DE102007009470A1

DE102007009470A1 - Shot-peening mask for gas turbine gear wheel tooth defines limits of area for differential treatment

Info

Publication number: DE102007009470A1
Application number: DE200710009470
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. Bayer; Michael Dr.-Ing. Lahres; Hans Maier; Max Dr. Niegl; Holger Polanetzki; Martin Dr. rer. nat. Ströer; Philipp THÜMMLER; Harry Wieland
Original assignee: Daimler AG; MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-08-28
Also published as: WO2008104155A1

Abstract

An ultrasonic shot-peening process strengthens the surface of a metal component (20) forming part of a gas turbine engine. In the process the component is positioned under a mask (10) with one or more apertures (16) defining the limits of the surface area to be treated. The mask is located between the component and a vibration assembly. The mask aperture is used as the shot-peening chamber (54). The component is e.g. a gear wheel or pinion wheel with teeth (26). Further claimed is a commensurate shot-peening assembly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen eines Bauteils insbesondere einer Gasturbine, der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 14 angegebenen Art.The This invention relates to a method and apparatus for surface blasting, in particular for ultrasonic shot peening of a component in particular a gas turbine, in the preambles of the claims 1 or 14 specified type.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung sind beispielsweise bereits aus der WO 93/20247 A1 als bekannt zu entnehmen. Unter anderem wird das dortige Verfahren bzw. die dortige Vorrichtung zum Ultraschall-Kugelstrahlen eines mehrere Zähne einer Verzahnung umfassenden Teilbereichs der Oberfläche eines Bauteils eingesetzt. Als Strahlgut dienen Metallkugeln, welche mittels einer eine Ultraschall-Sonotrode umfassenden Vibrationseinrichtung beschleunigt werden können. Der zu strahlende Teilbereich der Verzahnung des Bauteils wird durch eine Strahlkammer begrenzt, welche entsprechende Schieberwände umfasst.Such a method and such a device are for example already in the WO 93/20247 A1 to be known as known. Among other things, the local method and the device there for ultrasonic shot peening of a plurality of teeth of a toothing comprehensive portion of the surface of a component is used. As a blasting serve metal balls, which can be accelerated by means of an ultrasonic sonotrode vibration device. The part of the toothing of the component to be radiated is delimited by a blasting chamber, which comprises corresponding slide walls.

Als nachteilig bei dem bekannten Verfahren bzw. der bekannten Vorrichtung ist allerdings der Umstand anzusehen, dass beispielsweise die Zähne der Verzahnung an verschiedenen Teilbereichen der Oberfläche unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. So ist beispielsweise der jeweilige Zahnlückengrund und die jeweilige Druckflanke des Zahns völlig anderen Belastungen unterworfen, als dies beispielsweise bei der Gegenflanke oder der Stirnseite des Zahns der Fall ist. Bedingt durch seine Form ergibt sich darüber hinaus die Problematik, dass beispielsweise die Eckbereiche, Radien oder dergleichen eines Zahns der Verzahnung gegebenenfalls äußerst schwierig zu verfestigen sind. Ebenfalls ist mit dem bereits bekannten Verfahren und der hierzu eingesetzten Vorrichtung eine effektive und belastungsgerechte Verfestigung des jeweiligen Teilsbereichs der Oberfläche nicht ohne Weiteres möglich.When disadvantageous in the known method or the known device However, the fact is that, for example, the teeth the toothing on different parts of the surface are exposed to different loads. Such is for example the respective tooth gap bottom and the respective pressure flank the tooth is subjected to completely different loads than this for example, at the counter flank or the front side of the tooth the case is. Due to its shape arises over it addition, the problem that, for example, the corner areas, radii or the like of a tooth of the toothing possibly extremely difficult to solidify. Also with the already known Method and the device used for this purpose an effective and load-compatible hardening of the respective partial area the surface is not easily possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen eine effektivere und belastungsgerechtere Verfestigung einzelner Teilbereiche der Oberfläche des Teilbereichs möglich ist.task The present invention is therefore a method and a To provide device of the type mentioned, with which a more effective and stressful consolidation of individual Subareas of the surface of the subarea possible is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patenansprüche 1 bzw. 14 erreicht, wobei es sich bei dem Bauteil um ein verzahntes Bauteil, insbesondere um ein Zahnrad oder Ritzel handelt. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßi gen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.These The object is achieved by a method and a device with the features of the claims 1 and 14, wherein the component is a toothed Component, in particular a gear or pinion is. advantageous Configurations with appropriate and non-trivial Further developments of the invention are dependent on the respective Claims specified.

Um eine äußerst effektive und belastungsgerechte Verfestigung des jeweiligen, zu strahlenden Teilbereichs der Oberfläche des Bauteils zu ermöglichen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das Bauteil relativ zu einem Maskenteil positioniert wird, mittels dessen wenigstens einer zugeordneten Maskenöffnung der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils begrenzt wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, einen mit einer gewünschten Intensität oder einem bestimmten Strahlgut zu beaufschlagenden Teilbereich der Oberfläche des Teilbereichs dadurch zumindest teilweise zu begrenzen, dass ein entsprechendes Maskenteil mit einer zugehörigen Maskenöffnung an der Oberfläche des Bauteils angeordnet wird. Es ist klar, dass hierbei wahlweise entweder das Bauteil an dem ortsfesten Maskenteil positioniert werden kann oder aber dass das Maskenteil – gegebenenfalls inklusive einer Vibrationseinrichtung und anderer Bauteile – relativ an dem ortsfesten Bauteil positioniert wird.Around a very effective and stressful Solidification of the respective, to radiating portion of the surface allow the component, it is in the inventive Method provided that the component relative to a mask part is positioned by means of which at least one associated Mask opening the corresponding, to be irradiated partial area the surface of the component is limited. With others Words it is provided according to the invention, a with a desired intensity or a specific one Blasting material to be acted upon portion of the surface of the Subregion by at least partially limiting that one corresponding mask part with an associated mask opening is arranged on the surface of the component. It is clear that here either either the component on the stationary mask part can be positioned or that the mask part - if necessary including a vibration device and other components - relative is positioned on the stationary component.

