DE102006058675A1

DE102006058675A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Oberflächenstrahlen eines Bauteils einer Gasturbine

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Publication number: DE102006058675A1
Application number: DE102006058675A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. Bayer; Thomas Dautl; Max Dr. Niegl; Thomas Peschke; Holger Polanetzki; Philipp THÜMMLER
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-19
Also published as: ATE514527T1; EP2099585B1; WO2008071164A1; US8499597B2; CA2671733A1; CA2671733C; US20100043512A1; EP2099585A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eines Bauteils (Blisk 10) einer Gasturbine, mit wenigstens einer Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90), welche eine das Strahlgut beaufschlagende Oberfläche (42, 44; 80, 82, 84) umfasst, und mit einer Haltevorrichtung (34), mittels welcher ein Oberflächenbereich des Bauteils (10) relativ zur Oberfläche der Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) angeordnet ist. Dabei ist die Oberfläche der Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) in wenigstens zwei benachbarte Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) unterteitl, welche jeweils einen Überlappungsteil (58, 60; 100, 102, 104) umfassen, mittels welchen ein Teil (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Bauteils (10) sowohl durch von der einen wie auch der anderen Teiloberfläche beitbar ist. Des Weiteren ist ein Verfahren vorgesehen, bei welchem der Teil (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Bauteils (10) hintereinander durch von den jeweiligen Überlappungsteilen (58, 60; 100, 102, 104) der wenigstens zwei Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) beaufschlagtem Strahlgut bearbeitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eines Bauteils einer Gasturbine der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 12 angegebenen Art.
Eine derartige Vorrichtung und ein solches Verfahren sind bereits aus der EP 1 101 568 B1 als bekannt zu entnehmen, wobei die Rotorschaufeln eines als Blisk ausgebildeten Rotors zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit kugelgestrahlt werden können. Die Vorrichtung umfasst dabei eine Halteeinrichtung, mit welcher der Rotor um seine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Durch Drehung des Rotors werden dessen Rotorschaufeln durch eine Strahlkammer geführt, an deren Unterseite eine Vibrationseinrichtung in Form einer Ultraschall-Sonotrode mit einer zumindest annähernd horizontal verlaufenden, das Strahlgut beaufschlagenden bzw. beschleunigenden Oberfläche angeordnet ist. Die Strahlkammer wird dabei sowohl axial – also im Bereich der Breitseiten des Rotors – wie auch radial – also im Bereich der Rotorschaufeln – der Blisk durch entsprechende Kammerwände begrenzt. Da insbesondere die radial des Rotors angeordneten Kammerwände der Strahlkammer – je nach Position der jeweiligen Rotorschaufeln – nicht im Stande sind, sämtliche Kugeln innerhalb der zentralen Strahlkammer zu halten, sind dieser in Radialrichtung des Rotors jeweils zwei weitere Kammern vor- beziehungsweise nachgeordnet. Innerhalb dieser weiteren Kammern werden aus der zentralen und mit der Sonotrode bestückten Strahlkammer übertretende Kugeln gesammelt und über entsprechende Kanäle zurückgeführt.
Als problematisch bei dieser Vorrichtung bzw. bei diesem Verfahren ist jedoch der Umstand anzusehen, dass Bauteile mit komplexer Geometrie kaum gleichmäßig verfestigt werden können. Dies gilt insbesondere für Oberflächenbereiche des Bauteils, welche nicht parallel zur schwingenden Oberfläche der Vibrationseinrichtung angeordnet sind bzw. in eine solche Position bewegt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen der zu be arbeitende Oberflächenbereich des Bauteils äußerst gleichmäßig gestrahlt bzw. verfestigt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Um eine äußerst homogene und gleichmäßige Verfestigung des insgesamt zu strahlenden Oberflächenbereichs des Bauteils zu erreichen, ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, die Oberfläche der Vibrationseinrichtung in wenigstens zwei benachbarte Teiloberflächen unterteilt auszubilden, welche jeweils einen Überlappungsteil umfassen, mittels welchen ein Teil des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs des Bauteils sowohl durch von der einen wie auch der anderen Teiloberfläche beaufschlagtem Strahlgut bearbeitbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es hierbei vorgesehen, den entsprechenden Teil des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs des Bauteils hintereinander durch von den jeweiligen Überlappungsteilen beaufschlagtem Strahlgut zu bearbeiten.
Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß zunächst vorgesehen, anstatt der einen schwingenden Oberfläche wenigstens zwei benachbarte schwingende Teiloberflächen vorzusehen, durch welche es ermöglicht wird, eine individuellere Anpassung auf die jeweiligen Oberflächenteilbereiche des Bauteils vorzunehmen. Eine derartige Anpassung kann zum Beispiel sein, dass die beiden Oberflächen in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind oder ein unterschiedliches beziehungsweise eine unterschiedliche Menge an Strahlgut beaufschlagen. Somit können einzelne Teilbereiche des gesamten zu strahlenden Oberflächenbereichs des Bauteils individueller gestrahlt werden, um hierbei eine erwünschte und möglichst homogene Verfestigung zu erreichen.
Damit jedoch auch der Bereich zwischen den beiden Teiloberflächen gleichermaßen gut verfestigt werden kann, weist jede der Teiloberflächen einen Überlappungsteil auf, mit welchem jeweiliges Strahlgut in Richtung dieses Teils des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs beschleunigbar ist. Mit anderen Worten wird durch die beiden Überlappungsteile erreicht, dass auch im Zwischenraum zwischen den beiden Teiloberflächen eine homogene und gute Verfestigung des an dieser Stelle liegenden Teils des bearbeitbaren Oberflächenbereichs des Bauteils möglich ist.
Insgesamt ist somit ersichtlich, dass eine Möglichkeit geschaffen ist, zwei individuell anpassbare Teiloberflächen zu verwenden, wobei durch die beiden Überlappungsteile dennoch gewährleistet ist, dass auch zwischen den beiden Teiloberflächen eine sehr gute Verfestigung des an dieser Stelle liegenden Teils des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs des Bauteils durchgeführt werden kann.
In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung können die beiden benachbarten Teiloberflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der zu strahlende Oberflächenbereich des Bauteils eine geringere Komplexität aufweist. Liegen die beiden Teiloberflächen in einer gemeinsamen Ebene, so ist es dabei auch denkbar, dass diese einer gemeinsamen Vibrationseinrichtung zugeordnet sind.
Soll hingegen ein Oberflächenbereich des Bauteils von größerer Komplexität gestrahlt werden, hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zwei Teiloberflächen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, so dass die beiden Teiloberflächen in optimalerweise an den jeweils zu strahlenden Teil des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs angepasst werden können.
Den zwei benachbarten Teiloberflächen ist bevorzugt jeweils eine separate Strahlkammer zugeordnet, so dass sich eine Aufteilung in wenigstens zwei Unterkammern ergibt, in welchem stets eine gleich bleibende Menge an Strahlgut vorhanden ist und sich hierdurch ein gleichmäßiges Strahlergebnis realisieren lässt.
Darüber hinaus ist es dann möglich, ein übergangsfreies Strahlen zwischen den beiden Teiloberflächen zu realisieren, die mit den unterschiedlichen Vibrationseinrichtungen beaufschlagt werden. Des Weiteren ist durch die beiden innerhalb der jeweiligen Strahlkammern angeordneten Teiloberflächen ein synchrones beidseitiges Strahlen von dünnwandigen Bauteilen möglich, ohne dass im Grenzbereich der beiden Kammern es zu einem ungestrahlten oder unzureichend gestrahlten Bereich kommen kann. Durch das synchrone Strahlen der dünnwandigen Bauteile wird dabei insbesondere erreicht, dass diese nicht unbeabsichtigt verformt werden.
