DE102009023059A1 - Repairing a defective surface of an aircraft component, comprises impinging the component with a force in the area of its defective surface using a sonotrode-like hardening tool, which is stimulated in ultrasound frequency range - Google Patents

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Roland Dr. Hessert
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    • B64F5/40Maintaining or repairing aircraft

Abstract

The method for repairing a defective surface (12a) of an aircraft component (10), comprises impinging the component with a force in the area of its defective surface using a sonotrode-like hardening tool (14), which is stimulated in ultrasound frequency range. The component and the hardening tool are manually and/or mechanically guidably moved relative to each other. The hardening tool is used with a stamp-like armored hardening tool head (20), and is aligned opposite to the surface of the component, so that a hardening tool axis runs in an operating direction of the hardening tool. The method for repairing a defective surface (12a) of an aircraft component (10), comprises impinging the component with a force in the area of its defective surface using a sonotrode-like hardening tool (14), which is stimulated in ultrasound frequency range. The component and the hardening tool are manually and/or mechanically guidably moved relative to each other. The hardening tool is used with a stamp-like armored hardening tool head (20), and is aligned opposite to the surface of the component, so that a hardening tool axis running in an operating direction of the hardening tool is arranged parallelly and/or at angle of 10-80[deg] to a surface normal of the surface in the impingement area. The component is held by a holding device, and is held by applying a low pressure to the holding device. The component is impinged in the area of several defective surfaces and/or is multiply impinged in the area of the defective surface and/or multiply impinged with different angles between the surface normal of the surface in the impingement area and the hardening tool axis of the hardening tool. The component is repaired with crack, crack growth, material inhomogeneity, scratch and/or depression as defective surface, where a thin-walled component is repaired in the area of the defective surface. An independent claim is included for a device for repairing a defective surface of an aircraft component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reparieren einer fehlerhaften Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Flugzeugbauteils.The The invention relates to a method and a device for repairing a faulty surface of a component, in particular an aircraft component.

Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Vorrichtung sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zur Vermeidung von Rissen und Rissfortschritten, die von einem Kratzer, einer Materialinhomogenität, einer Vertiefung oder einem anderweitigen Fehler einer Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Flugzeugbauteils, ausgehen können. Diese Problematik tritt insbesondere bei Bauteilen auf, die zumindest im Bereich des Oberflächenfehlers vergleichsweise dünnwandig ausgebildet sind. Bei einem bekannten Verfahren zum Reparieren der fehlerhaften Oberfläche wird der fehlerhafte Oberflächenbereich herausgetrennt und ein neues Formteil eingeschweißt.One Such a method and such a device are already known from the prior art and serve to avoid Cracks and cracks resulting from a scratch, a material inhomogeneity, a depression or other error of a surface a component, in particular an aircraft component, can go out. This problem occurs in particular for components that at least in the area of the surface defect comparatively thin-walled are formed. In a known method for repairing the faulty surface becomes the faulty surface area cut out and welded a new molding.

Dieses Verfahren ist jedoch sehr zeit- und arbeitsaufwändig, wodurch hohe Reparaturkosten entstehen. Zusätzlich müssen bei diesem Verfahren gegebenenfalls vorhandene Hinterfütterungen des Bauteil entfernt werden, wodurch sich eine weitere Erhöhung der Reparaturkosten ergibt.This However, the process is very time consuming and labor intensive, thereby high repair costs arise. Additionally need in this method optionally existing backings of the component are removed, which causes a further increase the repair costs.

Alternativ ist es bekannt, das Bauteil zumindest im Bereich seines Oberflächenfehlers mit einer Kraft zu beaufschlagen, um das Bauteil zu reparieren und ein Fortschreiten des Oberflächenfehlers zu unterbinden. Die Kraftbeaufschlagung erfolgt dabei durch Festwalzen des beschädigten Oberflächenbereichs, wodurch lokale Druckspannungen im Bauteil erzeugt werden.alternative it is known, the component at least in the area of its surface defect to apply a force to repair the component and to prevent a progression of the surface defect. The application of force takes place by deep rolling the damaged Surface area, causing local compressive stresses in the Component are generated.

