be worked optimally consolidating. Farther exists in the conventional Shot blasting the risk of surface damage: In this procedure namely, will usually microspheres with diameters <0.5 mm used, the - if they are shot at high speed on the surface - craters on the surface generate and thus an increased notch sensitivity the surface have as a consequence. The requirements placed on the components of a high surface hardening (which requires a high impact velocity of the beads) and one minor surface damage (which one possible low impact velocity of the beads requires) are thus contrary and difficult to use with conventional shot peening fulfill.

Um den Anforderungen an die Qualität der bearbeiteten Oberfläche gerecht zu werden, hat sich das Ultraschall-Kugelstrahlen als ein vorteilhaftes Bearbeitungsverfahren erwiesen. Eine zugehörige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 6 505 489 B2 bekannt, die ein Verfahren zum Ultraschall-Kaltverfestigen von Aufnahmeschlitzen für Turbinenschaufeln auf Rotoren beschreibt. In den zu bearbeitenden hohlraumartigen Aufnahmeschlitz auf dem Rotor werden Kügelchen eingebracht, die dann mit Hilfe einer in den Hohlraum eingeführten Sonotrode angeregt werden. Der Durchmesser der dabei verwendeten Kügelchen ist größer als beim herkömmlichen Kugelstrahlen, so dass die Gefahr der Oberflächenbeschädigung reduziert wird, während gleichzeitig eine hohe Aufprallgeschwindigkeit sichergestellt werden kann. Zur Bearbeitung hinterschnittener Bereiche des Hohlraums wird ein Deflektor in den Hohlraum eingeführt, der die Kügelchen in diese Bereiche hin reflektiert.In order to meet the quality requirements of the machined surface, ultrasonic shot peening has proven to be an advantageous machining method. An associated device is for example from the US Pat. No. 6,505,489 B2 which describes a method for ultrasonic strain hardening of turbine blade receiving slots on rotors. In the cavity-like receiving slot to be machined on the rotor beads are introduced, which are then excited by means of a introduced into the cavity sonotrode. The diameter of the beads used therein is larger than in conventional shot peening, so that the risk of surface damage is reduced, while at the same time a high impact speed can be ensured. For machining undercut areas of the cavity, a deflector is introduced into the cavity, which reflects the beads in these areas.

Die in der US 6 505 489 B2 gezeigt Vorrichtung mag sich für die Bearbeitung beutelförmiger Hohlräume auf Turbinenrotoren eignen; sie kann jedoch nicht auf die Bearbeitung von Innenräumen von Hohlwellen im Kraftfahrzeug-Aggregatebereich übertragen werden, da die Innenhohlräume der Wellen und die im Inneren der Wellen vorgesehenen Hinterschneidungen so eng sind, dass auch ein in den Hohlraum eingebrachter Deflektor eine ausreichende Oberflächenverfestigung dieser Bereiche nicht sicherstellen kann.The in the US Pat. No. 6,505,489 B2 shown device may be suitable for processing bag-shaped cavities on turbine rotors; However, it can not be transferred to the machining of interiors of hollow shafts in the motor vehicle unit area, since the inner cavities of the waves and the provided inside the shafts undercuts are so narrow that even a built-in cavity deflector does not ensure sufficient surface hardening of these areas can.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das aus der US 6 505 489 B2 bekannte Ultraschall-Kugelstrahlverfahren in einer solchen Weise weiterzuentwickeln, dass Oberflächenbereiche von Motor- und Getriebebauteilen in Kraftfahrzeugen, insbesondere Hohlräume in Hohlwellen, prozesssicher verfestigungsgestrahlt werden können.The invention is therefore based on the object, from the US Pat. No. 6,505,489 B2 To further develop known ultrasonic shot-blasting processes in such a way that surface areas of engine and transmission components in motor vehicles, in particular cavities in hollow shafts, can be reliably solidified.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Ansprüche 1 und 5 gelöst.The The object is achieved by the Features of the claims 1 and 5 solved.