Dabei wird die Abtrennung zwischen den beiden Teiloberflächen besonders einfach durch eine Trennwand realisiert, die im Querschnitt beispielsweise S-förmig ausgebildet sein kann. Natürlich wäre es auch denkbar, die Trennwand als ebene Wand auszubilden, welche dann jedoch derart schräg verlaufen muss, dass das durch die beiden Überlappungsbereiche beauf schlagte Strahlgut jeweils zu demjenigen Teil des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs des Bauteils gelangen kann, welches zwischen den beiden Teiloberflächen liegt.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn Kammerwände der Strahlkammer bereichsweise durch Schieberwände gebildet sind. Derartige Schieberwände haben insbesondere den Vorteil, dass sie nach dem Positionieren des Bauteils innerhalb der Vorrichtung so an das Bauteil hin verfahren werden können, dass kein Strahlgut aus den Strahlkammern austreten kann.
Darüber hinaus hat es sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zum Oberflächenstrahlen von als Blisk ausgebildeten Rotoren eingesetzt werden kann, da derartige Blisks oftmals eine relativ komplexe Oberflächengeometrie aufweisen. Demzufolge ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die komplexe Oberflächengeometrie äußerst homogen zu verfestigen.
Dabei hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn der Rotor um seine Rotationsachse drehbar ist, wodurch der Teil des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs des Rotors hintereinander sowohl durch von der einen wie auch der anderen Teiloberfläche beschleunigtes Strahlgut beaufschlagbar ist.
Insbesondere wenn eine schräg orientierte Oberfläche der wenigstens einen Vibrationseinrichtung eingesetzt wird, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Verteilungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche sich das an der tiefsten Stelle der Oberfläche sammelnde Stahlgut gleichmäßig über diese verteilbar ist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch als Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betrachten. Dabei wäre es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere auch denkbar, dass die wenigstens zwei Teiloberflächen relativ zu dem zu strahlenden Oberflächenbereich des Bauteils bzw. des Rotors ausgerichtet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
1 eine schematische Perspektivansicht auf einen als Blisk ausgebildeten und um eine Rotationsachse drehbaren Rotor, an dessen Scheibe eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen gestrichelt angedeutet ist;
2 eine schematische Schnittansicht durch den Rotor gemäß 1, wodurch die Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen der Scheibe erkennbar wird, welche zwei Teiloberflächen umfasst, welchen jeweils eine separate Strahlkammer zugeordnet ist;
3 eine schematische Schnittansicht durch die beiden Teiloberflächen von jeweils zugehörigen Vibrationseinrichtungen sowie durch die zugehörigen beiden Strahlkammern, welche durch eine S-förmige Trennwand voneinander unterteilt sind entlang der Linie III-III in 2;
4 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, mit welcher der Scheibenbereich einer mehrere Stufen umfassenden Blisk strahlbar ist; und in
5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4, wobei drei Teiloberflächen von jeweiligen Vibrationseinrichtungen erkennbar sind, welche durch jeweilige S-förmige Trennwände von jeweiligen Strahlkammern unterteilt sind.
In 1 ist in einer schematischen Perspektivansicht ein drehbarer Rotor einer Gasturbine in Form einer Blisk 10 schematisch erkennbar. In Zusammenschau mit 2, welche in einer schematischen Schnittansicht die Blisk 10 zeigt, werden deren grundsätzliche Einzelbereiche näher erkennbar. Dabei wird insbesondere eine Blisk-Scheibe 12 ersichtlich, an deren Außenumfangsseite eine Vielzahl von Rotorschaufeln 14 angeordnet sind. Von der Blisk-Scheibe 12 ist im Wesentlichen eine in 2 linienförmig dargestellte, außenumfangsseitige Blattform 16 erkennbar, sich radial nach innen beziehungsweise in der Zeichnung nach unten ein Unterblattformbereich 18 anschließt. Der untere Blattformbereich 18 geht radial in Richtung nach innen in einen Scheibenhals 20 über, der den unteren Blattformbereich mit einem Scheibenkörper 22 verbindet. Das radiale innere Ende des Scheibenkörpers 22 wird durch eine Nabe 24 gebildet, welche ein Gegengewicht zu den Rotorschaufeln 14 darstellt. Vom Scheibenkörper 22 steht auf der in der Zeichnung rechten Seite der Blisk-Scheibe 12 ein Wing 26 ab, der einen Steg 28 und einen im Wesentlichen U-förmigen Bereich 30 umfasst. Die Blisk 10 ist insgesamt um eine Rotationsachse R drehbar beziehungsweise rotationssymmetrisch ausgebildet.
