DE3213896A1

DE3213896A1 - METHOD AND DEVICE FOR FORMING PLATE-SHAPED WORKPIECES

Info

Publication number: DE3213896A1
Application number: DE19823213896
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr.-Ing. 5100 Aachen Hornauer; Helmut Ing.(grad.) 8000 München Reccius
Original assignee: HORNAUER KLAUS PETER DIPL ING; Dornier GmbH
Current assignee: HORNAUER KLAUS PETER DIPL ING; Dornier GmbH
Priority date: 1982-04-15
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1983-10-20
Also published as: FR2525139A1; GB2118085B; GB8309203D0; GB2118085A; FR2525139B1

Description

DORNIER GMBHDORNIER GMBH

7990 Friedrichshafen7990 Friedrichshafen

Reg. 2503Reg. 2503

Verfahren und Einrichtung zur Umformung von plattenförmigen Werkstücken Method and device for forming plate-shaped workpieces

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zum Schlagumformen von plattenförmigen Werkstücken, aus Materialien mit elastischem und plastischem Umformverhalten, insbesondere unter Verwendung von mittels ihrer kinetischen Energie auf das Werkstück im Sinne einer örtlichen Materialverdrängung einwirkenden, frei fliegend beschleunigten Schlagkörpern in Kugelform, mit für die Schlagumformung geeigneten Durchmessern, geeigneter Härte und glatter Oberfläche.The present invention relates to a method and device for impact forming of plate-shaped workpieces Materials with elastic and plastic deformation behavior, in particular using means of their kinetic Energy on the workpiece in the sense of a local material displacement, free-flying accelerated impact bodies in spherical shape, with diameters suitable for impact forming, suitable hardness and smooth surface.

Es ist seit langem bekannt, Werkstückoberflächen, insbesondere Metalloberflächen, zum Zwecke der Beseitigung von Verunreinigungen, z.B. der Rückstände von Gußformen oder von Gratbildungen, ebenso von Verzunderungen o.dgl., durch Strahlen mittels fester Partikel zu behandeln.It has long been known to use workpiece surfaces, in particular metal surfaces, for the purpose of removing contaminants, e.g. residues from casting molds or burr formations, as well as scaling or the like, by means of blasting handle solid particles.

Dabei werden die festen Partikel mit einem Luftstrom mittels einer geeigneten Vorrichtung über eine Düse unter relativ hohem Druck gegen die zu behandelnde Werkstückoberfläche beschleunigt.The solid particles are in a stream of air by means of a suitable device over a nozzle at a relatively high Pressure against the workpiece surface to be treated accelerated.

Zur Führung der festen Partikel wird auch Flüssigkeit verwendet, wobei durch die Form der Partikel, z.B. Sand, Glaskörper o.dgl., mit unrege!massiger Kontur und relativ geringer Größe (Körnung) in Verbindung mit dem Führungsmedium, insbesondere von Flüssigkeit bei der Beaufschlagung,sowohl Reibung z.B. ■ beim Entgraten als auch eine Stoßwirkung zwischen den festen' Partikeln und der Werkstückoberfläche erzeugt wird. Die Behandlung von Werkstückoberflächen mittels eines feste Partikel enthaltenden Führungsmediums, wird bekannterweise auch dazu benutzt, eine Verfestigung der bestrahlten Werkstücke durch Verdichten des Gefüges zu erreichen. Dazu ist es bekannt, für die Beaufschlagung gehärtete Stahlkugeln, Glaskugeln oder Keramikkugeln mittels eines Luftstromes beschleunigt gegen die Werkstückoberfläche zu schleudern. Ebenso ist es bekannt, Oberflächen paneelartiger Werkstücke zum Zwecke der Umformung mit gehärteten Stahlkugeln zu beaufschlagen, wobei die Stahlkugeln z.B. im freien Fall, durch einen Luftstrahl oder durch Schleuderräder auf die erforderliche Aufschlaggeschwindigkeit gebracht werden.Liquid is also used to guide the solid particles, whereby due to the shape of the particles, e.g. sand, glass body or the like, with an irregular, massive contour and relatively small size (Grain size) in connection with the guiding medium, especially of liquid when it is applied, both friction e.g. ■ during deburring as well as an impact effect between the solid 'particles and the workpiece surface is generated. The treatment of workpiece surfaces by means of a guide medium containing solid particles is known also used to solidify the irradiated workpieces by compacting the structure. For this it is known to accelerate hardened steel balls, glass balls or ceramic balls by means of an air stream to be thrown against the workpiece surface. It is also known to use the surfaces of panel-like workpieces to apply hardened steel balls for the purpose of forming, whereby the steel balls e.g. in free fall through An air jet or centrifugal wheels can be brought to the required impact speed.