Auch dieses Verfahren ist jedoch relativ zeit- und arbeitsaufwändig. Zudem kann das Verfahren bei dünnwandigen Bauteilen nicht ohne Hinterstützung des Bauteils durchgeführt werden, was zu erheb lichen Problemen und Kostensteigerungen führt, wenn das Bauteil nur von einer Seite aus zugänglich ist.Also however, this process is relatively time consuming and labor intensive. In addition, the process can not with thin-walled components performed without support of the component which leads to considerable problems and cost increases if the component is accessible only from one side.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine schnellere und kostengünstigere Reparatur einer fehlerhaften Oberfläche eines Bauteils ermöglichen.task It is the object of the present invention to provide a method and an apparatus of the type mentioned above, which provide a faster and less expensive repair of a faulty surface allow a component.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung anzusehen sind.The The object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device solved with the features of claim 13. advantageous Embodiments of the invention are in the subclaims given, wherein advantageous embodiments of the method as advantageous embodiments of the device are to be considered.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reparieren einer fehlerhaften Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Flugzeugbauteils, wird die Oberfläche des Bauteils zumindest im Bereich der fehlerhaften Oberfläche mittels wenigstens einem sonotrodenartigen Verfestigungswerkzeug, welches im Ultraschallfrequenzbereich angeregt wird, beaufschlagt. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass im Bereich der fehlerhaften Oberfläche lokale, tiefreichende Druckspannungen mittels dem sogenannten Ultrasonic Impact Treatment (UIT) erzeugt werden. Zwar ist die Anwendung von UIT-Verfahren bei der Bauteilneufertigung beispielsweise aus der DE 10 2004 058 146 A1 grundsätzlich bekannt. Die Anmelder haben jedoch erkannt, dass das Verfahren überraschenderweise auch für die Reparatur fehlerhafter und beschädigter Oberflächen von Bauteilen geeignet ist und verschiedene Vorteile ermöglicht. Mit Hilfe des sonotrodenartigen Verfestigungswerkzeugs wird dessen Anregungsenergie auf die fehlerhafte Oberfläche des Bauteils übertragen und verfestigt diese. Das Bauteil kann damit schnell und wirtschaftlich repariert werden, wobei Fehler auch dann problemlos repariert werden können, wenn die fehlerhafte Oberfläche nur einseitig zugänglich ist. Eine Rissbildung oder ein Risswachstum wird durch Verfestigung des Bauteilmaterials effektiv unterdrückt, wobei unerwünschte Verformungen zuverlässig vermieden werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Oberfläche des Bauteils eben oder gekrümmt ist, wobei vorgesehen sein kann, dass das Verfestigungswerkzeugs eine an die Oberfläche angepasste Kontur bzw. Geometrie aufweist. Das Verfahren eignet sich weiterhin auch zum Reparieren von hoch beanspruchbaren Oberflächen wie etwa Kanten, Schweißnähten oder Bohrungen. Das Verfahren kann darüber hinaus ohne Infrastruktur- und erhöhten Werkzeugaufwand durchgeführt werden und ist damit beispielsweise an jedem Flughafen anwendbar.In a method according to the invention for repairing a faulty surface of a component, in particular of an aircraft component, the surface of the component is acted upon at least in the region of the faulty surface by means of at least one sonotrode-like solidification tool, which is excited in the ultrasonic frequency range. In other words, it is provided that in the area of the faulty surface local, deep-reaching compressive stresses are generated by means of the so-called Ultrasonic Impact Treatment (UIT). Although the application of UIT process in the component reworking example of the DE 10 2004 058 146 A1 basically known. The Applicants have recognized, however, that the method is surprisingly suitable for the repair of defective and damaged surfaces of components and allows various advantages. With the help of sonotrodenartigen hardening tool whose excitation energy is transferred to the faulty surface of the component and solidifies it. The component can be repaired quickly and economically, and errors can be easily repaired even if the faulty surface is accessible only on one side. Cracking or crack growth is effectively suppressed by solidification of the component material, reliably avoiding unwanted deformations. It is irrelevant whether the surface of the component is flat or curved, it being possible for the hardening tool to have a contour or geometry adapted to the surface. The method is also suitable for repairing high-stress surfaces such as edges, welds or holes. The process can also be carried out without infrastructure and increased tooling and is thus applicable, for example, at each airport.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil und das Verfestigungswerkzeug manuell und/oder maschinell geführt relativ zueinander bewegt werden. Hierdurch kann die fehlerhafte Oberfläche gezielt und individuell repariert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Bauteil lagefest ist und das Verfestigungswerkzeug bewegt wird, dass das Verfestigungswerkzeug lagefest ist und das Bauteil bewegt wird oder dass sowohl das Bauteil als auch das Verfestigungswerkzeug relativ zueinander bewegt werden. Die Bewegung kann manuell, d. h. handgeführt, oder maschinell, z. B. mittels eines Roboters, durchgeführt werden, so dass eine besonders flexible Durchführung des Reparaturverfahrens ermöglicht ist.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the component and the solidification tool manually and / or be guided mechanically guided relative to each other. This can the faulty surface repaired specifically and individually become. It can be provided that the component is fixed in position and the solidification tool is moved, that the solidification tool is stationary and the component is moved or that both the component as well as the solidification tool are moved relative to each other. The movement can be done manually, d. H. hand-guided, or by machine, z. B. by means of a robot, are carried out so that a particularly flexible implementation of the repair process is possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfestigungswerkzeug derart gegenüber der Oberfläche des Bauteils ausgerichtet wird, dass eine in Wirkrichtung des Verfestigungswerkzeugs verlaufende Verfestigungswerkzeugachse parallel und/oder in einem Winkel, insbesondere in einem Winkel zwischen 10° und 80°, zu einer Flächennormalen der Oberfläche im Beaufschlagungsbereich angeordnet ist. Hierdurch ist eine weitere vorteilhafte Anpassbarkeit an unterschiedliche Bauteiltypen, Oberflächengeometrien und Fehlerarten gegeben, da durch Einstellung der Wirkrichtung gezielt vorzugsorientierte Verfestigungszustände in der Oberfläche verwirklicht werden können.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the hardening tool in such a way with respect to the surface is aligned to the component, that in the effective direction of the solidification tool extending solidification tool axis is arranged parallel and / or at an angle, in particular at an angle between 10 ° and 80 °, to a surface normal of the surface in the loading area. In this way, a further advantageous adaptability to different types of components, surface geometries and types of errors is given, as can be realized by setting the effective direction targeted preferential solidification states in the surface.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem dass das Bauteil mittels einer Haltevorrichtung gehalten wird. Hierdurch ist eine zuverlässig Lagefixierung des Bauteils ermöglicht, wodurch eine entsprechend präzise Reparatur der fehlerhaften Oberfläche durchführbar ist.Further Advantages arise by the fact that the component by means of a holding device is held. As a result, a reliable position fixation allows the component, creating a correspondingly precise Repair of faulty surface feasible is.