Danach bildet das zu bearbeitende Bauteil Teil einer Sonotrode, welche beim Ultraschall-Kugelstrahlen zur Ultraschallerzeugung verwendet wird. Als Sonotrode wird dabei derjenige Teil einer ultraschallerzeugenden Apparatur bezeichnet, der die von einem Schallwandler erzeugten Ultraschallschwingungen an das zu beschallende Material weiterleitet. Erfindungsgemäß umfasst die Sonotrode einen Sonotrodenkörper, an dem das zu bearbeitende Bauteil befestigt ist, so dass das Bauteil bei Ultraschallanregung des Sonotrodenkörpers ebenfalls schwingt. Um Reibung und Verluste zu vermeiden, sollte das Bauteil möglichst fest mit dem Sonotrodenkörper verbunden sein; weiterhin muss eine feste Verbindung zwischen Sonotrode und Schallwandler sichergestellt sein.After that forms the component to be machined part of a sonotrode, which used in ultrasonic shot peening for ultrasonic generation becomes. As a sonotrode is that part of an ultrasound-generating Apparatus referred to that produced by a sound transducer Transfers ultrasonic vibrations to the material to be sounded. According to the invention the sonotrode a sonotrode body, where the component to be machined is attached, so that the component also vibrates when the sonotrode body is excited ultrasonically. Around To avoid friction and losses, the component should be as possible firmly with the sonotrode body be connected; furthermore, there must be a firm connection between the sonotrode and sound transducer to be ensured.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Ultraschall-Kugelstrahlen können auch schwer zugängliche Bereiche auf hoch- und höchstbeanspruchten Bauteilen prozesssicher oberflächenverfestigt werden, beispielsweise Zentralbohrungen von Wellen. Durch die Schwingungsanregung der zu bearbeitenden Bauteiloberflächen können auch größere Kugeln (mit Durchmessern ≥ 1 mm) auf so hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden, dass sie mit ausreichend großer Kraft auf die gegenüberliegenden Flächen prallen, um eine hohe Oberflächenverfestigung zu bewirken. Durch die Verwendung solcher Kugeln mit größerem Durchmesser werden Oberflächenbeschädigungen während des Kugelstrahlens vermieden. Die auf diese Weise bearbeiteten Bauteilbereiche weisen eine reproduzierbar hohe Gestaltfestigkeit und eine hohe Oberflächengüte auf. Daher kann auf eine Hart- und Finishbearbeitung der Bauteile nach dem Kugelstrahlen verzichtet werden. Aufgrund der homogeneren Oberflächentopographie können weiterhin die Taktzeiten bei der Endbearbeitung (Finishbearbeitung) der Bauteile deutlich verkürzt werden, und der Werkzeugverschleiß kann erheblich reduziert werden.By means of the method according to the invention for ultrasonic shot peening, areas which are difficult to access can also be surface-solidified on highly stressed and highly stressed components, for example central bores of shafts. By the vibration excitation of the component surfaces to be machined even larger balls (with diameters ≥ 1 mm) can be accelerated to such high speeds that they collide with sufficient force on the opposite surfaces to cause a high surface hardening. By using such larger diameter balls Surface damage during shot peening avoided. The component areas machined in this way have a reproducibly high structural strength and a high surface quality. Therefore, can be dispensed with a hard and finish machining of the components after shot peening. Furthermore, due to the more homogeneous surface topography, the cycle times in the finish machining of the components can be significantly shortened, and tool wear can be significantly reduced.

Erfindungsgemäß erfolgt die Ultraschallanregung der zur Verfestigungsstrahlen verwendeten Kugeln durch Schwingungen des Bauteils, insbesondere durch Schwingungen der zu bearbeitenden Bereiche des Bauteils. Soll beispielsweise die Innenwandung einer Hohlwelle bearbeitet werden, so werden Kugeln in den Innenraum der Hohlwelle gefüllt und der Innenraum der Hohlwelle gegenüber der Umgebung verschlossen. Die auf diese Weise mit Kugeln befüllte Hohlwelle wird – als Teil einer Sonotrode – zu Ultraschall-Schwingungen angeregt. Eine hierfür geeignete Vorrichtung umfasst einen mit dem Ultraschallwandler verbindbaren Sonotrodenkörper, der eine Aufnahmevorrichtung zur festen Anbindung des zu bearbeitenden Bauteils aufweist.According to the invention the ultrasound excitation of the hardening jets used Balls by vibrations of the component, in particular by vibrations the areas of the component to be machined. For example the inner wall of a hollow shaft are machined, so are balls filled in the interior of the hollow shaft and the interior of the hollow shaft across from closed to the environment. The hollow shaft filled with balls in this way is - as Part of a sonotrode - to ultrasonic vibrations stimulated. One for this suitable device comprises a connectable to the ultrasonic transducer sonotrode, a receiving device for fixed connection of the processed Component has.