Mach derzeitiger Kenntnis beruht die durch einseitige Beaufschlagung der Oberfläche eines paneelartigen Bauteiles mittels Schlagkörpern erzielbare Umformung darauf, dass die Schlagkörper beim Aufprall auf die Werkstückoberfläche ihre kinetische Energie abgeben, wobei die nutzbare Energie innerhalb einer Oberflächenschicht des Werkstückes in Formänderungsarbeit umgewandelt wird. According to current knowledge, this is based on unilateral exposure the surface of a panel-like component by means of impact bodies achievable deformation on the fact that the Impact bodies release their kinetic energy when they hit the workpiece surface, with the usable energy within a surface layer of the workpiece is converted into deformation work.

Beim Eindringen der Schlagkörper in die Bauteiloberfläche wird Material zur Seite gedrängt. Dabei wirkt die unter der umgeformten Schicht liegende Schicht einer Ausdehnung der plastischen Zone der beeinflussten Schicht entgegen, wodurch im Inneren des Werkstückes Zugbeanspruchungen und in der beeinflussten Zone Druckspannungen entstehen. Die gewünschte Grosse der BauteHumformung (Bauteilkrümmung) wird erreicht, indem die plastische Dehnung in der beeinflussten Oberflächenschicht durch Verfahrensparameter, z.B. die Schlagkörpergeschwindigkeit, gesteuert wird.When the impact body penetrates the component surface, material is pushed to the side. The works under the deformed layer lying layer against an expansion of the plastic zone of the affected layer, whereby tensile stresses arise in the interior of the workpiece and compressive stresses arise in the affected zone. The desired The amount of deformation (component curvature) is achieved by the plastic strain in the affected surface layer through process parameters, e.g. the impact body speed, is controlled.

Die nach dem Kugelstrahlverfahren bearbeiteten Werkstücke weisen ausser der dadurch erzielten Bauteilkrümmung oftmals eine verbesserte Unempfindlichkeit gegen Spannungsrißkorrosion und ein verbessertes Dauerfestigkeitsverhalten auf.The workpieces processed according to the shot peening process often show not only the component curvature achieved thereby improved insensitivity to stress corrosion cracking and improved fatigue strength behavior.

Bei Anwendung des bekannten Kugelstrahlverfahrens sind eine Reihe von Kenngrössen, sowohl des Werkstoffes, des Werk- ' Stückes als auch der Schlagkörper zu berücksichtigen, wenn reproduzierbare Umformverhältnisse erlangt werden sollen. Solche Kenngrössen sind z.B. Abmessung und Härte sowie Form der Schlagkörper, Strahlintensität, Durchmesser des Kugelstrahles bzw. der zugehörigen Düsenöffnung der Strahlvorrichtung bzw. der Abstand der Strahlaustrittsdüse von der zu beaufschlagenden Werkstückoberfläche.When using the well-known shot peening process, a number of parameters, both of the material, the work ' Both the piece and the impact body must be taken into account if reproducible deformation conditions are to be achieved. Such parameters are e.g. dimensions and hardness as well as shape of the impact body, beam intensity, diameter of the peen or the associated nozzle opening of the blasting device or the distance between the jet outlet nozzle and the one to be acted upon Workpiece surface.

Von besonderer Bedeutung ist ferner die Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen beim Eindringen der Schlagkörper in die Werkstückoberfläche in Form von Kratzern, Riefen o.dgl., daAvoiding surface damage is also of particular importance when the impact body penetrates the workpiece surface in the form of scratches, grooves or the like., there

der Kerbgrund durch die plastische Zone in die darunterliegende, zugbeanspruchte Zone eindringen kann» In solchen Fällen besteht die Gefahr des Dauerbruchs_o Körper mit unrege!massiger bswo kantiger oder rauher Ober- . fläche, so z.B. Sandkörpsr, die für das Sandstrahlen zu Reinigungszwecken verwendet werden, sind hierzu nicht geeignet» Auch setzt der Einsatz beim Schlagusaformen Schlagkörper mit einer Mindestabmessung und einer bestimmten Härte voraus.can penetrate the notch root through the plastic zone in the underlying, under tensile stress zone "In such cases there is a danger of fatigue fracture _o body with unrege! bulkier bswo edged or rough top. surfaces, such as sand bodies, which are used for sandblasting for cleaning purposes, are not suitable for this »The use of blow molding also requires impact bodies with a minimum size and a certain hardness.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung der Materialeigenschaften von durch Kugelstrahlumformen geformten Werkstücken, insbesondere in bezug auf die Unempfindlichkeit gegen Spannungsrißkorrosion und des Dauerfestigkeitsverhaltens zu erzielen«The object of the present invention is to improve the material properties of those formed by shot peening Workpieces, especially with regard to the insensitivity to stress corrosion cracking and the fatigue strength behavior to achieve"