Von einer Vorrichtung zum Kugelstrahlen eines unteren Bereichs der Blisk-Scheibe 12 ist in 1 eine Halteeinrichtung 32 durch zwei symbolisch angedeutete Lagerböcke 34 dargestellt, über welche die Blisk 10 um ihre Rotationsachse R drehbar gehalten beziehungsweise gelagert ist. Darüber hinaus ist in 1 eine Strahlkammeranordnung 36 gestrichelt angedeutet, welche in Zusammenschau mit 2 näher erkennbar wird. Die Strahlkammeranordnung 36 umfasst vorliegend zwei auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise voneinander getrennte Strahlkammern 38, 40, welcher vorliegend jeweils eine das jeweilige Strahlgut beaufschlagende Teiloberfläche 42, 44 einer jeweiligen Vibrationseinrichtung 46, 48 zugeordnet ist. Die Vibrationseinrichtungen 46, 48 sind vorliegend als Ultraschall-Sonotroden ausgebildet, mit welchen ein innerhalb der jeweiligen Strahlkammer 38, 40 eingebrachtes Strahlgut – beispielsweise in Form von Kugeln – beschleunigt werden kann. Demzufolge kann vorliegend ein radial innerer Oberflächenbereich der Blisk-Scheibe 12 kugelgestrahlt werden, welcher sich – in 2 betrachtet – von der linken Seite des Scheibenkörpers 22 bis zum U-förmigen Bereich 30 des Wings 26 erstreckt. Dieser Oberflächenbereich kann dabei um die Blisk-Scheibe 12 umlaufend bearbeitet beziehungsweise verfestigt werden, indem die an der Halteeinrichtung 32 gelagerte Blisk 10 um ihre Rotationsachse R gedreht wird. Demzufolge ist die Blisk 10 mittels der Halteeinrichtung 32 relativ zu den schwingenden Teiloberflächen 42, 44 der jeweiligen Vibrationseinrichtung 46, 48 angeordnet bzw. positioniert.
Von den beiden Strahlkammern 38, 40 sind jeweils außenseitige radiale Kammerwände 50, 52 sowie eine im Weiteren noch näher erläuterte mittlere Trennwand 54 erkennbar. An den radialen Stirnseiten 56 der Strahlkammern 38, 40 sind ebenfalls Kammerwände vorgesehen. Die Kammerwände 50, 52 können dabei flexibel ausgebildet beziehungsweise mit nicht dargestellten Dichtungen versehen sein, so dass kein Strahlgut zwischen diesen und der Blisk-Scheibe 12 austreten kann. Zumindest sind die Kammerwände 50, 52 jedoch so nahe an die Blisk-Scheibe 12 herangeführt, dass sich allenfalls ein Spalt ergibt, welcher bedeutend kleiner ist als der Durchmesser des verwendeten Strahlguts.
In Zusammenschau mit 3, welche die beiden Strahlkammern 38, 40 beziehungsweise die innerhalb von diesen angeordneten Oberflächen 42, 44 der zugehörigen Vibrationseinrichtungen 46, 48 entlang der Linie III-III in 2 zeigen, wird erkennbar, dass die zwei die gesamte schwingende bzw. das jeweilige Strahlgut beaufschlagende Oberfläche bildenden Teiloberflächen 42, 44 jeweils einen Überlappungsteil 58, 60 umfassen, der im Bereich der Trennwand 54 unterteilt ist. Insbesondere ist aus 3 zu dem erkennbar, dass eine mit den beiden gestrichelten Linien 62 dargestellter Teil 64 – im vorliegenden Fall die Stirnseite der Nabe 24 – des Oberflächenbereichs der Blisk-Scheibe 12 sowohl oberhalb des einen wie auch des anderen Überlappungsteils 58, 60 angeordnet ist, wenn die Blisk 10 entsprechend um ihre Rotationsachse R gedreht wird. Mit anderen Worten kommt somit der Teil 64 des Oberflächenbereichs sowohl innerhalb die eine Strahlkammer 38 wie auch die andere Strahlkammer 40, in welchen das zugehörige Strahlgut über die jeweilige Teiloberfläche 42, 44 beschleunigt wird. In 3 ist die Drehrichtung der Blisk 10 mit dem Pfeil 65 dargestellt. Demzufolge durchläuft der Teil 64 des Oberflächenbereichs der Blisk-Scheibe 12 zunächst die Strahlkammer 38 und anschließend die Strahlkammer 40, so dass der Teil 64 hintereinander sowohl durch von der einen wie auch von der anderen s Teiloberfläche 42, 44 beschleunigtes Strahlgut beaufschlagt wird. Anstelle der hier vorgesehenen Drehbewegung des Bauteils 10 wäre es insbesondere bei nicht rotationssymmetrischen Bauteilen natürlich auch denkbar, dieses in einer linearen Bewegung relativ zu den Teiloberfläche 42, 44 zu bewegen.