Indem als Haltevorrichtung ein Kreuztisch verwendet wird, kann das Bauteil besonders präzise in zwei Raumrichtungen innerhalb einer Ebene bewegt werden, so dass sich ein definierter Arbeitsraum und Verfahrweg ergibt. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Kreuztisch mit einstellbarem Winkelversatz zwischen den Raumrichtungen (sog. Schwenktisch) verwendet wird, um einen weiteren Freiheitsgrad in der Bewegung des Bauteils zu ermöglichen.By doing as a holding device, a cross table is used, the component very precise in two spatial directions within one Plane to be moved, leaving a defined work space and Travel path results. It can be provided that a cross table with adjustable angular offset between the spatial directions (so-called. Swing table) is used to another degree of freedom in the Allow movement of the component.

Eine unerwünschte Beschädigung des Bauteils wird in weiterer Ausgestaltung dadurch sichergestellt, dass das Bauteil durch Anlegen eines Unterdrucks an der Haltevorrichtung gehalten wird. Hierdurch können auch Bauteile mit komplexen Geometrien schnell, einfach und schonend an der Haltevorrichtung lösbar festgelegt werden.A unwanted damage of the component is in further embodiment ensures that the component held by applying a negative pressure to the holding device becomes. This also allows components with complex geometries quick, easy and gentle to the holding device solvable be determined.