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung von Kugelstrahlumformanlagen hinsichtlich der Verminderung der Lärmbelastung und Staubbelästigung und hinsichtlich eines vereinfachten Geräteaufbaues in Verbindung mit einer wesentlichen Reduzierung des zum Betrieb der Umformenlagen erforderlichen Energieaufwandes zu erzielen»A further object of the invention is to improve Shot peening systems with regard to the reduction of noise and dust nuisance and with regard to a simplified Device structure in connection with a significant reduction in the amount required to operate the forming positions To achieve energy expenditure »

Erfindungsgemäss ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen den Schlagkugeln und der durch die Schlagkugeln beaufschlagten Oberfläche des Werkstückes eine Flüssigkeitsschicht gebildet wird, über welche die Schlagkugeln in die Oberflächenschicht des Werkstückes eindringen. Durch das erfindungsgemässe Verfahren zur Schlagumformung von paneelartigenAccording to the invention, the object set is achieved in that between the impact balls and the through the impact balls acted upon surface of the workpiece, a liquid layer is formed over which the impact balls into the Penetrate the surface layer of the workpiece. The inventive method for impact forming of panel-like

Bauteilen, kann mittels der zwischen Schlagkörper und Werkstückoberfläche gebildeten Flüssigkeitsschicht eine Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes, zusätzlich zu den durch die Schlagumformung erzielbaren Verbesserungen bewirkt werden.Components, can by means of the between the impact body and the workpiece surface formed liquid layer an improvement in the physical properties of the material, in addition to the improvements that can be achieved by impact forming.

Die eingebrachte Flüssigkeit verhindert die Ausbildung hoher Temperaturen in der Oberflächenschicht des Werkstücks, die während des Schlagvorganges im Bereich der Aufschlagstellen der Schlagkörper auftreten können, z.B. durch Rauhigkeit der Werkstückoberfläche, durch Schrägaufprall oder Drallbewegungen der Schlagkörper, infolge der dadurch auftretenden Reibung zwischen den Schlagkörpern und dem Werkstück. Das Auftreten zu hoher Temperaturen an den Aufschlagstellen am Werkstück kann zu Ausscheidungsvorgängen im Gefüge des Werkstoffes bzw. zur Phasenumwandlung mit nachteiligen Wirkungen bezüglich der Bauteil-Dauerfestigkeit bzw. der Spannungsrißkorrosion führen.The liquid introduced prevents the formation of high temperatures in the surface layer of the workpiece, which occurs during of the impact process can occur in the area of the impact points of the impact body, e.g. due to the roughness of the Workpiece surface, due to oblique impact or twisting movements of the impact body, as a result of the resulting friction between the impact bodies and the workpiece. The occurrence of excessively high temperatures at the points of impact on the workpiece can lead to precipitation processes in the structure of the Material or phase transformation with adverse effects with regard to the component's fatigue strength or stress corrosion cracking.

Beim Umformstoß können ohne Flüssigkeitsschicht im Bereich des Grundes der Einschlagvertiefung Zugeigenspannungen auftreten. Diese Zugeigenspannungen ergeben sich aus der Fließbehinderung, die durch Reibung zwischen Bauteil und Schlagkörpern während des Stoßvorganges hervorgerufen wird.During the forming joint, tensile internal stresses can occur in the area of the bottom of the recess without a liquid layer. These residual tensile stresses result from the flow restriction caused by friction between the component and the impact body is caused during the impact process.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens besteht ein weiteres Merkmal darin, dass die Flüssigkeit zur Bildung der Schicht unter Druck über eine Kugelstrahlvorrichtung mit Beaufschlagung und Beschleunigung der Schlagkugeln der Werkstückoberfläche zugeführt wird. Die Flüssigkeit wird somitIn a further advantageous embodiment of the method, another feature is that the liquid is used for formation the layer under pressure via a shot peening device with impact and acceleration of the impact balls on the workpiece surface is fed. The liquid will thus