Durch die Anordnung der beiden Überlappungsteile 58 ist es möglich, einerseits separate Strahlkammern 38, 40 zu verwenden, um beispielsweise die Teiloberflächen 42, 44 in einem Winkel zueinander anzuordnen oder eine angepasste Menge an Strahlgut einzubringen beziehungsweise eine entsprechende Strahlintensität auf die zu bearbeitenden Teiloberfläche auszuüben. Darüber hinaus ist durch die derartige Anordnung von zwei Strahlkammern 38, 40 eine synchrone Bearbeitung von Bauteilen – im vorliegenden Fall beispielsweise des Scheibenkörpers 22 – möglich. Darüber hinaus ist durch die Überlappungsteile 58, 60 gewährleistet, dass auch der mittlere Teil 64 gleichermaßen gut mit Strahlgut beaufschlagt wird.
Die Trennwand 54 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel S-förmig ausgebildet. Allerdings wäre es eher auch denkbar, eine sich zwischen den beiden radialen Stirnseiten 56 schräg erstreckende ebene Trennwand 54 einzusetzen.
Damit mit den beiden Strahlkammern 38, 40 auch eine hinterschneidende Kontur – wie im vorliegenden Fall im Bereich des Scheibenkörpers 22 beziehungsweise dessen Narbe 24 – gegen den Austritt von Strahlgut dicht abgeschlossen werden kann, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kammerwände an der Stirnseite 56 bereichsweise durch Schieberwände 66, 68 gebildet, welche in Richtung der Pfeile 67, 69 verschiebbar sind. Hierdurch ist es möglich, die beiden Strahlkammern 38, 40 gegenüber der Blisk-Scheibe 12 im Wesentlichen dicht anzuordnen. Als im Rahmen der Er findung mit umfasst ist es zu betrachten, dass derartige Schieberwände 66, 68 auch dazu verwendet werden könnten, um die beiden Strahlkammern 38, 40 im Bereich der Trennwand 54 dicht voneinander zu trennen. Durch diese Aufteilung in die beiden Strahlkammern 38, 40 kann somit trotz Störkonturen ein gleichmäßiges Strahlergebnis erreicht werden, so dass es trotz der ineinander geschachtelten Trennwände 54 zu keiner Verschiebung der Kugelzahl beziehungsweise der Menge an Strahlgut in den beiden unterschiedlichen Strahlbereichen kommt, was zu einer unterschiedlichen Intensitätsausbildung der Verfestigung führen würde.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen beide Teiloberflächen 42, 44 in einer gemeinsamen Ebene. Hierdurch ist es denkbar, beide Oberflächen 42, 44 auch durch eine gemeinsame Vibrationseinrichtung 46 oder 48 zu betreiben.