Zum Verfestigungsstrahlen einer Außenwandung einer Welle wird die Welle zusammen mit den Kugeln in einen am Sonotrodenkörper vorgesehenen Hohlraum eingebracht. Die Welle wird am Sonotrodenkörper befestigt und – als Teil der Sonotrode – zu Ultraschall-Schwingungen angeregt.To the Solidification jets of an outer wall a wave is the shaft together with the balls in a space provided on the sonotrode body cavity brought in. The shaft is attached to the sonotrode body and - as a part the sonotrode - to ultrasonic vibrations stimulated.

Vorteilhafterweise wird das Bauteil während des Ultraschall-Kugelstrahlens rotiert, um eine Homogenisierung der Strahlbehandlung zu erreichen; auf diese Weise wird sichergestellt, dass alle zu bearbeitenden Bereiche eine gleich hohe Oberflächenverfestigung erfahren.advantageously, is the component during the Ultrasonic shot peening rotated to achieve homogenization of the blast treatment; on This way it will ensure that all the areas to be edited an equal surface hardening Experienced.

Die durch Ultraschall-Kugelstrahlen verfestigten Innen- und Außenflächen können anschließend einer spanenden oder nichtspanenden Nachbearbeitung (z.B. mit Hilfe von Electro-Chemical Machining ECM) unterzogen werden, um – beispielsweise im Bereich von Lagerflächen – eine hohe Oberflächengüte zu erzeugen. Eine ECM-Bearbeitung ist besonders vorteilhaft, da dabei die durch das Ultraschall-Kugelstrahlen eingebrachten Eigenspannungen in voller Größe erhalten bleiben.The Ultrasonic shot peening solidified inner and outer surfaces can then one chipping or non-chipping post-processing (e.g. Electro-Chemical Machining ECM) to be - for example, in the field of storage areas - a high To produce surface quality. An ECM editing is particularly advantageous, as doing the by the ultrasonic shot peening retained residual stresses remain in full size.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Serienfertigung von Getriebewellen im Fahrzeugbau, wobei die Vorrichtungen zum Ultraschall-Kugelstrahlen in den Fertigungsablauf integriert werden. zur Verkürzung der Taktzeiten empfiehlt es sich, mehrere Anlagen zum Ultraschall-Kugelstrahlen parallel zueinander anzuordnen.The inventive method is particularly suitable for mass production of transmission shafts in vehicle construction, the devices for ultrasonic shot peening be integrated into the production process. to shorten the Cycle times, it is recommended to use multiple systems for ultrasonic shot peening to arrange parallel to each other.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:in the Following is the invention with reference to two shown in the figures embodiments explained in more detail. there demonstrate:

1a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ultraschall-Kugelstrahlen der Innenwand einer hohlen Getriebewelle; 1a a schematic representation of an apparatus according to the invention for ultrasonic shot peening of the inner wall of a hollow gear shaft;

1b eine vergrößerte Schnittdarstellung durch die Innenwand der Getriebewelle gemäß der Schnittebene Ib-Ib in 1a; 1b an enlarged sectional view through the inner wall of the transmission shaft according to the cutting plane Ib-Ib in 1a ;

2a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ultraschall-Kugelstrahlen der Außenwand einer Getriebewelle. 2a a schematic representation of an apparatus according to the invention for ultrasonic shot peening of the outer wall of a transmission shaft.