Eine besonders zuverlässige und individuell an den jeweiligen Fehler anpassbare Reparatur ist in weiterer Ausgestaltung dadurch ermöglicht, dass das Bauteil im Bereich mehrerer fehlerhafter Oberflächen und/oder mehrfach im Bereich wenigstens einer fehlerhaften Oberfläche und/oder mehrfach mit unterschiedlichen Winkeln zwischen der Flächennormalen der Oberfläche im Beaufschlagungsbereich und der Verfestigungswerkzeugachse des Verfestigungswerkzeugs beaufschlagt wird.A particularly reliable and individualized to the respective Error-adjustable repair is in a further refinement allows the component to be in the range of several faulty Surfaces and / or multiply in the range of at least one faulty surface and / or multiple with different Angles between the surface normal of the surface in the loading area and the solidifying tool axis of the Festfestigungswerkzeugs is applied.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Bauteil mit einem Riss und/oder einem Rissfortschritt und/oder einer Materialinhomogenität und/oder einem Kratzer und/oder einer Vertiefung als fehlerhafter Oberfläche repariert wird. Hierdurch können eine Vielzahl Oberflächenfehlern sowie verschiedene, an unterschiedlichen Bereichen oder aus unterschiedlichen Gründen fehlerhafte Bauteile unter Verwirklichung der genannten Vorteile repariert werden.In a further advantageous embodiment of the invention is provided a component with a crack and / or a crack progress and / or a material inhomogeneity and / or a scratch and / or a depression repaired as a faulty surface becomes. This can cause a variety of surface defects as well as different, in different areas or from different ones Reasons faulty components under the realization of the above Advantages to be repaired.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein zumindest im Bereich der fehlerhaften Ober fläche dünnwandiges Bauteil repariert wird. Beim hochfrequenten Kraftbeaufschlagen mit Hilfe des sonotrodenartigen Verfestigungswerkzeugs besitzen dabei auch dünnwandige Bauteile genügend träge Masse, um ohne Hinterstützung und ohne makroskopische Verformung verfestigt und damit schnell, einfach und kostengünstig repariert werden zu können.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that at least in the area of the faulty upper surface thin-walled component is repaired. When high-frequency Applying force with the help of the sonotrode-like hardening tool also have thin-walled components enough inert mass, without back support and without macroscopic Deformation solidifies and thus fast, easy and inexpensive to be repaired.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn ein Verfestigungswerkzeug mit einem gepanzerten Verfestigungswerkzeugkopf verwendet wird. Dies erlaubt nahezu unabhängig vom Material des Bauteils eine besonders effiziente Kraftübertragung vom Verfestigungswerkzeug auf die Oberfläche des Bauteils sowie eine damit verbundene hohe plastische Verformung des Bauteilmaterials. Weiterhin wird hierdurch die Haltbarkeit des Verfestigungswerkzeugs bzw. seines Verfestigungswerkzeugkopfes vorteilhaft gesteigert.Further Benefits arise when a solidification tool with a armored consolidation tool head is used. This allows almost independent of the material of the component a particular efficient power transmission from the solidification tool on the surface of the component and an associated high plastic deformation of the component material. Continue As a result, the durability of the solidification tool or his Hardening tool head advantageous increased.

Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Verfestigungswerkzeugkopf verwendet wird, welcher zumindest teilweise aus Wolframcarbid und/oder Titannitrid und/oder Bornitrid besteht. Hierdurch kann eine besonders hohe Härte und Verschleißfestigkeit des Verfestigungswerkzeugkopfs sichergestellt werden.there Is provided in a further embodiment of the invention that a Solidifying tool head is used, which at least partially Tungsten carbide and / or titanium nitride and / or boron nitride. hereby Can be a very high hardness and wear resistance of the solidifying tool head.