einerseits zur Bildung der Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche des zu beaufschlagenden Werkstückes und andererseits gleichzeitig zur Beschleunigung der Schlagkörper für den Aufschlag auf die Werkstückoberfläche verwendet. Es wird gegenüber der Beaufschlagung der Kugeln mittels Druckluft durch die Flüssigkeitsbeaufschlagung eine Verminderung der für die notwendige Beschleunigung der Schlagkugeln erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums bzw. eine Verkürzung der Beschleunigungsstrecke für die Schlagkugeln erzielt. Die geringe Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit führt zu einer wesentlichen Einsparung an Primärenergie. Ferner wirkt die sich während des Umformvorganges, zumindest über einen grösseren Bereich der Bauteiloberfläche ausbreitende Flüssigkeitsschicht durch Dämpfung der auftretenden Schwingungen am Werkstück in erheblichem Maße geräuschdämmend. Ausserdem führen die geringen Geschwindigkeiten der Flüssigkeit innerhalb der Einrichtung ebenfalls zu einer erheblichen Geräuschverminderung. Zusätzlich wird die bei der Kugelstrahlumformung ohne Flüssigkeit mögliche Staubbildung unterbunden.on the one hand to form the liquid layer on the surface of the workpiece to be acted upon and on the other hand used at the same time to accelerate the impact body for the impact on the workpiece surface. It will be opposite the application of compressed air to the balls by the application of liquid a reduction in the for the necessary acceleration of the impact balls required flow speed of the pressure medium or a shortening the acceleration distance for the impact balls achieved. The low flow rate of the liquid leads to a significant saving in primary energy. Furthermore, it has an effect during the forming process, at least Liquid layer spreading over a larger area of the component surface by damping the occurring Vibrations on the workpiece to a considerable extent noise-absorbing. In addition, the low velocities of the liquid lead also result in a significant reduction in noise within the facility. In addition, it is used in shot peening prevents possible dust formation without liquid.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Ausbildung der zugehörigen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, lassen sich vereinfacht besondere Düsen- bzw. Strahlformen, so z.B. Breitstrahl- oder Flachstrahlformen oder intermittierende Schlagstrahlen erzeugen.By means of the method according to the invention or the design of the associated device for carrying out the method, In a simplified way, special nozzle or jet shapes can be used, e.g. wide jet or flat jet shapes or intermittent ones Generate impact rays.

Es besteht ferner ein Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Ausbildung der Einrichtung zur Durchführung des VerfahrensThere is also a feature of the present invention in the design of the device for performing the method

darin, dass innerhalb des Gehäuses der Kugelstrahleinrichtung ein an die Flüssigkeitszuführung angeschlossener Ringraum gebildet ist, in den konzentrisch ein Schlagkugelzuführungsrohr hineinragt, wobei die Austrittsöffnung des Rohres im Bereich eines verengten Innenraumabschnittes in den Gehäuseinnenraum mündet. Infolge der erfindungsgemässen Ausbildung entsteht im Bereich des verengten Abschnittes des Gehäuseinnenraumes über die unter Druck zugeführte Flüssigkeit eine Ejektorwirkung auf die im freien Fall über die Kugelzuführung eingeleiteten Schlagkugeln, wobei eine gewisse Sogwirkung innerhalb des Kugelzuführungsrohres wirksam ist.in that an annular space connected to the liquid supply is formed within the housing of the ball peening device is, into which a striking ball feed pipe protrudes concentrically, the outlet opening of the pipe in the area a narrowed interior section into the housing interior flows out. As a result of the design according to the invention, overhead occurs in the area of the narrowed section of the housing interior the liquid supplied under pressure has an ejector effect on the free fall via the ball feed Impact balls, with a certain suction effect within the ball feed tube.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Ausbildung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt.
Die Ausführung ist nachfolgend beischrieben.In the drawing, an embodiment for the formation of a device for performing the method according to the invention is shown.
The execution is described below.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Umformanlage in Verbindung mit der erfindungsgemässen Einrichtung1 shows a schematic representation of a forming system in connection with the device according to the invention

und
Fig. 2 die Kugelstrahlvorrichtung gemäss Fig. 1 in einem Querschnitt, schematisiert und gegenüber Fig. 1 in vergrössertem Maßstab dargestellt.and
FIG. 2 shows the shot peening device according to FIG. 1 in a cross section, schematically and shown on an enlarged scale compared to FIG. 1.

