DE3917380A1

DE3917380A1 - Verfahren zum kaltverformen der oberflaechenzone eines werkstuecks und zum einbringen von druckeigenspannungen

Info

Publication number: DE3917380A1
Application number: DE19893917380
Authority: DE
Inventors: Clemens Dipl Ing Dr Verpoort; John E Dipl Phys Dr Field
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1989-05-29
Publication date: 1989-12-28

Description

TECHNISCHES GEBIET

Behandlung der Oberflächenzone eines Werkstücks zwecks Kaltver formung und Einbringen von Druckeigenspannungen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung des Ober flächenverdichtungs- und Kaltverformungsverfahrens zwecks Erhöhung der Schwingungsfestigkeit von Bauteilen mittels Auf schleudern von Materiepartikeln (Sandstrahlen, Kugelstrahlen etc.).

Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Kaltverformen der Oberflächenzone eines Werkstücks und zum Einbringen von Druckeigenspannungen in die Oberflächenzone durch Aufprallen eines Materiestrahls auf die Oberfläche des Werkstücks.

STAND DER TECHNIK

Es ist bekannt, daß die mechanischen Eigenschaften eines Werkstücks, insbesondere seine Schwingungsfestigkeit, durch eine mechanische Oberflächenbehandlung verbessert werden können. Dabei wird die Oberflächenzone kalt verformt und es werden in ihr Druckeigenspannungen erzeugt. Durch die Kaltverformung an sich kann die Festigkeit (zum Beispiel die Steckgrenze in der Oberflächenzone) des Werkstoffs gesteigert werden. Die Druckeigenspannungen in der Oberflächenzone führen außerdem im Betrieb (insbesondere unter Zug- und Biegebeanspruchung) zur Reduktion der Randzugspannungen, so daß das Werkstück höhere Lastwechselzahlen oder höhere Belastungen erträgt. Die Druckvorspannungen werden durch Oberflächendrücken, Fest walzen, Rollieren etc. in die Oberflächenzone eingebracht. Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Kugelstrahlen, wobei ein Strahl bestehend aus festen Partikeln auf die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks geschleudert wird.

Zum Kugelstrahlen wird folgende Veröffentlichung zitiert: E. Hornbogen, M. Thumann and C. Verpoort, "Influence of shot peening on the fatigue behavior of a precipitation hardenable, austentic steel", First International Conference on Shot Peening, Paris, 14-17 September 1981, Pergamon Press, Seiten 381 bis 387.

Das Kugelstrahlen ist sehr aufwendig, da die Kugeln in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren und aufbereitet werden müssen, wobei eine dauernde Überwachung und Sortierung nach Größe und nach Bruchstücken notwendig ist. Zufolge Abnutzung und Verschleiß stellt sich außerdem das Verschwendungsproblem sowie dasjenige der meist unerwünschten Implantierung von Kugelbruchstücken in die Werkstückoberfläche. Das bedingt zusätzliche Reinigungs- und Aufbereitungsoperationen nach dem Kugelstrahlen. Das Kugelstrahlen eignet sich zudem nicht für die Oberflächenbehandlung von schwerzugänglichen Werk stückoberflächen, beispielsweise im Inneren von Hohlkörpern, in Nuten, abgesetzten und hinterdrehten Rillen etc.

Die Wirkung von Wasserstrahlen und Wassertropfen auf die Ober fläche eines Bauteils ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Kavitations- und Erosionserscheinungen spielen unter anderem bei Dampfturbinen, beim Durchfliegen einer Regenfront (Flugzeug, Tragflügel) eine wichtige Rolle.

Dazu werden folgende Veröffentlichungen zitiert:

H. Blickwedel, H. Haferkamp, H. Louis and P.T. Tai, "Modifi cation of material structure by cavitation and liquid impact and their influence on mechanical properties", Proc. 7th Int. Conf. on Erosion by Liquid and Solid Impact, 1987, Seiten 31-1 bis 31-6. J. E. Field and I. M. Hutchings, "Impact erosion processes", Inst. Phys. Conf. Ser. No. 70, Paper presented at 3rd Conf. Mech. Prop. High Rates of Strain, Oxford 1984, The Institute of Physics 1984.

Farblacke an Flugzeugen müssen oft zwecks Neuübermalung entfernt werden, wenn das Flugzeug den Besitzer oder den Verwendungszweck wechselt. Das geschieht zur Zeit durch Beizen oder durch Sand strahlen. Das erstere Verfahren ist aufwendig und zieht infolge Auftreten von Schmutz und Schadstoffen Umweltprobleme nach sich. Das letztere Verfahren führt zu massiver Beeinträch tigung der Oberflächengüte (Aufrauhung, Verunreinigung, Erhöhung der Korrosionsanfälligkeit) des Werkstoffs (Aluminiumlegierung).

Bei Schweißverbindungen entstehen oft Zugspannungen in der Schweißnaht und in den ihr benachbarten Oberflächenzonen. Oft ist es aus konstruktiven und betrieblichen Gründen nicht möglich, eine thermische Nachbehandlung (Spannungsfreiglühen) vorzunehmen. Eine Behandlung durch Kugelstrahlen scheidet überll dort aus, wo das Strahlmittel nachträglich nicht restlos entfernt werden kann (z.B. Reaktorbau).