Um unterschiedliche Oberflächengeometrien einfach reparieren zu können, hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Verfestigungswerkzeug mit einem stempelartigen Verfestigungswerkzeugkopf verwendet wird. Hierdurch kann auf konstruktiv einfache Weise und unabhängig von der Oberflächengeometrie eine punktuelle Verdichtung des Bauteilmaterials und damit eine besonders tiefreichende Druckspannung erzeugt werden.Around repair different surface geometries easily it has also proven to be advantageous when a consolidation tool with a stamped solidification tool head is used. This can be done in a structurally simple way and regardless of the surface geometry a punctual Compaction of the component material and thus a particularly deep-reaching Compressive stress can be generated.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reparieren einer fehlerhaften Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Flugzeugbauteils, wobei erfindungsgemäß eine schnellere und kostengünstigere Reparatur einer fehlerhaften Oberfläche eines Bauteils dadurch ermöglicht ist, dass die Vorrichtung wenigstens ein sonotrodenartiges Verfestigungswerkzeug umfasst, welches im Ultraschallfrequenzbereich anregbar ist und mittels welchem die Oberfläche des Bauteils zumindest im Bereich der fehlerhaften Oberfläche beaufschlagbar ist. Hierdurch können mit Hilfe des Verfestigungswerkzeugs im Unterschied zum Stand der Technik lokale, tiefreichende Druckspannungen im Bauteil erzeugt und die fehlerhafte Oberfläche repariert werden. Beim hochfrequenten Kraftbeaufschlagen (Ultrasonic Impact Treatment (UIT)) besitzen dabei auch dünnwandige Bauteilstrukturen genügend träge Masse, um ohne Hinterstützung und ohne makroskopische Verformung verfestigt werden zu können. Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und Weiterbildungen sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung.Another aspect of the invention relates to a device for repairing a faulty surface of a component, in particular an aircraft component, wherein according to the invention a faster and cheaper repair of a faulty surface of a component is made possible by the fact that the device comprises at least one sonotrodenartiges solidification tool, which is excitable in the ultrasonic frequency range and by means of which the surface of the component can be acted upon at least in the region of the defective surface. As a result, with the aid of the hardening tool, in contrast to the prior art, local, deep-reaching compressive stresses can be generated in the component and the faulty surface can be repaired. In the case of high-frequency impact treatment (Ultrasonic Impact Treatment (UIT)), even thin-walled component structures have enough inertial mass to be able to do so without back support and without macroscopic deformation can be solidified. The embodiments and developments described above in connection with the method according to the invention and their advantages apply correspondingly to the device according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, dem Ausführungsbeispiel und der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend im Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt die einzige Figur eine perspektivische Prinzipdarstellung eines Bauteils mit einer fehlerhaften Oberfläche, welche mittels eines sonotrodenartigen Verfestigungswerkzeugs repariert wird.Further Features of the invention will become apparent from the claims, the embodiment and the drawing. The above features and feature combinations mentioned in the description and those mentioned below in the exemplary embodiment Features and feature combinations are not just in each case specified combination, but also in other combinations or usable in isolation, without departing from the scope of the invention. The single figure shows a perspective schematic representation a component with a faulty surface, which repaired by means of a sonotrode-like solidification tool becomes.

Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Prinzipdarstellung eines Bauteils 10 mit einer fehlerhaften Oberfläche 12a, welche mittels eines sonotrodenartigen Verfestigungswerkzeugs 14 repariert wird. Zum Reparieren des Bauteils 10, welches vorliegend als Gehäusebauteil eines Flugzeugs ausgebildet ist, wird seine Oberfläche 12 zumindest im Bereich der fehlerhaften Oberfläche 12a mittels des Verfestigungswerkzeugs 14 beaufschlagt, wodurch eine plastische Verformung des Bauteils 10 und lokale Druckspannungen im Bauteil 10 erzeugt werden. Das Verfestigungswerkzeug 14 wird dabei im Ultraschallfrequenzbereich angeregt, wodurch sich ein sogenanntes Ultrasonic Impact Treatment (UIT) des Bauteils 10 er gibt. Das Bauteil 10 weist dabei einen Kratzer als Oberflächenfehler 12a auf. Durch die Reparatur wird ein vom Kratzer ausgehender Rissstart oder Rissfortschritt zuverlässig vermieden. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch andere Oberflächenfehler 12a wie beispielsweise lokale Materialinhomogenitäten, ungünstige Spannungszustände bei Fügeverbindungen, Risse, Vertiefungen oder dergleichen repariert werden, um eine Rissbildung bzw. Rissausbreitung zu verhindern.The single figure shows a perspective schematic representation of a component 10 with a faulty surface 12a , which by means of a sonotrodenartigen hardening tool 14 is repaired. For repairing the component 10 , which in the present case is designed as a housing component of an aircraft, becomes its surface 12 at least in the area of the faulty surface 12a by means of the hardening tool 14 applied, causing a plastic deformation of the component 10 and local compressive stresses in the component 10 be generated. The hardening tool 14 is excited in the ultrasonic frequency range, resulting in a so-called ultrasonic impact treatment (UIT) of the component 10 he gives. The component 10 has a scratch as a surface defect 12a on. The repair reliably avoids crack initiation or crack propagation from the scratch. Alternatively or additionally, however, other surface defects can also be used 12a such as local material inhomogeneities, unfavorable stress conditions in joint joints, cracks, depressions, or the like can be repaired to prevent crack propagation.