2b eine Schnittdarstellung durch die Innenwand der Vorrichtung mit Getriebewelle gemäß der Schnittebene IIb-IIb in 2a; 2 B a sectional view through the inner wall of the device with gear shaft according to the sectional plane IIb-IIb in 2a ;

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Ultraschall-Kugelstrahlen einer Oberfläche 2 eines Bauteils 3, beispielsweise der Innenwand 2' einer hohlen Getriebewelle 3'. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention 1 for ultrasonic shot peening of a surface 2 a component 3 For example, the inner wall 2 ' a hollow gear shaft 3 ' ,

Die Vorrichtung 1 umfasst einen Generator 4 zur Erzeugung einer Ultraschallfrequenz (z.B. durch Wandlung der Netzspannung/Netzfrequenz in eine Hochspannung/Hochfrequenz). Diese Ultraschallfrequenz wird über ein Kabel 5 an einen als Konverter 6 dienenden Piezostack übertragen, der die elektrische Hochfrequenz in mechanische Schwingungen wandelt. Die auf diese Weise erzeugten mechanischen Schwingungen werden über einen Verstärker 7 (durch den die Amplituden der Schwingungen beeinflusst werden können) auf eine Sonotrode 8 übertragen. Die Sonotrode 8 umfasst einen Sonotrodenkörper 9 mit einer Aufnahmevorrichtung 10, an der das zu bearbeitende Bauteil 3 befestigt ist; die Ultraschall-Schwingungen des Sonotrodenkörpers 8 werden somit über die Aufnahmevorrichtung 10 direkt auf das zu bearbeitende Bauteil 3 übertragen.The device 1 includes a generator 4 for generating an ultrasonic frequency (eg by converting the mains voltage / mains frequency into a high voltage / high frequency). This ultrasonic frequency is over a cable 5 to one as a converter 6 transmitting piezoelectric stack, which converts the electrical high frequency into mechanical vibrations. The mechanical vibrations generated in this way are transmitted through an amplifier 7 (by which the amplitudes of the oscillations can be influenced) on a sonotrode 8th transfer. The sonotrode 8th includes a sonotrode body 9 with a recording device 10 at which the component to be machined 3 is attached; the ultrasonic vibrations of the sonotrode body 8th are thus on the recording device 10 directly on the component to be machined 3 transfer.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Getriebewelle 3' im Bereiche einer Lagerstelle 11 in einer solchen Weise an dem Sonotrodenkörper 9 befestigt, dass die Schwingungsrichtung (Pfeile 12) der Sonotrode 8 im wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse 13 der Getriebewelle 3' liegt.In the present embodiment, the transmission shaft 3 ' in the area of a depository 11 in such a way on the sonotrode body 9 attached that the vibration direction (arrows 12 ) of the sonotrode 8th essentially perpendicular to the axis of symmetry 13 the transmission shaft 3 ' lies.

Der von der Innenwand 2' eingeschlossene Hohlraum 14 der Getriebewelle 3' umfasst einen zylinderförmigen Mittelbereich 14', der sich in Richtung der Symmetrieachse 13 erstreckt; von diesem Mittelbereich 14' können Ein- und Auslassbohrungen 14'' abzweigen, die den Mittelbereich 14' mit der Außenwand 2'' der Getriebewelle 3' verbinden.The one from the inside wall 2 ' enclosed cavity 14 the transmission shaft 3 ' comprises a cylindrical central region 14 ' that goes in the direction of the axis of symmetry 13 extends; from this mid-range 14 ' can inlet and outlet holes 14 '' branch off the middle area 14 ' with the outside wall 2 '' the transmission shaft 3 ' connect.