Durch die Begrenzung des jeweiligen Teilbereichs mittels der korrespondierenden Maskenöffnung des Maskenteils kann somit eine äußerste individuelle Verfestigung eines entsprechenden Teilbereichs der Oberfläche erfolgen, je nachdem, welchen Belastungen dieser Oberflächenbereich ausgesetzt ist. Beispielsweise ist es somit denkbar, bei einem jeweiligen Zahn einer Verzahnung die zugeordnete Druckflanke bzw. den korrespondierenden Zahnlückengrund anders zu bearbeiten, als beispielsweise die entsprechende Gegenflanke oder Stirnseite. Demzufolge kann die höher belastete Druckflanke entsprechend unter anderen Bedingungen bzw. gegebenenfalls mit anderem Strahlgut beaufschlagt werden, als dies beispielsweise bei der geringer belasteten Gegenflanke des Zahns der Fall ist.By the limitation of the respective subarea by means of the corresponding Mask opening of the mask part can thus an outermost individual consolidation of a corresponding subsection of the Surface, depending on what loads this Surface area is exposed. For example it is thus conceivable, with a respective tooth of a toothing, the associated pressure flank or to edit the corresponding tooth gap reason differently, as for example the corresponding counter flank or end face. As a result, can lower the higher loaded pressure edge accordingly other conditions or, where appropriate, other blasting material, as this, for example, the less loaded counter-flank of the tooth is the case.

Durch die Begrenzung des jeweils zu bearbeitenden Teilbereichs der Oberfläche des Bauteils mittels der korrespondierenden Maskenöffnung des Maskenteils kann darüber hinaus auch auf geometrische Besonderheiten Rücksicht genommen werden. So kann es beispielsweise erforderlich sein, dass Eckbereiche, Radien oder dergleichen entsprechend anders verfestigt werden müssen, als dies beispielsweise bei flächigen oder ebenen Teilbereichen der Fall ist.By the boundary of the respective part of the surface to be processed of the component by means of the corresponding mask opening the mask part can also be used on geometric Special considerations must be taken. For example, it can be required that corner areas, radii or the like accordingly different must be solidified, as for example in areal or even partial areas is the case.

Insgesamt ist es jedoch erkennbar, dass durch das verwendete Maskenteil eine individuelle Strahlung einzelner Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils, insbesondere einer Verzahnung, möglich ist. Gegebenenfalls kön nen somit höhere oberflächennahe Eigenspannungen unter Vermeidung von Entfestigungseffekten durch Herzsche Pressung erreicht werden. Im Ergebnis erfolgt eine verbesserte Oberflächengüte, wobei die jeweiligen Teilbereiche entsprechend belastungs- bzw. beanspruchungsgerecht verfestigt werden.All in all However, it can be seen that the mask part used by a individual radiation of individual subregions of the surface of the component, in particular a toothing, is possible. Optionally Kings nen thus higher near-surface Residual stresses while avoiding softening effects Heart's pressure can be achieved. As a result, an improved surface quality, whereby the respective subregions are correspondingly load-bearing or be solidified according to stress.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn das Maskenteil relativ zwischen dem Bauteil und einer Vibrationseinrichtung zum Beschleunigen des Strahlguts positioniert wird, wobei die wenigstens eine Maskenöffnung des Maskenteils als Strahlkammer eingesetzt wird. Demzufolge kann das Bauteil auf einfache Weise gegenüberliegend relativ zu der Vibrationseinrichtung positioniert werden, wobei das zwischen dem zu bearbeitenden Teilbereich der Oberfläche des Bauteils und der Vibrationseinrichtung angeordnete Maskenteil bzw. dessen Maskenöffnung den Strahlraum entsprechend begrenzt.In Another embodiment of the invention, it has also been advantageous shown when the mask part relative between the component and a Positioning vibration device for accelerating the blasting material is, wherein the at least one mask opening of the mask part is used as a blasting chamber. As a result, the component can simple way opposite relative to the vibration device be positioned, which between the part to be processed the surface of the component and the vibration device arranged mask part or its mask opening the beam space limited accordingly.

Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Maskenteil zum Oberflächenstrahlen eines Teilbereichs einer Verzahnung eingesetzt wird. Insbesondere bei derartigen Verzahnungen ergibt sich nämlich die Problematik, dass unterschiedliche Teilbereiche unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. Darüber hinaus weisen die einzelnen Zähne der Verzahnung üblicherweise eine komplexe Geometrie auf, so dass es mit dem nunmehr jeweils eingesetzten Maskenteil möglich ist, unterschiedliche Teilbereiche – beispielsweise flächige Teilbereiche oder Eckbereiche mit Radien – entsprechend individuell zu bestrahlen. Im Ergebnis kann mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Maskenteil ein individuelles Strahlungsergebnis über unterschiedliche Teilbereiche jedes Zahns erreicht werden, so dass sich insgesamt eine äußerst stabile und verschleißfeste Verzahnung ergibt.When Furthermore, it has proven advantageous if the mask part for Surface blasting of a portion of a toothing is used. Especially with such gears results namely, the problem that different sub-areas are exposed to different loads. About that In addition, the individual teeth of the toothing usually a complex geometry, so that it now with each used mask part is possible, different sub-areas - for example flat partial areas or corner areas with radii - accordingly individually to irradiate. As a result, with the inventively used Mask part an individual radiation result on different Subareas of each tooth can be achieved, making a total of an extremely stable and wear-resistant gearing results.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn zum Oberflächenstrahlen des Bauteils wenigstens eines der durch die Maskenöffnung des Maskenteils gebildeten Strahlkammer zugeordnetes Reflektionselement, insbesondere Reflektionsblech, eingesetzt wird. Durch ein derartiges Reflektionselement bzw. Reflektionsblech können beispielsweise auch seitlich der Strahlkammer liegende Teilbereiche wie beispielsweise die Stirnseiten oder Zahnkanten des jeweiligen Zahns ohne Beschädigungen effektiv oberflächengestrahlt werden.In Another embodiment of the invention, it has also been advantageous shown when for surface blasting of the component at least one of the formed through the mask opening of the mask part Beam chamber associated reflection element, in particular reflection plate, is used. By such a reflection element or reflection plate For example, also the side of the blasting chamber lying Subareas such as the front sides or tooth edges the respective tooth effectively surface blasted without damage become.

Zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen der Oberfläche nacheinander ist es denkbar, dass das Bauteil relativ zu der Maskenöffnung des ersten Teils bewegt wird. So ist es beispielsweise denkbar, das Bauteil schrittweise mit dem jeweiligen Teilbereich in Überdeckung mit der Maskenöffnung zu bewegen, um die Oberflächenstrahlung durchzuführen. Gleichfalls ist es jedoch auch denkbar, dass zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen eine Mehrzahl von Maskenöffnungen eines oder mehrerer Maskenteile eingesetzt wird, so dass eine Mehrzahl von Teilbereichen der Oberfläche gleichzeitig gestrahlt werden können. Es ist ersichtlich, dass bei einem solchen Oberflächenstrahlen ein Bewegen des Bauteils relativ zur Maskenöffnung des Maskenteils nicht erforderlich sein muss.To the Surface blasting of several subregions of the surface successively, it is conceivable that the component relative to the mask opening of the first part is moved. So it is conceivable, for example Component step by step with the respective sub-area in coverage to move with the mask opening to the surface radiation perform. However, it is also conceivable that for surface blasting of several sub-areas a plurality of mask openings of one or more mask parts is used, so that a plurality of subregions of the surface simultaneously can be blasted. It can be seen that at one such surface jets moving the component relative not required for the mask opening of the mask part got to.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn zum Oberflächenstrahlen ein Strahlgut verwendet wird, dessen Strahlteilchen zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen aufweisen und/oder aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien bestehen. Mit anderen Worten ist es hierbei vorgesehen, das Oberflächenstrahlen mit einem Strahlgut durchzuführen, dessen Strahlteilchen nicht lediglich eine im Wesentlichen einheitliche Größe aufweisen bzw. aus einem einheitlichen Material bestehen, sondern welche zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen haben und/oder aus unterschiedlichen Werkstoffen beschaffen sind. Durch den Einsatz unterschiedlicher Teilchengrößen kann insbesondere erreicht werden, dass mittels der größeren Strahlteilchen die ebenen bzw. flächen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils äußerst homogen und gleichmäßig gestrahlt und verfestigt werden, während die Strahlteilchen mit geringerer Teilchengröße insbesondere dazu dienen, dass beispielsweise auch Ecken mit Innenradien oder dergleichen mit entsprechend kleinem Durchmesser hinreichend gut verfestigt werden können. Durch eine gezielte Strahlmittelmischung mit zwei vorzugsweise deutlich voneinander abweichenden Strahlmittelgrößen bzw. Teilchengrößen wird somit erreicht, dass zum einen mit den großen Strahlteilchen die gewünschte Intensität und Verfestigung erreicht wird und zum anderen mit den kleinen Strahlteilchen die Innenradien bzw. Ecken des gegebenenfalls komplexen Bauteils vollständig in einem Strahlgang verfestigt bzw. gestrahlt werden können.Farther it has been shown to be advantageous if for surface blasting a blasting material is used whose beam particles at least two have different particle sizes and / or consist of at least two different materials. With others Words it is provided here, the surface blasting to carry out with a blasting material whose blasting particles not just a substantially uniform size or consist of a single material, but which at least two different particle sizes have and / or are made of different materials. Through the use of different particle sizes can be achieved in particular by means of the larger Strahlteilchen the flat or areas of the areas Surface of the component extremely homogeneous and uniformly blasted and solidified, while the jet particles are of smaller particle size serve in particular that, for example, also corners with inner radii or The like with a correspondingly small diameter sufficiently good can be solidified. Through a targeted blasting agent mixture with two preferably significantly different abrasive sizes or particle sizes is thus achieved that on the one hand with the large beam particles the desired Intensity and solidification is achieved and for another with the small beam particles, the inner radii or corners of the optionally complex component completely solidified in a gleam or can be blasted.

Werden darüber hinaus Strahlteilchen aus unterschiedlichen Materialien eingesetzt, so ist es beispielsweise denkbar, dass die kinetische Energie der kleineren Strahlteilchen durch ein entsprechendes Material mit gegenüber den größeren Strahlteilchen höherer Dichte gesteigert wird, so dass eine homogene Intensitätsverteilung beispielsweise auch in den Innenradien oder Ecken des Teilsbereichs der Oberfläche des Bauteils gewährleistet werden kann. Mit anderen Worten kann durch eine geeignete Mischung beispielsweise von größeren Strahlteilchen mit relativ geringerer Dichte und kleineren Strahlteilchen mit relativ höhere Dichte sowohl über die ebenen bzw. flächen Teilbereiche wie auch über die Ecken bzw. Innenradien des Bauteils eine homogene Intensitätsverteilung der Oberflächenstrahlung und somit eine gleichmäßige Verfestigung des jeweiligen Teilbereichs erzielt werden.Become In addition, beam particles made of different materials used, for example, it is conceivable that the kinetic Energy of the smaller beam particles by a corresponding material with respect to the larger beam particles higher density is increased, so that a homogeneous intensity distribution for example, in the inner radii or corners of the partial area the surface of the component can be ensured can. In other words, by a suitable mixture, for example larger beam particles with relatively less Density and smaller beam particles with relatively higher Density over both the flat or partial areas as well as over the corners or inner radii of the component a homogeneous intensity distribution of the surface radiation and thus a uniform hardening of the respective subarea be achieved.

Als zudem vorteilhaft kann es sein, wenn das Strahlgut aus Strahlkugeln besteht, welche zumindest zwei unterschiedliche Durchmesser und/oder aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien besteht. Durch den Einsatz von Strahlkugeln mit einem relativ gleichmäßigen Durchmesser kann somit ein äußerst reproduzierbares Strahlergebnis bzw. eine einheitliche Oberflächenverfestigung des jeweiligen Teilbereichs der Oberfläche des Bauteils gewährleistet werden.Moreover, it can be advantageous if the blasting material consists of blasting balls which consist of at least two different diameters and / or of at least two different materials. By the use of jet balls with a relatively uniform diameter can thus an extremely reproducible jet result or a uniform surface hardening of the respective portion of the surface of the component can be ensured.

Zudem vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Teilchengröße bzw. der Durchmesser des wenigstens einen Teils des Strahlguts – beispielsweise der kleineren Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln – an die jeweiligen Radien, Ecken oder dergleichen des Bauteils angepasst werden. Durch eine derartige Anpassung der jeweiligen Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln kann somit erreicht werden, dass auch die Radien, Ecken oder dergleichen vollständig verfestigt werden.moreover It has proved advantageous if the particle size or the diameter of the at least one part of the blasting material - for example the smaller jet particles or jet balls - to the respective Radii, corners or the like of the component to be adjusted. By Such an adaptation of the respective jet particles or jet balls can thus be achieved that the radii, corners or the like completely solidified.

Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile geltend in ebensolcher Weise auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen gemäß Patentanspruch 14. Diese zeichnet sich insbesondere durch ein relativ zu dem Bauteil positionierbares Maskenteil aus, mittels deren Maskenöffnung der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils begrenzbar ist. Durch das Maskenteil kann somit eine äußerst einfache Vorrichtung geschaffen werden, bei welcher das Bauteil beispielsweise einerseits einer Vibrationseinrichtung zur Beschleunigung des Strahlguts und andererseits des Maskenteils liegt.The above in connection with the invention Procedure also claims in the same way for the device according to the invention for surface blasting according to claim 14. This is characterized in particular by a relative to the component positionable mask part, by means of their mask opening the corresponding, too radiant part of the surface of the component is limited. Through the mask part can thus be an extremely simple device can be created, wherein the component for example, on the one hand a vibration device for acceleration of the blasting material and on the other hand of the mask part.