Das Bauteil 10 ist vorliegend dünnwandig ausgebildet und umfasst auf seiner der fehlerhaften Oberfläche 12a abgewandten Seite eine Hinterfütterung 16, wodurch das Bauteil 10 nur von einer Seite aus zugänglich ist. Im Unterschied zum Stand der Technik muss die Hinterfütterung 16 zur Durchführung des Reparaturverfahrens jedoch nicht demontiert werden. Zudem besitzt das dünnwandige Bauteil 10 durch das hochfrequente Kraftbeaufschlagen (Hämmern) mit dem Verfestigungswerkzeugs 14 genügend träge Masse, um ohne Hinterstützung und ohne makroskopische Verformung verfestigt zu werden. Hierdurch kann die Reparatur besonders schnell und wirtschaftlich durchgeführt werden.The component 10 is present thin-walled and includes on its faulty surface 12a facing away from a back feeding 16 , whereby the component 10 accessible only from one side. Unlike the prior art, the backfilling needs 16 but not dismantled to carry out the repair process. In addition, the thin-walled component has 10 by the high-frequency application of force (hammering) with the hardening tool 14 sufficient inertial mass to be solidified without back support and without macroscopic deformation. As a result, the repair can be carried out particularly quickly and economically.

Das Verfestigungswerkzeug 14, dessen grundsätzlicher Aufbau aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfasst seinerseits einen Aktuator 18, welcher einen stempelartigen Verfestigungswerkzeugkopf 20 in Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich versetzt. Der Verfestigungswerkzeugkopf 20, welcher gepanzert ausgebildet ist und an seinem zur Beaufschlagung dienenden Endbereich z. B. eine Wolframcarbid-Halbkugel 22 aufweist, überträgt seinerseits die Schwingungsenergie auf die Oberfläche 12 bzw. auf den fehlerhaften Oberflächenbereich 12a, wodurch das Bauteil 10 an der beaufschlagten Stelle verfestigt wird. Eine in Wirkrichtung des Verfestigungswerkzeugs 14 verlaufende Verfestigungswerkzeugachse A ist im vorliegenden Beispiel parallel zu einer Flächennormalen der Oberfläche 12 im Beaufschlagungsbereich angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann die Verfestigungswerkzeugachse A in einem Winkel, insbesondere in einem Winkel zwischen 10° und 80°, zur Flächennor malen der Oberfläche 12 im Beaufschlagungsbereich angeordnet werden, um vorzugsorientierte Verfestigungszustände zu erzielen.The hardening tool 14 , the basic structure of which is known from the prior art, in turn comprises an actuator 18 which is a stamped solidification tool head 20 vibrated in the ultrasonic frequency range. The hardening tool head 20 , which is formed armored and serving at its end serving for loading z. B. a tungsten carbide hemisphere 22 in turn, transmits the vibrational energy to the surface 12 or on the faulty surface area 12a , whereby the component 10 is solidified at the impacted point. An effective direction of the solidification tool 14 extending solidification tool axis A in the present example is parallel to a surface normal of the surface 12 arranged in the loading area. Alternatively or additionally, the solidification tool axis A at an angle, in particular at an angle between 10 ° and 80 °, to Flächennor paint the surface 12 be arranged in the loading area in order to achieve preferred oriented solidification conditions.