Wie Fig. 1 erkennen lässt, weist die Umformanlage 1 einen flüssigkeitsdichten Behälter 2 auf, in dessen Innenraum dieAs can be seen in FIG. 1, the forming system 1 has a liquid-tight container 2, in the interior of which the

.J:.J:

Kugelstrahlvorrichtung 9 mit der zugehörigen Verstellvorrichtung und den zugehörigen Fördereinrichtungen für die Flüssigkeit und die Schlagkugeln, sowie die Auflagevorrichtung mit dem umzuformenden Werkstück aufgenommen ist. Im einzelnen ist hierbei mit 3 das Werkstück und mit 4 die aus Fußteilen 5¹ und einer Auflageplatte 5 bestehende Auflagevorrichtung bezeichnet. Oberhalb der Auflagevorrichtung 4 bzw. des Werkstückes 3 ist eine sich über die Behälterbreite horizontal erstreckende Führungsschiene 8 angeordnet, an der die Kugelstrahlvorrichtung 9 achsparallel verschiebbar angeordnet ist.Shot peening device 9 with the associated adjusting device and the associated conveying devices for the liquid and the impact balls, as well as the support device with the workpiece to be reshaped is received. Specifically, 3 denotes the workpiece and 4 ^{denotes the support device consisting of foot parts 5 1} and a support plate 5. Above the support device 4 or the workpiece 3 is arranged a guide rail 8 which extends horizontally over the width of the container and on which the shot peening device 9 is arranged such that it can be displaced axially parallel.

Die Führungsschiene 8 ist ihrerseits über an den Behälterseitenwänden angeordnete Tragschienen 12 horizontal und achsparallel verschiebbar gelagert, so dass die Einrichtung 9 in einem Koordinatensystem in einer zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche parallelen Ebene bewegbar ist. Unterhalb der Auflageplatte 5 der Auflagevorrichtung 4 ist eine gegen die Horizontale geneigte Kugelrücklaufebene 14 gebildet, die eine Perforation 14' für den Durchtritt der Flüssigkeit aufweist. Unterhalb der Ebene 14 ist ferner eine ebenfalls gegen die Horizontale geneigte Flüssigkeitsrücklaufebene 15 innerhalb des Behälters 2 angeordnet. Die Kugelrücklaufebene 14 schliesst an eine trichterförmige Kugelrücklaufrinne 17 an, die über eine öffnung in das Reservoir einer mittels Druckluft zur Förderung der Schlagkugeln 13 arbeitenden Kugelfördereinrichtung 18 mündet. Über eine flexible Schlauchleitung 20 steht die Anlage 18 mit einem Kugelvorratsbehälter 21 der Kugelstrahlvorrichtung 9 in stän-The guide rail 8 is in turn over on the container side walls arranged support rails 12 mounted horizontally and axially parallel, so that the device 9 in a coordinate system is movable in a plane parallel to the workpiece surface to be machined. Below the support plate 5 of the support device 4, a ball return plane 14 inclined to the horizontal is formed, which has a perforation 14 'for the passage of the liquid. Below level 14 there is also one Arranged within the container 2, the liquid return plane 15 inclined relative to the horizontal. The ball return plane 14 adjoins a funnel-shaped ball return channel 17, which via an opening into the reservoir a ball conveyor 18 operating by means of compressed air to convey the impact balls 13 opens. Over a flexible hose line 20 is the system 18 with a ball reservoir 21 of the shot peening device 9 in constant

diger Verbindung. Die Flüssigkeitsrücklaufebene 15 schliesst an eine Flüssigkeitsrückläufrinne 15' an, in die das Ansaugrohr 27 einer Flüssigkeitsfördereinrichtung 26 hineinragt. Zwischen der Kugelstrahlvorrichtung 9 und der Flüssigkeitsfördereinrichtung 26 besteht Verbindung über eine flexible Schlauchleitung 28.diger connection. The liquid return level 15 closes to a liquid return channel 15 'into which the suction pipe 27 of a liquid delivery device 26 protrudes. A flexible connection exists between the shot peening device 9 and the liquid delivery device 26 Hose line 28.