Zur Behandlung der Innenwand 2' der Getriebewelle 3' wird die Getriebewelle 3' in der in 1 gezeigten Weise an der Aufnahmevorrichtung 10 des Sonotrodenkörpers 9 befestigt. Der von der Innenwand 2' eingeschlossene Hohlraum 14 ist bzw. wird mit einer Vielzahl von Kugeln 15 befüllt und mit einem Deckel 16' verschlossen (falls die Getriebewelle 3' Ein- und Auslassbohrungen 14'' aufweist, werden auch diese mit Deckeln 16'' verschlossen). Wird die Sonotrode 8 nun zu Ultraschall-Schwingungen angeregt, so vollführt die gesamte am Sonotrodenkörper 9 befestigte Getriebewelle 3' Vibrationen in Schwingungsrichtung 12; insbesondere schwingen auch die Innenwände 2' des Hohlraums 14 im Inneren der Getriebewelle 3' in Schwingungsrichtung 12. Die im Hohlraum 14 eingeschlossenen Kugeln 15 werden von der schwingenden Innenwänden 2' beschleunigt und auf andere (gegenüberliegende) Bereiche der Innenwand 2' gelenkt, von denen sie wiederum abprallen bzw. beschleunigt werden.For the treatment of the inner wall 2 ' the transmission shaft 3 ' becomes the gear shaft 3 ' in the in 1 shown manner on the receiving device 10 of the sonotrode body 9 attached. The one from the inside wall 2 ' enclosed cavity 14 is or will be with a variety of balls 15 filled and with a lid 16 ' closed (if the gear shaft 3 ' Inlet and outlet bores 14 '' These are also covered with lids 16 '' locked). Will the sonotrode 8th now excited to ultrasonic vibrations, so performs the entire sonotrode body 9 fixed gear shaft 3 ' Vibrations in the direction of vibration 12 ; especially the inner walls swing 2 ' of the cavity 14 inside the gear shaft 3 ' in the direction of vibration 12 , The in the cavity 14 trapped balls 15 be from the swinging interior walls 2 ' accelerated and to other (opposite) areas of the inner wall 2 ' from which they in turn bounce off or are accelerated.

Die Kugeln 15 haben vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 0.8 und 1.5 mm.The balls 15 preferably have a diameter between 0.8 and 1.5 mm.

Besonders groß sind die auf die Kugeln 15 wirkenden Beschleunigungskräfte in denjenigen Wandbereichen 17a, deren Flächennormalen 18a nahezu parallel (bzw. unter einem kleinen Winkel 19a) zur Schwingungsrichtung 12 ausgerichtet sind, so dass die Schwingungsamplituden dieser Wandbereiche 17a eine große Senkrechtkomponente aufweisen. Diese Bereiche 17a werden daher beim Kugelstrahlen besonders stark verfestigt, während die näherungsweise parallel zur Schwingungsrichtung 12 schwingenden Wandbereiche 17b eine geringere Verfestigung erfahren. Um eine gleichmäßige Verfestigung aller Wandbereiche 17a, 17b der Innenwand 2' zu erreichen, wird die Getriebewelle 3' während des Ultraschall-Kugelstrahlens mit Hilfe einer in 1 nicht gezeigten Drehvorrichtung um die Symmetrieachse 13 gedreht. Diese Drehung kann kontinuierlich oder schrittweise erfolgen. Aufgrund dieser Drehung kommen nacheinander alle Teile der Innenwand 2' näherungsweise senkrecht zur Schwingungsrichtung 12 zu liegen und erfahren in dieser Lage eine hohe Verfestigung. Auch Wände der Ein- und Auslassbohrungen 14'' können bei einer derartigen Drehung der Getriebewelle 3' gut verfestigt werden.Especially big are those on the balls 15 acting acceleration forces in those wall areas 17a , whose surface normals 18a almost parallel (or at a small angle 19a ) to the vibration direction 12 are aligned so that the vibration amplitudes of these wall areas 17a have a large perpendicular component. These areas 17a are therefore particularly strongly solidified during shot peening, while the approximately parallel to the direction of vibration 12 swinging wall areas 17b experience a lower solidification. To ensure uniform consolidation of all wall areas 17a . 17b the inner wall 2 ' to reach the transmission shaft 3 ' during ultrasonic shot peening with the help of an in 1 not shown turning device about the axis of symmetry 13 turned. This rotation can be continuous or incremental. Due to this rotation, all parts of the inner wall come successively 2 ' approximately perpendicular to the direction of vibration 12 lie and learn in this situation a high degree of solidification. Also walls of the inlet and outlet holes 14 '' can with such a rotation of the transmission shaft 3 ' solidified well.