In Zusammenschau der 4 und 5 ist schließlich eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen erkennbar. Hierbei zeigt 4 eine zwei Stufen umfassende Blisk 10, welche demzufolge zwei Blisk-Scheiben 12 umfasst, welchen jeweils eine außenumfangsseitig umlaufende Anordnung von zugehörigen Rotationsschaufeln 14 zugeordnet ist. Zur einen Seite hin endet die Blisk 10 an einem radial umlaufenden Wing 70 und an der anderen Seite an einem radial umlaufenden Flansch 72. Zwischen dem Wing 70 und dem Flansch 72 sind dabei drei Strahlkammern 74, 76, 78 vorgesehen, wobei jeder der Strahlkammern 74, 76, 78 eine Teiloberfläche 80, 82, 84 aufweisende Vibrationseinrichtung 86, 88, 90 vorgesehen ist. Aus 4 ist erkennbar, dass die Teiloberfläche 80 gegenüber den beiden anderen Teiloberflächen 82, 84 in einem Winkel beziehungsweise V-förmig angeordnet ist. Die beiden Teiloberflächen 82, 84 sind hingegen in einer Ebene angeordnet. Die beiden äußeren Strahlkammern 74, 78 umfassen äußere Kammerwände 92, 94, durch welche die Strahlkammern 74, 78 gegenüber dem Flansch 72 beziehungsweise dem Wing 70 abgeschlossen sind. Zur jeweils benachbarten Strahlkammer 74, 76, 78 hin sind zwei Trennwände 96, 98 vorgesehen, welche vorliegend – im Unterschied zur Ausführung gemäß 2 – nicht stirnseitig an der zugehörigen Narbe 24 anschließen, sondern vielmehr axial außenseitig.
In Zusammenschau mit 5, welche die Strahlkammern 74, 76, 78 beziehungsweise die in diesem Bereich angeordneten Teiloberflächen 80, 82, 84 entlang der Linie V-V in 4 schematisch zeigt, wird erkennbar, dass die beiden Trennwände 96, 98 wiederum im Wesentlichen S-förmig ausgebildet sind. Die mittlere Strahlkammer 76 beziehungsweise die mittlere Teil oberfläche 82 ist demzufolge von beiden Trennwänden 96, 98 seitlich begrenzt.
Durch die S-förmigen Trennwände 96, 98 bilden sich wiederum jeweils Überlappungsteile 100, 102, 104, 106 der Teiloberflächen 80, 82, 84, durch welche ein Teil 108, 110 des zu bearbeitenden Oberflächenbereichs der Blisk-Scheibe 12 – vorliegend wiederum die jeweilige Stirnseite der jeweiligen Narbe 24 – sowohl durch von der einen wie auch der anderen Teiloberfläche 80, 82, 84 beschleunigtes Strahlgut beaufschlagbar ist. Die Teile 108, 110 sind durch die Linien 112 in 5 gestrichelt angedeutet. Die Besonderheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die mittlere Teiloberfläche 82 zwei Überlappungsteile 102, 104 aufweist, welche mit den jeweils korrespondierenden Überlappungsteilen 100, 106 im Bereich des jeweiligen Teils 108, 110 der zu bearbeitenden Blisk-Scheibe 12 angeordnet sind. Insgesamt wird jedoch auch bei dieser Anordnung wieder erreicht, dass innerhalb der drei Strahlkammern 74, 76, 78 individuell einstellbare Bedingungen vorherrschen, so dass die Blisk-Scheibe 12 insgesamt äußerst bedarfsgerecht und homogen oberflächengestrahlt werden kann. Um im Bereich der beiden Naben 24 beziehungsweise im Bereich der Teile 108, 110, an welchen die Teilung der Strahlkammern 74, 76, 78 erfolgt, eine ebenso gute Verfestigung der Oberfläche erreichen zu können, sind die jeweiligen Trennwände 96, 98 wieder S-förmig gestuft ausgebildet, so dass im Verlauf der durch den Pfeil 114 dargestellten Drehung der Blisk 10 die Teile 108, 110 der jeweiligen Nabe 24 sowohl oberhalb des jeweils einen wie auch des anderen Überlappungsteils 100, 102, 104, 106 angeordnet sind und dementsprechend mit Strahlgut aus den unterschiedlichen Strahlkammern 74, 76, 78 beaufschlagt werden. Mit anderen Worten durchläuft der Teil 108, 110 des Oberflächenbereichs der Blisk-Scheibe 12 bei einer Drehung der Blisk in Richtung des Pfeils 114 zunächst die Strahlkammer 82 und anschließend die Strahlkammer 80 bzw. 84, so dass der jeweilige Teil 108, 110 hintereinander sowohl durch von der einen wie auch von der anderen Teiloberfläche 82 und 80 bzw. 84 beschleunigtem Strahlgut beaufschlagt wird.