Dabei kann eine besonders vorteilhafte und einfache Vorrichtung zudem geschaffen werden, wenn durch die Maskenöffnung innerhalb des Maskenteils eine Strahlkammer gebildet ist, in welcher das Strahlgut vorzugsweise verliersicher aufgenommen ist. Da die Strahlkammer vorzugsweise durch die ohnehin vorhandene Maskenöffnung innerhalb des Maskenteils gebildet wird, ergibt sich somit eine äußerst einfach aufgebaute Vorrichtung, mittels welcher der jeweilige Teilbereich der Oberfläche des Bauteils zu strahlen ist.there can be a particularly advantageous and simple device also be created when through the mask opening inside of the mask part, a blasting chamber is formed, in which the blasting material is preferably taken captive. Because the blasting chamber preferably through the already existing mask opening is formed within the mask part, thus resulting in an extremely simply constructed device, by means of which the respective sub-area the surface of the component is to radiate.

Es ist klar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung – und insbesondere das Maskenteil – relativ an einem ortsfest angeordnetem Bauteil angeordnet werden könnte. Umgekehrt ist es selbstverständlich auch denkbar, dass das bewegliche Bauteil an einer ortsfesten Vorrichtung, insbesondere einem ortsfesten Maskenteil, positioniert wird.It it is clear that the device according to the invention - and in particular the mask part - relative to a fixed arranged component could be arranged. Vice versa Of course, it is also conceivable that the movable Component on a stationary device, in particular a stationary Mask part, is positioned.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings; these show in:

1 eine schematische Perspektivansicht auf ein als rechteckförmige Platte ausgebildetes Maskenteil mit einer etwa viertelkreisringförmigen Ausnehmung, in deren Bereich eine Maskenöffnung zum Oberflächenstrahlen eines korrespondierenden Teilbereichs einer Oberfläche eines Bauteils angeordnet ist, wobei sich die Maskenöffnung von der Ausnehmung bis zur gegenüberliegenden Seite des Maskenteils durchgängig erstreckt; 1 a schematic perspective view of a trained as a rectangular plate mask part with an approximately quarter-circular recess, in the region of a mask opening for surface blasting of a corresponding portion of a surface of a component is arranged, wherein the mask opening extends from the recess to the opposite side of the mask member throughout;

2 eine schematische Perspektivansicht auf das Maskenteil gemäß 1, wobei relativ zu diesem ein ausschnittsweise erkennbares Bauteil mit einer Stirnverzahnung positioniert ist, welche im Bereich der viertelkreisringförmigen Ausnehmung in das Maskenteil eintaucht, wodurch ein entsprechender Teilbereich der Verzahnung des Bauteils in Überdeckung mit der in 1 erkennbaren Maskenöffnung angeordnet ist, wobei das Bauteil mittels einer teilweise erkennbaren Halteeinrichtung relativ zu dem Maskenteil positioniert ist; 2 a schematic perspective view of the mask part according to 1 , wherein relative to this a partially recognizable component is positioned with a spur toothing, which dips in the region of the quarter-circle annular recess in the mask part, whereby a corresponding portion of the toothing of the component in registration with the in 1 recognizable mask opening is arranged, wherein the component is positioned by means of a partially recognizable holding device relative to the mask part;

3 eine schematische Schnittansicht durch das relativ zu dem Maskenteil positionierte Bauteil, wobei auf der dem Bauteil abgewandten Seite des Maskenteils im Bereich der Maskenöffnung eine Vibrationseinrichtung zur Beaufschlagung von Strahlgut positioniert ist, wodurch mittels der Maskenöffnung eine Strahlkammer gebildet ist, welche den Austritt von Strahlgut im Wesentlichen begrenzt; und in 3 a schematic sectional view through the relative to the mask part positioned component, wherein on the side facing away from the component of the mask part in the region of the mask opening, a vibration device is positioned to act on blasting material, whereby by means of the mask opening a blasting chamber is formed, which the discharge of blasting material substantially limited; and in

4 eine schematische Schnittansicht durch die Vorrichtung mit dem Maskenteil und der Vibrationseinrichtung zum Oberflächenstrahlen des Bauteils nach einer alternativen Ausführungsform. 4 a schematic sectional view through the device with the mask part and the vibration device for surface blasting of the component according to an alternative embodiment.

In 1 ist in einer schematischen Perspektivansicht ein Maskenteil 10 einer im Weiteren noch näher erläuterten Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen eines Bauteils (20, 2) insbesondere einer Gastrubine dargestellt. Bei dem Bauteil handelt es sich um ein Zahnrad oder Ritzel, insbesondere für ein Getriebe.In 1 is a schematic part in a schematic perspective view 10 a device for surface blasting, which is explained in more detail below, in particular for ultrasonic shot peening of a component ( 20 . 2 ) in particular a gas trubline. The component is a gear or pinion, in particular for a transmission.

Das Maskenteil 10 ist vorliegend als im Wesentlichen rechteckförmige Metallplatte gestaltet. In einer oberen Breitseite 12 ist in das Maskenteil 10 eine Ausnehmung 14 eingebracht, welche – in Draufsicht betrachtet – eine etwa viertelkreisringförmige Grundkontur aufweist. Es ist erkennbar, dass die Ausnehmung 14 in einem zentralen bzw. mittleren Bereich tiefer in das Maskenteil 10 eingebracht ist, als an den Randseiten. Des Weiteren ist in 1 im mittleren bzw. tiefsten Bereich der Ausnehmung 14 eine Maskenöffnung 16 erkennbar, welche – wie im Weiteren insbesondere in Zusammenschau mit 3 und 4 erkennbar wird – als Durchgangsöffnung gestaltet ist. Demzufolge tritt die Maskenöffnung 16 auf der der Breitseite 12 gegenüberliegenden Breitseite 18 des Maskenteils 10 wieder aus.The mask part 10 is presently designed as a substantially rectangular metal plate. In an upper broadside 12 is in the mask part 10 a recess 14 introduced, which - viewed in plan view - has an approximately quarter circle annular basic contour. It can be seen that the recess 14 in a central or central area deeper into the mask part 10 is introduced, as on the edge sides. Furthermore, in 1 in the middle or deepest area of the recess 14 a mask opening 16 recognizable, which - as further in particular in conjunction with 3 and 4 recognizable - is designed as a through hole. As a result, the mask opening occurs 16 on the broadside 12 opposite broadside 18 of the mask part 10 out again.