Das Bauteil 10 und das Verfestigungswerkzeug 14 werden während der Reparatur manuell und/oder maschinell geführt relativ zueinander bewegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verbleibt dabei das Bauteil 10 ortsfest, während das Verfestigungswerkzeug 14 gemäß den Pfeilen I, II bewegt wird. Dies ermöglicht eine Reparatur des Bauteils 10, ohne dass dieses ausgebaut werden müsste. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Bauteil 10 mittels einer Haltevorrichtung (nicht dargestellt) gehalten wird. Als Haltevorrichtung kann beispielsweise ein Kreuztisch verwendet werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Bauteil durch Anlegen eines Unterdrucks an der Haltevorrichtung gehalten wird.The component 10 and the solidification tool 14 are moved manually and / or mechanically guided relative to each other during the repair. In the present embodiment, the component remains 10 stationary while the solidification tool 14 is moved in accordance with the arrows I, II. This allows a repair of the component 10 without it having to be removed. However, it can also be provided that the component 10 by means of a holding device (not shown) is held. As a holding device, for example, a cross table can be used. Likewise, it can be provided that the component is held by applying a negative pressure to the holding device.

Zusammenfassend ermöglicht das Verfahren eine schnelle und wirtschaftliche Reparatur von Kratzern oder sonstigen Oberflächenfehlern 12a insbesondere an dünnwandigen Bauteilen 10 und kann problemlos auch dann durchgeführt werden, wenn die Oberfläche 12 nur von einer Seite her zugänglich ist. Ein etwaiges Risswachstum wird durch Verfestigung des Bauteilmaterials effektiv unterdrückt, ohne dass es zu makroskopischen Verformungen des Bauteils 10 kommen würde. Das Verfahren ist lokal und ohne Infrastrukturaufwand anwendbar, beispielsweise direkt an einem Flughafen.In summary, the method allows a quick and economical repair of scratches or other surface defects 12a especially on thin-walled components 10 and can be easily done even if the surface 12 accessible only from one side. Any crack growth is effectively suppressed by solidification of the component material without causing macroscopic deformations of the component 10 would come. The procedure is applicable locally and without infrastructure overhead, for example directly at an airport.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102004058146 A1 [0008] DE 102004058146 A1 [0008]

Claims (13)