Alternativ bzw. zusätzlich zu der oben beschriebenen Bearbeitung der Innenwand 2' des Bauteils 3 kann auch die Außenwand 2'' des Bauteils 3 ultraschall-kugelgestrahlt werden, wenn – wie in der Vorrichtung 1' der 2 gezeigt – der Sonotrodenkörper 9' in einer solchen Weise gestaltet ist, dass die zu bearbeitende Außenwand 2'' des Bauteils 3 in einem verschließbaren Hohlraum 20 des Sonotrodenkörpers 9' aufgenommen werden kann. Das Bauteil 3 wird an einer Aufnahmevorrichtung 10' des Sonotrodenkörpers 9' befestigt. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist der Hohlraum 20 des Sonotrodenkörpers 9' zylindrisch, so dass zwischen der Innenwand 21 des Sonotrodenhohlraums 20 und der Außenwand 2'' der Getriebewelle 3' ein zylinderförmiger Ringraum 22 gebildet wird. Dieser Ringraum 22 wird mit Kugeln 15 befüllt und durch einen ringförmigen Deckel 23 verschlossen. Wird der Sonotrodenkörper 9' mit der daran befestigten Getriebewelle 3' zu Ultraschall-Schwingungen 12 angeregt, so werden die im Ringraum 22 enthaltenen Kugeln 15 sowohl von der Innenwand 21 des Sonotrodenhohlraums 20 als auch von der Außenwand 2'' der Getriebewelle 3' beschleunigt und auf die gegenüberliegende Wand geschleudert. Dies führt zu einer Verfestigung der Außenwand 2'' der Getriebewelle 3'. Um eine gleichmäßige Verfestigung aller Bereiche der Außenwand 2'' zu erreichen, ist es auch hier zweckmäßig, die Getriebewelle 3' während des Kugelstrahlens zu drehen.Alternatively, or in addition to the above-described processing of the inner wall 2 ' of the component 3 can also be the outer wall 2 '' of the component 3 ultrasound-shot peened when - as in the device 1' of the 2 shown - the sonotrode body 9 ' designed in such a way that the outer wall to be machined 2 '' of the component 3 in a closable cavity 20 of the sonotrode body 9 ' can be included. The component 3 is attached to a cradle 10 ' of the sonotrode body 9 ' attached. In the embodiment of 2 is the cavity 20 of the sonotrode body 9 ' cylindrical, so that between the inner wall 21 of the sonotrode cavity 20 and the outer wall 2 '' the transmission shaft 3 ' a cylindrical annulus 22 is formed. This annulus 22 will with bullets 15 filled and through an annular lid 23 locked. Will the sonotrode body 9 ' with the transmission shaft attached thereto 3 ' to ultrasonic vibrations 12 stimulated, they are in the annulus 22 contained balls 15 both from the inner wall 21 of the sonotrode cavity 20 as well as from the outside wall 2 '' the transmission shaft 3 ' accelerated and thrown on the opposite wall. This leads to a solidification of the outer wall 2 '' the transmission shaft 3 ' , To ensure uniform consolidation of all areas of the outer wall 2 '' To reach it, it is also appropriate here, the transmission shaft 3 ' during shot peening.

Soll ein hohles Bauteil 2, insbesondere eine hohle Getriebewelle 3', sowohl im Bereich ihrer Innenwand 2' als auch im Bereich ihrer Außenwand 2'' bearbeitet werden, so kann das Bauteil 2 (wie in 1a gezeigt) mit Kugeln 15 befüllt und (wie in 2a gezeigt) zusammen mit weiteren Kugeln 15 in den Hohlraum 20 des Sonotrodenkörpers 9' eingebracht und dort befestigt werden. Bei Schwingungen der Sonotrode 8 werden dann sowohl die Innenwand 2' als auch die Außenwand 2'' des Bauteils 2 durch beschleunigte und abprallende Kugeln 15 verfestigt.If a hollow component 2 , in particular a hollow gear shaft 3 ' , both in the area of its inner wall 2 ' as well as in the area of its outer wall 2 '' can be processed, so the component 2 (as in 1a shown) with balls 15 filled and (as in 2a shown) together with other balls 15 in the cavity 20 of the sonotrode body 9 ' be introduced and fixed there. For vibrations of the sonotrode 8th then both the inner wall 2 ' as well as the outer wall 2 '' of the component 2 by accelerated and rebounding balls 15 solidified.