In Zusammenschau mit 2, welche das Maskenteil 10 gemäß 1 in einer schematischen Perspektivansicht aus einer anderen Richtung zeigt, wird erkennbar, in welcher Art und Weise ein Bauteil 20 relativ zu dem Maskenteil 10 positioniert ist. Das Bauteil 20 ist vorliegend als Teil einer Gasturbine gestaltet und weist im Wesentlichen eine kreisringförmige Grundkontur auf. In 2 ist von diesem Bauteil 20 jedoch nur etwa ein Viertel dargestellt. In Zusammenschau mit 1 erklärt sich dabei auch die etwa viertelkreisringförmige Kontur der Ausnehmung 14. Diese ist nämlich so angepasst, dass das Bauteil 20 etwa im Bereich eines Viertelkreisrings – nämlich der Ausnehmung 14 – schräg in das Maskenteil 10 eintaucht. Mit anderen Worten erstreckt sich vorliegend eine gedachte, nicht erkennbare Mittelachse des Bauteils 20 nicht senkrecht, sondern vielmehr schräg zur korrespondierenden Breitseite 12 des Maskenteils 10. Das Bauteil 20 wird dabei mittels eines Teils 22 einer ansonsten nicht weiter erkennbaren Halteeinrichtung 24 an der Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen bzw. an dem Maskenteil 10 gehalten. Mit anderen Worten wird durch den Teil 22 der Halteeinrichtung 24 sichergestellt, dass das kreisringförmige Bauteil 20 entsprechend gegenüber dem Maskenteil 10 bzw. der Maskenöffnung 16 positioniert ist.In synopsis with 2 which the mask portion 10 according to 1 shows in a schematic perspective view from another direction, it can be seen in what way a component 20 relative to the mask part 10 is positioned. The component 20 In the present case, it is designed as part of a gas turbine and essentially has an annular basic contour. In 2 is from this component 20 However, only about a quarter shown. In synopsis with 1 It also explains the approximately quarter-circle annular contour of the recess 14 , This is namely adapted so that the component 20 approximately in the area of a quarter-circle ring - namely the recess 14 - at an angle in the mask part 10 dips. In other words, in the present case extends an imaginary, unrecognizable central axis of the component 20 not perpendicular, but rather oblique to the corresponding broadside 12 of the mask part 10 , The component 20 is doing this by means of a part 22 an otherwise not further recognizable holding device 24 on the device for surface blasting or on the mask part 10 held. In other words, by the part 22 the holding device 24 ensured that the annular component 20 corresponding to the mask part 10 or the mask opening 16 is positioned.

Das Bauteil 20 ist vorliegend auf seiner in die Ausnehmung 14 des Maskenteils 10 eintauchenden Stirnseite mit einer Verzahnung 26 versehen, welche in Zusammenschau mit 3 lediglich schematisch erkennbar ist. Demzufolge bildet die Verzahnung 26 vorliegend eine Stirnverzahnung des Bauteils 20.The component 20 is present on his in the recess 14 of the mask part 10 dipping frontal with a gearing 26 provided in conjunction with 3 is only schematically recognizable. As a result, the gearing forms 26 in this case a spur toothing of the component 20 ,

Anhand der 3 und 4, welche zwei alternative Ausführungsformen der Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen eines jeweiligen Bauteils 20 in einer schematischen Schnittansicht zeigen, soll nun die prinzipielle Funktions weise bzw. das Oberflächenstrahlen erläutert werden. Zunächst ist aus 3 das Maskenteil 10 in einer gegenüber 1 etwas andersartigen Ausführung gezeigt, da nämlich die Ausnehmung 14 vorliegend der Einfachheit halber nicht schräg zur Breitseite 12, sondern vielmehr senkrecht hierzu eingebracht ist. Das Maskenteil 10 ist vorliegend auf einem Arbeitstisch 28 einer entsprechenden Bearbeitungsmaschine angeordnet, wobei hiervon lediglich zwei Befestigungsleisten 30 erkennbar sind.Based on 3 and 4 showing two alternative embodiments of the device for surface blasting of a respective component 20 show in a schematic sectional view, will now be explained in principle, the functional principle or surface blasting. First off is 3 the mask part 10 in one opposite 1 shown somewhat different design, namely because the recess 14 in the present case, for the sake of simplicity, not obliquely to the broadside 12 but rather is introduced perpendicular thereto. The mask part 10 is present on a work table 28 arranged a corresponding processing machine, of which only two fastening strips 30 are recognizable.

Von einem jeweiligen Zahn 32 der Verzahnung 26 an der Stirnseite des Bauteils 20 ist eine der beiden Zahnflanken 34 erkennbar, welche sich zwischen einer zugeordneten Zahnoberseite 36 und einem jeweiligen Zahnlückengrund 38 erstreckt. Zwischen der Zahnflanke 34 und dem Zahnlückengrund 38 verläuft dabei ein Innradius 40, welcher auf im Weiteren noch näher erläuterte Weise neben der Zahnflanke 34 bzw. dem Zahnlückengrund 38 ebenfalls mittels Oberflächenstrahlen verfestigt werden soll. Zwei Stirnseiten 42, 44 des jeweiligen Zahns 32 verlaufen im vorliegenden Fall etwa senkrecht zur Zahnoberseite 36 bzw. zur Zahnflanke 34.From a particular tooth 32 the gearing 26 on the front side of the component 20 is one of the two tooth flanks 34 recognizable, which is between an associated tooth top 36 and a respective tooth gap reason 38 extends. Between the tooth flank 34 and the tooth gap bottom 38 it runs an Innradius 40 , which in the manner explained in more detail next to the tooth flank 34 or the tooth gap reason 38 should also be solidified by surface blasting. Two end faces 42 . 44 of the respective tooth 32 run in the present case approximately perpendicular to the tooth top 36 or to the tooth flank 34 ,

Aus 3 ist weiter erkennbar, dass das Bauteil 20 bzw. die Verzahnung 26 soweit in die Ausnehmung 14 des Maskenteils 10 hineinragt, dass die jeweilige Zahnoberseite 36 etwa auf Höhe einer korrespondierenden unteren Fläche 46 (1) der Ausnehmung 14 zugeordnet ist. Zudem ist aus 3 erkennbar, dass ausgehend von dieser unteren Fläche 46 die Maskenöffnung 16 in das Maskenteil 10 eingebracht ist. Die Maskenöffnung 16 ist vorliegend in ihrer Breite etwa an die Breite der Verzahnung bzw. des jeweiligen Zahns 32 angepasst. Natürlich kann die Maskenöffnung auch andere Konturen bzw. Ausmaße aufweisen.Out 3 is further evident that the component 20 or the teeth 26 far into the recess 14 of the mask part 10 protrudes that the respective tooth top 36 approximately at the level of a corresponding lower surface 46 ( 1 ) of the recess 14 assigned. Moreover, it is off 3 recognizable that starting from this lower surface 46 the mask opening 16 in the mask part 10 is introduced. The mask opening 16 is present in its width approximately to the width of the toothing or the respective tooth 32 customized. Of course, the mask opening may also have other contours or dimensions.