Verfahren zum Reparieren einer fehlerhaften Oberfläche (12a) eines Bauteils (10), insbesondere eines Flugzeugbauteils, bei welchem das Bauteil (10) zumindest im Bereich seiner fehlerhaften Oberfläche (12a) mit einer Kraft beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (12) des Bauteils (10) zumindest im Bereich der fehlerhaften Oberfläche (12a) mittels wenigstens einem sonotrodenartigen Verfestigungswerkzeug (14), welches im Ultraschallfrequenzbereich angeregt wird, beaufschlagt wird.Method for repairing a faulty surface ( 12a ) of a component ( 10 ), in particular an aircraft component, in which the component ( 10 ) at least in the area of its faulty surface ( 12a ) is acted upon by a force, characterized in that the surface ( 12 ) of the component ( 10 ) at least in the area of the defective surface ( 12a ) by means of at least one sonotrode-like solidification tool ( 14 ), which is excited in the ultrasonic frequency range, is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) und das Verfestigungswerkzeug (14) manuell und/oder maschinell geführt relativ zueinander bewegt werden.Method according to claim 1, characterized in that the component ( 10 ) and the solidification tool ( 14 ) are moved manually and / or mechanically guided relative to each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfestigungswerkzeug (14) derart gegenüber der Oberfläche (12) des Bauteils (10) ausgerichtet wird, dass eine in Wirkrichtung des Verfestigungswerkzeugs (14) verlaufende Verfestigungswerkzeugachse (A) parallel und/oder in einem Winkel, insbesondere in einem Winkel zwischen 10° und 80°, zu einer Flächennormalen der Oberfläche (12) im Beaufschlagungsbereich angeordnet ist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the hardening tool ( 14 ) in such a way opposite the surface ( 12 ) of the component ( 10 ), that one in the direction of action of the solidification tool ( 14 ) solidifying tool axis (A) parallel and / or at an angle, in particular at an angle between 10 ° and 80 °, to a surface normal of the surface ( 12 ) is arranged in the loading area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) mittels einer Haltevorrichtung gehalten wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the component ( 10 ) is held by means of a holding device. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Haltevorrichtung ein Kreuztisch verwendet wird.Method according to claim 4, characterized in that in that a cross table is used as the holding device. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) durch Anlegen eines Unterdrucks an der Haltevorrichtung gehalten wird.Method according to claim 4 or 5, characterized in that the component ( 10 ) is held by applying a negative pressure to the holding device. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) im Bereich mehrerer fehlerhafter Oberflächen (12a) und/oder mehrfach im Bereich wenigstens einer fehlerhaften Oberfläche (12a) und/oder mehrfach mit unterschiedlichen Winkeln zwischen der Flächennormalen der Oberfläche (12) im Beaufschlagungsbereich und der Verfestigungswerkzeugachse (A) des Verfestigungswerkzeugs (14) beaufschlagt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the component ( 10 ) in the area of several defective surfaces ( 12a ) and / or several times in the area of at least one faulty surface ( 12a ) and / or several times with different angles between the surface normal of the surface ( 12 ) in the loading area and the solidifying tool axis (A) of the solidifying tool ( 14 ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (10) mit einem Riss und/oder einem Rissfortschritt und/oder einer Materialinhomogenität und/oder einem Kratzer und/oder einer Vertiefung als fehlerhafter Oberfläche (12a) repariert wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a component ( 10 ) with a crack and / or a crack progress and / or a material inhomogeneity and / or a scratch and / or a depression as a faulty surface ( 12a ) is repaired. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest im Bereich der fehlerhaften Oberflache (12a) dünnwandiges Bauteil (10) repariert wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least in the region of the faulty surface ( 12a ) thin-walled component ( 10 ) is repaired. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfestigungswerkzeug (14) mit einem gepanzerten Verfestigungswerkzeugkopf (20) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that a hardening tool ( 14 ) with an armored consolidation tool head ( 20 ) is used. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfestigungswerkzeugkopf (20) verwendet wird, welcher zumindest teilweise aus Wolframcarbid (22) und/oder Titannitrid und/oder Bornitrid besteht.Method according to claim 10, characterized in that a hardening tool head ( 20 ) which is at least partially composed of tungsten carbide ( 22 ) and / or titanium nitride and / or boron nitride. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfestigungswerkzeug (14) mit einem stempelartigen Verfestigungswerkzeugkopf (20) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a hardening tool ( 14 ) with a stamp-like solidification tool head ( 20 ) is used. Vorrichtung zum Reparieren einer fehlerhaften Oberfläche (12a) eines Bauteils (10), insbesondere eines Flugzeugbauteils, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein sonotrodenartiges Verfestigungswerkzeug (14) umfasst, welches im Ultraschallfrequenzbereich anregbar ist und mittels welchem die Oberfläche (12) des Bauteils (10) zumindest im Bereich der fehlerhaften Oberfläche (12a) beaufschlagbar ist.Device for repairing a faulty surface ( 12a ) of a component ( 10 ), in particular of an aircraft component, characterized in that the device comprises at least one sonotrode-type hardening tool ( 14 ), which is excitable in the ultrasonic frequency range and by means of which the surface ( 12 ) of the component ( 10 ) at least in the area of the defective surface ( 12a ) can be acted upon.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2465636A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-20 MTU Aero Engines AG Method and device for forming a section of a component with a predefined contour

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19809581A1 (en) * 1998-03-06 1999-09-09 Krause Working metal between hammer and support
US6338765B1 (en) * 1998-09-03 2002-01-15 Uit, L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
JP2002210569A (en) * 2001-01-16 2002-07-30 Mishima Daiji Ultrasonic vibrating horn in ultrasonic welding apparatus
DE10243415A1 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Alstom (Switzerland) Ltd. Process for the generation of residual compressive stresses in the surface of workpieces
DE102004058146A1 (en) 2004-12-02 2006-06-08 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for surface hardening of components

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19809581A1 (en) * 1998-03-06 1999-09-09 Krause Working metal between hammer and support
US6338765B1 (en) * 1998-09-03 2002-01-15 Uit, L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
US7344609B2 (en) * 1998-09-03 2008-03-18 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
JP2002210569A (en) * 2001-01-16 2002-07-30 Mishima Daiji Ultrasonic vibrating horn in ultrasonic welding apparatus
DE10243415A1 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Alstom (Switzerland) Ltd. Process for the generation of residual compressive stresses in the surface of workpieces
DE102004058146A1 (en) 2004-12-02 2006-06-08 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for surface hardening of components

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2465636A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-20 MTU Aero Engines AG Method and device for forming a section of a component with a predefined contour

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