Die in Fig. 2 gezeigte Kugelstrahlvorrichtung 9 weist ein Gehäuse 30 in Verbindung mit einem Einsatzteil 31 auf. Das Einsatzteil 31 besitzt einen Boden 32, sowie einen zylindrischen Abschnitt 33. Ferner trägt der Boden 32 ein Zuführungsrohrteil 34, das konzentrisch zur Gehäuseinnenwand des insgesamt mit 35 bezeichneten Gehäuseinnenraumes angeordnet ist und das mit seiner Austrittsöffnung 34' innerhalb des Gehäuseinnenraumes 35 endet.The shot peening device 9 shown in FIG. 2 has a housing 30 in connection with an insert part 31. The insert part 31 has a base 32 and a cylindrical section 33. The base 32 also carries a feed pipe part 34, which is arranged concentrically to the housing inner wall of the housing interior designated as a whole by 35 and which ends with its outlet opening 34 'inside the housing interior 35.

Mit Hilfe des Einsatzteiles 32 bzw. des Gehäuseteiles 30 und des Zuführungsrohres 34 unterteilt sich der Gehäusei'nnenraum in einen Ringraum 35', einen verengten Abschnitt 36 und einen sich erweiternden Abschnitt 37. Das Zuführungsrohr 34 für die Zuführung der Schlagkugeln 13 endet mit seiner öffnung im Bereich des verengten Abschnittes 36 des Gehäuseinnenraumes Das Gehäuse 30 weist am unteren Ende eine Austrittsöffnung auf, und ist mit einem Schutzring 39 versehen. Der Ringraum 35' steht über Bohrungen 43' und eine Ringkammer 42 sowie eine öffnung 43 mit einem Schlauchanschluß 44 in Verbindung. An das Teil 44 schliesst die flexible Schlauchleitung 28 der Flüssigkeitsfördereinrichtung 26 an. Ferner steht das ZuführungsrohrThe interior of the housing is subdivided with the aid of the insert part 32 or the housing part 30 and the supply pipe 34 into an annular space 35 ', a narrowed section 36 and a widening section 37. The feed pipe 34 for feeding the impact balls 13 ends with its opening in the Area of the narrowed section 36 of the interior of the housing. The housing 30 has an outlet opening at the lower end and is provided with a protective ring 39. The annular space 35 'is about bores 43' and an annular chamber 42 and a Opening 43 with a hose connection 44 in connection. The flexible hose line 28 of the liquid delivery device closes at the part 44 26 at. The feed pipe is also standing

für die Zuführung der Schlagkugeln 13 über ein Anschlußrohr 45 mit dem Kugelvorratsbehälter 21 in Verbindung. In den Vorratsbehälter 21 mündet die flexible Schlauchleitung 20 der Kugelfördereinrichtung 18.for the supply of the impact balls 13 via a connecting pipe 45 with the ball storage container 21 in connection. In the storage container The flexible hose line 20 of the ball conveyor device 18 opens out.

Bei einer Ausführungsform der Einrichtung sind über Schlauchteilabschnitte 28' an die Druckmittelfördereinrichtung 26 Strahldüsen 50 angeschlossen. Die Flüssigkeitsschicht 51 auf der Werkstückoberfläche kann ausschliesslich über diese Düsen 50 gebildet werden, ohne Flüssigkeitszuführung über die Kugelstrahlvorrichtung 9. Ferner kann die Flüssigkeitszufuhr über die Düsen 50 gemeinsam mit der Zuführung über die Kugelstrahlvorrichtung 9 erfolgen.In one embodiment of the device, there are hose sections 28 ′ connected to the pressure medium delivery device 26, jet nozzles 50. The liquid layer 51 on the workpiece surface can be formed exclusively via these nozzles 50, without liquid being supplied via the shot peening device 9. Furthermore, the liquid supply via the nozzles 50 can be carried out together with the supply via the shot peening device 9 take place.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:The function of the device described is as follows:

Mittels der Führungsschiene 8 und der Tragschienen 12, sowie mittels hier der Vereinfachung halber nicht dargestellter Antriebe und übertragungsmittel ist die Kugelstrahlvorrichtung 9 mit vertikaler bzw. annähernd vertikaler Strahlrichtung in einer zur Werkstückoberfläche parallelen Ebene verstellbar. Es kann zudem eine Verstelleinrichtung zur Veränderung des Abstandes der Austrittsöffnung 38 der Kugelstrahlvorrichtung 9 von der Werkstückoberfläche vorgesehen sein (nicht dargestellt). Für den Umformvorgang werden mittels der Kugelfördereinrichtung 18 aus deren Vorratsbehälter Schlagkugeln 13 angesaugt und über die flexible Schlauchleitung 20 dem Vorratsbehälter 21 der Kugelstrahlvorrichtung 9 zugeführt. Aus dem trichterförmig angeordneten Vorratsbehälter 21 gelangen die Schlagkugeln 13By means of the guide rail 8 and the support rails 12, as well The shot peening device 9 is provided by means of drives and transmission means, not shown here for the sake of simplicity adjustable with vertical or almost vertical beam direction in a plane parallel to the workpiece surface. It In addition, an adjusting device can be used to change the distance between the outlet opening 38 of the shot peening device 9 from be provided on the workpiece surface (not shown). For the forming process are by means of the ball conveyor 18 sucked from the storage container impact balls 13 and via the flexible hose line 20 to the storage container 21 of the Shot peening device 9 supplied. The impact balls 13 pass from the hopper 21, which is arranged in the form of a funnel