Auf der dem Bauteil 20 gegenüberliegenden Seite des Maskenteils 10 ist vorliegend eine Vibrationseinrichtung 48 angeordnet, welche insbesondere eine Ultraschall-Sonotorde umfasst. Mittels dieser Vibrationseinrichtung 48 ist eine der Maskenöffnung 16 zugewandte Oberfläche 50 in Schwingung zu versetzen, so dass mittels dieser ein Strahlgut zum Oberflächenstrahlen des jeweiligen Zahns 32 der Verzahnung 26 beaufschlagt werden kann. Als Strahlgut werden vorliegend Strahlkugeln 52, insbesondere hochfeste Stahlkugeln eingesetzt. Wird demzufolge die Oberfläche 50 der Vibrationseinrichtung 48 in entsprechende Schwingungen versetzt, so kann ein entsprechender Teilbereich des jeweiligen Zahns 32 der Verzahnung 26 auf der der Oberfläche 50 der Vibrationseinrichtung 48 gegenüberliegenden Seite der Maskenöffnung 16 beaufschlagt bzw. verfestigt werden.On the component 20 opposite side of the mask part 10 in the present case is a vibration device 48 arranged, which in particular comprises an ultrasonic sonotorde. By means of this vibration device 48 is one of the mask opening 16 facing surface 50 to vibrate, so that by means of this a blasting material for surface blasting of the respective tooth 32 the gearing 26 can be applied. As shot blasting material in the present case 52 , used in particular high-strength steel balls. Will therefore the surface 50 the vibration device 48 set in corresponding vibrations, so may a corresponding portion of the respective tooth 32 the gearing 26 on the surface 50 the vibration device 48 opposite side of the mask opening 16 be applied or solidified.

In Zusammenschau der 1 und 3 ist erkennbar, dass somit durch die Maskenöffnung 16 ein Teilbereich – beispielsweise die jeweilige eine Zahnflanke 34 und der jeweilige Zahnlückengrund 38, oder aber die jeweils andere Zahnflanke 34, die Zahnoberseite 36 oder eine der Stirnseiten 42, 44 – oberflächengestrahlt werden. Mit anderen Worten wird durch die Größe der Maskenöffnung 16 ein korrespondierender Teilbereich auf der Oberfläche des Bauteils 20 bestimmt bzw. begrenzt, welcher mittels der auf der gegenüberliegenden Seite des Bauteils 20 angeordneten Vibrationseinrichtung 48 entsprechend oberflächengestrahlt werden soll.In synopsis of 1 and 3 can be seen that thus through the mask opening 16 a subarea - for example, the respective one tooth flank 34 and the respective tooth gap reason 38 , or the other tooth flank 34 , the tooth top 36 or one of the front ends 42 . 44 - be surface blasted. In other words, by the size of the mask opening 16 a corresponding partial area on the surface of the component 20 determined or limited, which by means of on the opposite side of the component 20 arranged vibration device 48 should be surface blasted accordingly.

Aus 3 ist dabei erkennbar, dass die Maskenöffnung 16 innerhalb des Maskenteils 10 im Wesentlichen als Strahlkammer 54 dient, so dass die Strahlkugeln 52 nicht entweichen können. Der Strahlkammer 54 können darüber hinaus nicht dargestellte Reflexionselemente bzw. Reflektionsbleche zugeordnet sein, um die Strahlkugeln 52 an einen gewünschten Teilbereich, beispielsweise die Stirnseiten 42, 44 der Verzahnung 26 zu leiten. Darüber hinaus können auch zusätzliche, bewegbare Begrenzungselemente bzw. Begrenzungswände vorgesehen sein, um einen Austritt von Strahlgut aus der Strahlkammer 54 zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Maskenöffnung 16 in bestimmten Abschnitten den korrespondierenden, zu strahlenden Teilbereich des Bauteils 20 überragt.Out 3 is recognizable that the mask opening 16 within the mask part 10 essentially as a blasting chamber 54 serves, so that the jet balls 52 can not escape. The blasting chamber 54 In addition, reflection elements or reflection plates, not shown, may be assigned to the jet balls 52 to a desired subregion, for example the end faces 42 . 44 the gearing 26 to lead. In addition, additional, movable limiting elements or boundary walls to be provided to a discharge of blasting material from the blasting chamber 54 to avoid. This is especially the case when the mask opening 16 in certain sections the corresponding, to radiating portion of the component 20 surmounted.

Aus den 1 bis 3 ist somit erkennbar, dass durch die entsprechende Maskenöffnung 16 bestimmte Teilbereiche des Bauteils 20 zum Oberflächenstrahlen freigegeben werden, während andere Teilbereiche entsprechend abgedeckt sind.From the 1 to 3 is thus recognizable that through the corresponding mask opening 16 certain areas of the component 20 are released for surface blasting, while other parts are covered accordingly.

Um darüber hinaus beispielsweise zu erreichen, dass von der Verzahnung 26 bzw. vom jeweiligen Zahn 32 sowohl die entsprechend gewünschte Zahnflanke 34 – beispielsweise die Druckflanke – und der Zahnlückengrund 38 wie auch der Innenradius 40 gleichermaßen gut und homogen verfestigt werden, kann beim vorliegenden Oberflächenstrahlen darüber hinaus ein Strahlgut in Form von Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln 52 eingesetzt werden, welche zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen aufweisen. Mit anderen Worten sind innerhalb der Strahlkammer 54 kleinere und größere Strahlkugeln 52 angeordnet, welche eine vorzugsweise erheblich unterschiedliche Teilchengröße bzw. einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die Teilchengröße bzw. der Durchmesser der größeren Strahlkugeln 52 kann beispielsweise im Bereich von etwa 1,0 mm bis 4,0 mm liegen, wobei diese insbesondere eine Größe von etwa 1,2 mm bis 1,8 mm aufweisen. Bei einer speziellen Ausführungsform liegt die Teilchengröße bzw. der Durchmesser der größeren Strahlkugeln 52 im Bereiche von etwa 1,5 mm. Werden die grö ßeren Strahlkugeln 52 wie vorliegend aus einer vorzugsweise höherfesten Stahllegierung hergestellt, so ergibt sich eine besonders vorteilhafte und homogene Verfestigung insbesondere der ebenen bzw. der flächigen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20.In addition, for example, to achieve that of the gearing 26 or of the respective tooth 32 both the corresponding desired tooth flank 34 - For example, the pressure flank - and the tooth gap bottom 38 as well as the inner radius 40 Be solidified equally well and homogeneous, in the present surface blasting beyond a blasting material in the form of jet particles or blasting balls 52 are used, which have at least two different particle sizes. In other words, within the blasting chamber 54 smaller and larger blasting balls 52 arranged, which have a preferably significantly different particle size or a different diameter. The particle size or the diameter of the larger jet balls 52 may for example be in the range of about 1.0 mm to 4.0 mm, which in particular have a size of about 1.2 mm to 1.8 mm. In a particular embodiment, the particle size or diameter of the larger jet balls is 52 in the range of about 1.5 mm. Become the larger beam balls 52 As in the present case produced from a preferably higher-strength steel alloy, the result is a particularly advantageous and homogeneous solidification, in particular of the flat or planar partial areas of the surface of the component 20 ,