An einer Stirnseite 116 der Strahlkammern 74, 76, 78 sind wiederum eine Mehrzahl von Schiebewänden 120, 122, 124, 126 vorgesehen, mit welchen die hinterschneidende Kontur der beiden Scheibenkörper 22 beziehungsweise der Narbe 24 verschließbar ist, so dass ein Strahlgut aus der jeweiligen Strahlkammer 74, 76, 78 entweichen kann. Die Schiebewänden 120, 122, 124, 126 sind hierzu entlang der Pfeile 127 verschiebbar. Die Teiloberflächen 42, 44 beziehungsweise 80, 82, 84 verlaufen vorliegend jeweils schräg zu einer Senkrechten der Rotationsachse R. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass die Teiloberflächen 42, 44 beziehungsweise 80, 82, 84 auch parallel zur Rotationsachse R beziehungsweise senkrecht zu einer Senkrechten der Rotationsachse R verlaufen könnten.

Claims

Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eines Bauteils (Blisk 10) einer Gasturbine, mit wenigstens einer Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90), welche eine das Strahlgut beaufschlagende Oberfläche (42, 44; 80, 82, 84) umfasst, und mit einer Halteeinrichtung (34), mittels welcher ein Oberflächenbereich des Bauteils (10) relativ zur Oberfläche der Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) anordnenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) in wenigstens zwei benachbarte Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) unterteilt ist, welche jeweils einen Überlappungsteil (58, 60; 100, 102, 104) umfassen, mittels welchen ein Teil (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Bauteils (10) sowohl durch von der einen wie auch der anderen Teiloberfläche (42, 44; 80, 82, 84) beaufschlagtem Strahlgut bearbeitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei benachbarten Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei benachbarten Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei benachbarten Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) jeweils eine separate Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei benachbarten Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) jeweils eine separate Strahlkammer (38, 40; 74, 76, 78) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennwand (54; 96, 98) zwischen den zwei benachbarten Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (54; 96, 98) im Querschnitt im Wesentlichen S-förmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strahlkammern (38, 40; 74, 76, 78) durch die Trennwand (54; 96, 98) voneinander unterteilt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kammerwände (50, 52; 92, 94) der Strahlkammer (38, 40; 74, 76, 78) bereichsweise durch Schieberwände (66, 68; 120, 122, 124, 126) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenbereich des Bauteils einem Rotor, insbesondere einer Blisk (10) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) um seine Rotationsachse (R) drehbar ist, wodurch der Teil (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Rotors (10) hintereinander sowohl durch von der einen wie auch der anderen Teiloberfläche (42, 44; 80, 82, 84) beaufschlagtes Strahlgut bearbeitbar ist.
Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eines Bauteils (Blisk 10) einer Gasturbine, bei welchem ein Oberflächenbereich des Bauteils (10) und eine das Strahlgut beaufschlagende Oberfläche (42, 44; 80, 82, 84) einer Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) relativ zueinander angeordnet und beim Oberflächenstrahlen relativ zueinander bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Bauteils (10) hintereinander durch von jeweiligen Überlappungsteilen (58, 60; 100, 102, 104) von wenigstens zwei Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) der Oberfläche der Vibrationseinrichtung (46, 48; 86, 88, 90) beaufschlagtem Strahlgut bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Bauteils (10) durch den jeweiligen Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) zugeordnete Strahlkammern (38, 40; 74, 76, 78) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) zum Oberflächenstrahlen des Teils (64; 108, 110) des Oberflächenbereichs des Bauteils (10) um eine Rotationsachse (R) gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenbereich des Bauteils (10) mittels einer Halteeinrichtung (34) relativ zu den zwei Teiloberflächen (42, 44; 80, 82, 84) angeordnet wird.