frei fallend über das Anschlußrohr 45 zum Zuführungsrohr 34. Gleichzeitig wird mittels der Flüssigkeitsfördereinrichtung 26 Flüssigkeit über die flexible Schlauchleitung 28 der Kugelstrahlvorrichtung 9 zugeführt. Die Flüssigkeit gelangt über den Schlauchanschluß 44, die Bohrung 43 und den Ringraum 42 sowie die Bohrungen 43" in die Ringkammer 35'. Die unter Druck zugeführte Flüssigkeit strömt aus der Ringkammer 35' über den verengten Abschnitt 36 zum Abschnitt 37 des Gehäuseinnenraumes 35, wobei die aus dem Zuführungsrohr 34 im freien Fall an der öffnung 34' austretenden Schlagkugeln 13 vom Flüssigkeitsstrom erfasst und durch die Beaufschlagung beschleunigt gegen die Werkstückoberfläche geführt werden.freely falling over the connecting pipe 45 to the supply pipe 34. At the same time, the liquid conveying device 26 Liquid is supplied to the shot peening device 9 via the flexible hose line 28. The liquid spills over the hose connection 44, the bore 43 and the annular space 42 as well as the bores 43 ″ in the annular chamber 35 '. The under pressure supplied liquid flows out of the annular chamber 35 'via the narrowed section 36 to section 37 of the housing interior 35, wherein the from the supply pipe 34 in free fall on the Opening 34 'emerging impact balls 13 from the liquid flow detected and accelerated by the impact against the workpiece surface.

Im Bereich des verengten Abschnittes 36 des Gehäuseinnenraumes 35 bildet sich in bezug auf die Austrittsöffnung 34' des Zuführungsrohres 34 eine Ejektorwirkung aus, die zur' Ausbildung eines Soges im Rohrteil 34 führt und zur Beschleunigung der Schlagkugeln 13 beiträgt. Der Abschnitt 37 des Gehäuseinnenraumes 35 dient zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsdruckes und zur Führung des durch die Schlagkugeln 13 gebildeten Kugelstrahles. In the area of the narrowed section 36 of the housing interior 35 is formed in relation to the outlet opening 34 'of the supply pipe 34 an ejector effect, which leads to the 'formation of suction in the pipe part 34 and to the acceleration of the Impact balls 13 contributes. The section 37 of the housing interior 35 is used to maintain the fluid pressure and for guiding the pebble jet formed by the impact balls 13.

Die zur Beschleunigung der Schlagkugeln 13 zugeführte Flüssigkeit trifft mit den Schlagkugeln 13 auf die Werkstückoberfläche auf und bildet dort eine Flüssigkeitsschicht 51. Die Schlagkugeln 13 dringen unter Zwischenschaltung der Flüssigkeitsschicht 51 beim Aufschlag auf die Werkstückoberfläche in die Oberflächenschicht ein, wobei die Reibung zwischen den Schlagkugeln 13 und dem Werkstück 3 vermieden bzw. wesentlich herab-The liquid supplied to accelerate the impact balls 13 hits the workpiece surface with the impact balls 13 and there forms a liquid layer 51. The impact balls 13 penetrate into the with the interposition of the liquid layer 51 when they hit the workpiece surface Surface layer one, with the friction between the impact balls 13 and the workpiece 3 avoided or significantly reduced