Die kleinen Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln 52, welche beispielsweise ebenfalls aus einer höherfesten Stahllegierung hergestellt sein können, weisen ebenfalls eine Teilchengröße bzw. einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 1,3 mm auf, wobei im Besonderen kleinere Strahlkugeln 52 in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1,0 mm eingesetzt werden. In einer speziellen Ausführungsform beträgt die Teilchengröße bzw. der Durchmesser der kleineren Strahlkugeln 52 etwa 0,8 mm. Durch die angegebenen Bereiche der kleineren Strahlkugeln 52 kann dabei insbesondere erreicht werden, dass die entsprechenden kleineren Innenradien 40 oder andere Ecken verfestigt werden können. Mit anderen Worten sind die kleineren Strahlkugeln 52 in ihrer Teilchengröße so an die jeweiligen Innenradien 50 oder dergleichen angepasst, dass diese entsprechend verfestigt werden können. Es ist klar, dass hierzu die Teilchengröße der kleinen Strahlteilchen 52 entsprechend kleiner oder gleich gemessen sein muss wie der korrespondierende Innenradius 40.The small beam particles or jet balls 52 , which may for example also be made of a high-strength steel alloy, also have a particle size or a diameter in a range between 0.3 mm and 1.3 mm, in particular smaller jet balls 52 be used in a range between 0.5 mm and 1.0 mm. In a specific embodiment, the particle size or diameter of the smaller jet balls is 52 about 0.8 mm. Through the specified areas of the smaller blasting balls 52 can be achieved in particular that the corresponding smaller inner radii 40 or other corners can be solidified. In other words, the smaller blasting balls 52 in their particle size so to the respective inner radii 50 or the like adapted to be solidified accordingly. It is clear that for this purpose the particle size of the small beam particles 52 must be measured correspondingly smaller than or equal to the corresponding inner radius 40 ,

Damit sich eine homogene Verfestigung sowohl über die ebenen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20 wie auch der Ecken oder des jeweiligen Innenradiusses 40 realisieren lässt, sind die größeren bzw. kleineren Strahlkugeln 52 vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien gestaltet bzw. haben diese eine unterschiedliche Dichte. Im Besonderen können die kleineren Strahlkugeln 52 eine verhältnismäßig zu den größeren Strahlkugeln 52 höhere Dichte aufweisen, so dass diese nach einer entsprechenden Beschleunigung mittels der Vibrationseinrichtung 48 eine höhere kinetische Energie aufweisen als die größeren Strahlkugeln 52. Hierdurch wird erreicht, dass sowohl die flächigen wie auch die eckigen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20 einheitlich bzw. homogen verfestigt werden bzw. dass sich eine homogene Intensitätsverteilung über den gesamten, jeweils zu strahlenden Teilbereich realisieren lässt.This results in a homogeneous solidification over both the planar portions of the surface of the component 20 as well as the corners or the respective Innenradiusses 40 can realize, are the larger or smaller jet balls 52 preferably made of different materials or they have a different density. In particular, the smaller jet balls 52 a relative to the larger blasting balls 52 Have higher density, so that these after a corresponding acceleration by means of the vibration device 48 have a higher kinetic energy than the larger jet balls 52 , This ensures that both the flat and the angular portions of the surface of the component 20 be solidified uniformly or homogeneously or that a homogeneous intensity distribution over the entire, each to be radiated portion can be realized.

Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung bzw. dem entsprechenden Verfahren wird das Bauteil 20 schrittweise weiterbewegt, um den entsprechenden Teilbereiche – beispielsweise die jeweiligen Zahnflanke 34 und den zugehörigen Zahnlückengrund 38 – in Überdeckung mit der Maskenöffnung 16 zu bringen. Mit anderen Worten wird das Bauteil 20 zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen relativ zu der Maskenöffnung 16 des Maskenteils 10 bewegt. In einer alternativen Ausführungsform wäre es jedoch auch denkbar, dass mehrere Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20 dadurch gleichzeitig oberflächengestrahlt werden, dass eine Mehrzahl von Maskenöffnungen 16 innerhalb einer oder mehrer Maskenteile 10 verwendet werden, welche entsprechend zueinander positioniert sind. In diesem Fall wäre es natürlich auch denkbar, pro Maskenöffnung 16 jeweils eine Vibrationseinrichtung 48 vorzusehen.In the in the 1 to 3 illustrated embodiments of the device or the corresponding method is the component 20 moved step by step to the corresponding sub-areas - for example, the respective tooth flank 34 and the associated tooth gap bottom 38 - in overlap with the mask opening 16 bring to. In other words, the component becomes 20 for surface blasting of a plurality of subregions relative to the mask opening 16 of the mask part 10 emotional. In an alternative embodiment, however, it would also be conceivable that several subregions of the surface of the component 20 be simultaneously surface-blasted, that a plurality of mask openings 16 within one or more mask parts 10 be used, which are positioned according to each other. In this case, of course, it would also be possible per mask opening 16 each a vibration device 48 provided.

Es ist ersichtlich, dass sich die dargestellte Vorrichtung ohne Weiteres in eine Fertigungslinie, oder beispielsweise in eine Entgratmaschine mit geringem Platzbedarf und kostengünstig integrierten lässt. Dabei können auch mehrere derartige Vorrichtungen hintereinander angeordnet werden, um beispielsweise zunächst jeweils einen Teilbereich des Bauteils oberflächenzustrahlen, und in der anderen Vorrichtung dann andere Teilbereiche. Gleichfalls wäre es dann auch denkbar, das Maskenteil 10 von der entsprechenden Vorrichtung zu lösen und zu wechseln, um gegebenenfalls andere Teilbereiche mit andersartig geformten Maskenöffnungen 16 zu begrenzen.It can be seen that the illustrated device can be easily integrated into a production line, or, for example, in a deburring machine with a small footprint and inexpensive. In this case, a plurality of such devices can be arranged one behind the other, for example, each surface first to irradiate a portion of the component, and then in the other device other sub-areas. Likewise, it would also be conceivable, the mask part 10 from the corresponding device to solve and change, if necessary, other sections with differently shaped mask openings 16 to limit.