Nach Abschluss der Oberflächenverfestigung durch Ultraschall-Kugelstrahlen kann das Bauteil 3 spanend oder nichtspanend nachbehandelt werden. Insbesondere können ausgewählte Bereiche des Bauteils 3 einer elektrochemischen Nachbearbeitung (z.B. PECM) unterzogen werden.After completion of surface hardening by ultrasonic shot peening, the component 3 be treated by machining or non-chipping. In particular, selected areas of the component 3 an electrochemical post-processing (eg PECM) are subjected.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Bearbeitung beliebiger Hohlwellen, beispielsweise Abtriebs- und Antriebswellen in Getrieben von Kraftfahrzeugen.The inventive method is particularly suitable for the machining of any hollow shaft, for example, output shaft and drive shafts in transmissions of motor vehicles.

Claims

Method for work hardening of surfaces ( 2 ) of components ( 3 ), in particular of engine and transmission components ( 3 ' ) in motor vehicles, using ultrasonic shot peening, in which method balls ( 15 ) excited by ultrasound and on processing areas ( 2 ' . 2 '' ) of the component surface ( 2 ), characterized in that the component ( 3 . 3 ' ) as part of a sonotrode ( 8th ) is used, so that the ultrasound excitation of the balls ( 15 ) by vibrations ( 12 ) of the component ( 3 . 3 ' ), in particular the Processing areas ( 2 ' . 2 '' ) of the component ( 3 . 3 ' ), he follows.

A method according to claim 1, characterized in that for ultrasonic shot peening of the inner wall ( 2 ' ) a hollow shaft ( 3 ' ) - balls in the interior ( 14 ) of the hollow shaft ( 3 ' ), - the interior ( 14 ) of the hollow shaft ( 3 ' ) is closed and - the hollow shaft ( 3 ' ) as part of a sonotrode ( 8th ) with a to an ultrasonic generator ( 4 ) coupled converter ( 6 ) is excited to ultrasonic vibrations.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for ultrasonic shot peening of the outer wall ( 2 '' ) of a wave ( 3 ' ) - this wave ( 3 ' ) together with balls ( 15 ) in a closable cavity ( 20 ) of the sonotrode ( 8th ) and - the wave ( 3 ' ) as part of the sonotrode ( 8th ) with a to an ultrasonic generator ( 4 ) coupled converter ( 6 ) is excited to ultrasonic vibrations.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the component ( 3 . 3 ' ) while the ultrasound excitation is being turned.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the component ( 3 . 3 ' ) after completion of the ultrasonic shot peening electrochemical post-processing, in particular a post-processing using ECM, is subjected.

Apparatus for work hardening of inner surfaces ( 2 ' ) on components ( 3 ), in particular of inner surfaces of engine and transmission components ( 3 ' ) in motor vehicles, using ultrasonic shot peening, - with one with an ultrasonic transducer ( 6 ) connectable sonotrode body ( 9 ), which is equipped with a receiving device ( 10 ) for fixed connection of the component to be machined ( 2 . 3 ' ) to the sonotrode body ( 9 ) is provided.

Apparatus for work hardening of external surfaces ( 2 '' ) on components ( 3 ), in particular of outer surfaces of engine and transmission components ( 3 ' ) in motor vehicles, using ultrasonic shot peening, - with one with an ultrasonic transducer ( 6 ) connectable sonotrode body ( 9 ' ) provided with a closable cavity ( 20 ) for receiving the outer surface to be processed ( 2 '' ) of the component ( 3 . 3 ' ) and balls ( 15 ), the component ( 3 . 3 ' ) fixed to the sonotrode body ( 9 ' ) is connectable and after the connection with the sonotrode body ( 9 ' ) Part of the sonotrode ( 8th ).