gesetzt wird. Die Schlagkugeln 13 gelangen nach erfolgter Umformarbeit zur Kugelrücklauffläche 14 und von da ,in die als Vorratsbehälter dienende Rücklaufrinne 17, aus der die Kugeln erneut durch die Kugelfördereinrichtung 18 für den weiteren Umlauf über die Kugelstrahlvorrichtung 9 angesaugt werden. Infolge dessen, dass die geneigt angeordnete Kugelrücklaufebene.14 eine Perforation 14' aufweist, gelangt die vom Werkstück 3 bzw. der Auflagevorrichtung 4 abströmende Flüssigkeit zur Flüssigkeitsrücklaufebene 15 und wird von dort der als Reservoir für die Flüssigkeit dienenden Rücklaufrinne 15' für das erneute Ansaugen durch die Flüssigkeitfördereinrichtung 26 zugeführt.is set. The impact balls 13 arrive after the forming work has been carried out to the ball return surface 14 and from there into the return channel 17 serving as a storage container, from which the balls be sucked in again by the ball conveyor 18 for further circulation via the shot peening device 9. As a result of the fact that the inclined ball return plane. 14 has a perforation 14 ', which comes from the workpiece 3 or the support device 4 flowing liquid to the liquid return plane 15 and is from there as Reservoir for the return channel 15 'serving the liquid for renewed suction by the liquid delivery device 26 fed.

Die Flüssigkeitsfördereinrichtung 26 kann in bezug auf ihre Druckerzeugung einstellbar sein, so dass die Stärke der Beaufschlagung der Schlagkugeln 13 innerhalb der Kugelstrahlvorrichtung 9 entsprechend den Werkstückparametern, der Fahrgeschwindigkeit der Einrichtung 9 und entsprechend dem Abstand der Austrittsöffnung 38 von der Werkstückoberfläche variierbar ist.The liquid delivery device 26 can be adjustable with respect to its pressure generation, so that the strength of the application the impact balls 13 within the shot peening device 9 according to the workpiece parameters, the driving speed of the device 9 and can be varied according to the distance between the outlet opening 38 and the workpiece surface is.

01.04.1982
Be/Sz04/01/1982
Be / Sz

Claims

DORNIER GMBH

Friedrichshafen

Reg. 2503

Patent claims:

M ./Method and device for impact forming of plate-shaped Workpieces made of materials with elastic and plastic deformation behavior, in particular when using by means of their kinetic energy acting on the workpiece in the sense of a local material displacement, free-flying accelerated impact bodies in spherical shape, with diameters suitable for impact forming, suitable hardness and smooth surface, characterized in that between the impact balls (13) and A liquid layer (51) is formed on the surface of the workpiece (3) acted upon by the impact balls through which the impact balls (13) penetrate into the surface layer of the workpiece (3).

2. The method according to claim 1, characterized in that during the forming process through constant supply of liquid to the surface of the workpiece to be influenced (3) the liquid layer (51) is maintained.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid to form the layer (51) below Pressure via a shot peening device (9) with loading and acceleration of the impact balls (13) of the Workpiece surface is fed.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the workpiece surface to form the liquid layer (51) supplied directly via jet nozzles (50) and / or via the shot peening device (9) liquid will.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the liquid layer (51) during the forming process covers the entire or almost the entire surface of the workpiece to be machined.

6. Device for performing the method according to claim 1 .to 5, characterized in that within the housing (30, 31) of the ball peening device (9) is connected to the liquid feed (27, 28, 44, 42, 43 ') Annular space (35 ') is formed, into which a striking ball feed pipe (34) protrudes concentrically, the outlet opening (34 ') of the pipe (34) in the area of a narrowed interior section (36) into the interior of the housing (35, 37) opens.

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that that the ball feed tube (34) for feeding the Impact balls (13) in free fall vertically or approaching is arranged vertically directed.

8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that the workpiece (3) with its support device (4) is arranged within a liquid-tight container (2).

9. Device according to claim 1 to 8, characterized in that below the workpiece (3) in the container (2) a Ball return plane inclined to the horizontal and provided with a perforation (14 ') for the passage of liquid (14) is provided leading to a ball conveyor (18) leads.

10. Device according to claim 1 to 9, characterized in that below the ball return plane (14) one against the Horizontal inclined arranged liquid return plane (15) is provided.

11. embodiment of a device according to claim 1 to 10, characterized in that, to form the liquid layer (51), the workpiece (3) is constantly in a container filled with liquid during the machining process immersed, with the workpiece surface lying below the liquid level.

12. Device according to claim 1 to 11, characterized in that the liquid is a lubricating liquid.

13. Device according to claim 1 to 10, characterized in that between the impact balls (13) and the workpiece surface non-liquid lubricants, such as substances with a solid or plastic consistency in colloidal form or dry lubricants are used.

04/01/1982Λ
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