Die bereits erwähnten Reflexionselemente seitlich in der jeweiligen Strahlkammer 52 ermöglichen das effektive Strahlen beispielsweise der Sandkanten bzw. der Stirnseiten 42, 44, ohne dass es in diesem Bereich zu Schädigungen kommt. Mit anderen Worten kann durch die Reflexionselemente in der jeweiligen Strahlkammer 52 gewährleistet werden, dass die Kugeln zur Vermeidung von Anrissen an den Übergängen bzw. Kanten entsprechend zentral auf die Zahnkante bzw. Stirnseite 42, 44 geleitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei hohe oberflächennahe Eigenspannungen und die Vermeidung von Entfestigungseffekten durch Herzsche Pressung. Durch die Wahl des geeigneten Teilbereichs bzw. des geeigneten Strahlguts ist es darüber hinaus möglich, dass auf ein Handentgraten insbesondere der Zahnkanten verzichtet werden kann, da diese beim Oberflächenstrahlen mitverrundet werden. Durch den Einsatz des Ultraschallstrahlens werden die jeweiligen Zahnkanten und der Zahnlückengrund 38 ebenso wie die Zahnflanken 34 sehr effektiv verfestigt sowie die Oberflächenrauhigkeit deutlich vergrößert, ohne die Kanten – trotz geringem Verrundungsaufwand – unzulässig zu verformen.The already mentioned reflection elements laterally in the respective blasting chamber 52 allow the effective blasting, for example, of the sand edges or the front sides 42 . 44 without causing harm in this area. In other words, by the reflection elements in the respective blasting chamber 52 be ensured that the balls to avoid cracks at the transitions or edges accordingly centrally on the tooth edge or front side 42 . 44 be directed. The method according to the invention permits high near-surface residual stresses and the avoidance of softening effects due to Herz's pressure. By choosing the suitable subregion or the appropriate blasting material, it is also possible that hand deburring, in particular of the tooth edges, can be dispensed with, since these are also rounded during surface blasting. Through the use of ultrasonic radiation, the respective tooth edges and the tooth gap bottom 38 as well as the tooth flanks 34 solidified very effectively and significantly increases the surface roughness, without deforming the edges - despite low rounding effort - inadmissible.

In 4 ist schließlich eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung gemäß 3 dargestellt, wiederum das Bauteil 20 relativ zu dem ortsfesten, am Arbeitstisch 28 befestigten Maskenteil 10 positioniert wird.In 4 is finally an alternative embodiment of the device according to 3 represented, in turn, the component 20 relative to the stationary, at the work table 28 attached mask part 10 is positioned.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 93/20247 A1 [0002]

Claims

Method for surface blasting, in particular for ultrasonic blasting, of a component ( 20 ), in particular a gas turbine, in which a partial region of the surface of the component ( 20 ) is solidified by application of blasting material, characterized in that the component ( 20 ) relative to a mask part ( 10 ) is positioned by means of which at least one associated mask opening ( 16 ) the corresponding, to be irradiated portion of the surface of the component ( 20 ) is limited.

Method according to claim 1, characterized in that the mask part ( 10 ) relatively between the component ( 20 ) and a vibration device ( 48 ) is positioned to accelerate the blasting material, wherein the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) as blasting chamber ( 54 ) is being used.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) the partial area of a toothing ( 26 ) of the component ( 20 ) is limited.

Method according to Claim 3, characterized in that by means of the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) a respectively assigned tooth gap reason ( 38 ) and an associated pressure flank ( 34 ) of a tooth ( 32 ) of the gearing ( 26 ) is limited.

Method according to claim 3 or 4, characterized in that by means of the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) an associated counter-flank ( 34 ) and an associated end face ( 42 . 44 ) of a tooth ( 32 ) of the gearing ( 26 ) is limited.

Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that for surface blasting of the component ( 20 ) at least one of the blasting chamber ( 54 ) associated reflection part, in particular reflection plate is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the surface blasting of several subregions of the surface one after the other, the component ( 20 ) relative to the mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) is moved.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the simultaneous surface blasting of a plurality of subregions of the surface of the component ( 20 ) a plurality of mask openings ( 16 ) of one or more mask parts ( 10 ) are used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a blasting material is used whose blasting particles ( 52 ) have at least two different particle sizes and / or consist of at least two different materials.

Method according to claim 9, characterized in that jet particles in the form of jet balls ( 52 ) are used with at least two different diameters and / or at least two different materials.

A method according to claim 9 or 10, characterized in that the particle size or the diameter of the at least a portion of the used beam particles or jet balls ( 52 ) to respective radii ( 40 ), Corners or the like of the component ( 20 ) is adjusted.

Method according to one of Claims 9 to 11, characterized in that jet particles or jet balls ( 52 ) are used, which have a different density.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that smaller jet particles or jet balls ( 52 ) whose density is higher than that of the larger beam particles or jet balls ( 52 ).

Device for surface blasting, in particular for ultrasonic shot peening, of a component ( 20 ), in particular a gas turbine, by means of which a partial region of the surface of the component ( 20 ) is solidified by exposure to blasting material, characterized in that a mask part ( 10 ) is provided, to which the component ( 20 ) is relatively positionable and which at least one associated mask opening ( 16 ), with which the corresponding, to be irradiated portion of the surface of the component ( 20 ) is limited.

Apparatus according to claim 14, characterized in that the mask part ( 10 ) relatively between the component ( 20 ) and a vibration device ( 48 ) is positionable for accelerating the blasting material, wherein the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) as blasting chamber ( 54 ) serves.

Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the blasting chamber ( 54 ) is assigned at least one reflection part, in particular reflection plate.

Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that by means of the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) the partial area of a toothing ( 26 ) of construction partly ( 20 ) is limited.

Apparatus according to claim 17, characterized in that by means of the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) a respectively assigned tooth gap reason ( 38 ) and an associated pressure flank ( 34 ) of a tooth ( 32 ) of the gearing ( 26 ) is limited.

Apparatus according to claim 17 or 18, characterized in that by means of the at least one mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) an associated counter-flank ( 34 ) and an associated end face ( 42 . 44 ) of a tooth ( 32 ) of the gearing ( 26 ) is limited.

Device according to one of claims 14 to 19, characterized in that a holding device ( 24 ) is provided, with which for surface blasting of several subsections successively the component ( 20 ) relative to the mask opening ( 16 ) of the mask part ( 10 ) is movable.

Device according to one of claims 14 to 20, characterized in that for the simultaneous surface blasting of several subregions of the surface of the component ( 20 ) one or more mask parts ( 10 ), each having one or more mask openings ( 16 ) exhibit.