Es besteht daher ein Bedürfnis zur Verbesserung und Weiterent wicklung von Oberflächenbehandlungsmethoden, die die ange führten Unzulänglichkeiten nicht aufweisen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kaltverformen der Oberflächenzone eines Werkstücks und zum Einbringen von Druckeigenspannungen in die Oberflächenzone anzugeben, das bei höchstmöglicher Wirtschaftlichkeit sauber arbeitet und an beliebigen Stellen (auch an verhältnismäßig schwer zugänglichen Partien) des Werkstücks anwendbar ist, keine Beschädigungen der Oberfläche verursacht noch schädliche Implantationen von Fremdpartikeln hinterläßt und reproduzier bare Ergebnisse gewährleistet. Das Verfahren soll in seiner Wirkung mindestens näherungsweise berechenbar sein, um kost spielige Versuche am Werkstück selbst und an Probestücken auf ein Minimum zu begrenzen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im eingangs erwähnten Verfahren das Strahlmittel aus einer Flüssigkeit besteht, die in Form einer Reihe diskreter Tropfen auf die Oberfläche des Werkstücks geschleudert wird.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 den schematischen Verlauf des Aufpralls eines Flüssig keitstropfens auf einem Substrat in zeitlich aufeinander folgenden Phasen,

Fig. 2 den Druckverlauf an der Grenzfläche Flüssigkeitstropfen/ Substrat in Funktion der Zeit,

Fig. 3 den Verlauf der Druckeigenspannungen und des Material abtrags an der Substratoberfläche in Funktion der Zeit,

Fig. 4 den Vorgang des Strahlens eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit Flüssigkeitstropfen,

Fig. 5 den Vorgang des Strahlens einer Turbinenschaufel mit Flüssigkeitstropfen,

Fig. 6 den Vorgang des Strahlens eines medizinischen Implantats (Hüftgelenkprothese) mit Flüssigkeitstropfen.

Fig. 7 den Vorgang des Strahlens der Tragfläche eines Flugzeugs mit Flüssigkeitstropfen,

Fig. 8 den Verlauf des Materialabtrags in einer Lackschicht und an der Substratoberfläche und den Verlauf der Druckeigenspannungen in Funktion der Zeit,

Fig. 9 den Vorgang des Strahlens eines geschweißten Werkstücks mit Flüssigkeitstropfen.

In Fig. 1 ist der Verlauf des Aufpralls eines Flüssigkeitstrop fens auf einem Substrat in zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen schematisch dargestellt. 1 ist das Substrat (Beispiel), 2 die zu behandelnde Substratoberfläche. 3 ist der der Einfachheit halber als Zylinderabschnitt angenommene Flüssigkeitstropfen, der sich im ersten Bild mit der als Pfeil dargestellten Ge schwindigkeit 4 (Geschwindigkeitsvektor "v") senkrecht auf die Substratoberfläche 2 zu bewegt. In einer zeitlich späteren Phase im zweiten Bild hat der Flüssigkeitstropfen die Substrat oberfläche 2 erreicht und sich an der Stirnfläche verbreitert. Durch den Aufprall auf der Substratoberfläche werden in der Flüssigkeit elementare Stoßwellen 5 (Kugelwellen) ausgelöst, deren Einhüllende die Wellenfront 6 bilden. Letztere bewegt sich mit der Schallgeschwindigkeit 7 (Geschwindigkeitsvektor "c") in der Flüssigkeit senkrecht, d.h. entgegen dem Geschwin digkeitsvektor "v" nach oben. Das dritte Bild zeigt den gleichen Vorgang zum Zeitpunkt einer etwas späteren Phase. Das letzte Bild stellt den Flüssigkeitstropfen mit der Kontur 8 nach dem Abklingen der Stoßwelle (gegen Ende des Stoßes) dar.

Fig. 2 bezieht sich auf ein Diagramm des Druckverlaufs p an der Grenzfläche Flüssigkeitstropfen/Substrat in Funktion der Zeit t. 9 ist dieser Druckverlauf an der Substratoberfläche. 10 ist der Anfangsdruck im Moment des Aufpralls des Flüssig keitstropfens. Sein Wert Pc errechnet sich wie folgt:

p _c = ρ · c · v

ρ = Dichte der Flüssigkeit,
c = Schallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit,
v = Geschwindigkeit des Flüssigkeitstropfens.

Nach Abklingen der Stoßwelle, nach dem Knickpunkt 12 herrscht noch der Enddruck 11. Sein Wert p _i ist wie folgt definiert:

p _i = ½ ρ · v²

In Fig. 3 ist ein Diagramm des Verlaufs der Druckeigenspannungen und des Materialabtrags an der Substratoberfläche in Funktion der Zeit dargestellt. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufge tragen, während die Ordinate (ohne Angabe) den jeweiligen Wert der vorgenannten Größen repräsentiert. 13 ist der Verlauf der Druckeigenspannungen. Er weist ein ausgeprägtes Maximum nach vergleichsweise kurzer Strahldauer auf. Setzt man die Behandlung fort, so werden die Druckeigenspannungen wieder abgebaut. 14 zeigt das Verhalten der Substratoberfläche bezüg lich Materialabtrag. Nach einer gewissen Inkubationszeit steigt der Abtrag bis zu einer maximalen Abtragsgeschwindigkeit an, um sich dann wieder zu verflachen. Nach längerer Strahldauer läuft der Abtrag asymptotisch einem Grenzwert entgegen. Die Kurven 13 und 14 zeigen, daß mit dieser Methode der Oberflä chenbehandlung eine maximale Verfestigung der Werkstückober fläche möglich ist, ohne eine Oberflächenbeschädigung und Dimenionsveränderung durch Materialabtrag in Kauf nehmen zu müssen.

Fig. 4 stellt schematisch den Vorgang des Strahlens eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit Flüssigkeitstropfen dar. 15 ist das Werkstück, im vorliegenden Fall der Rotorkörper beispielsweise einer Turbomaschine. 16 ist eine Vertiefung im Werkstück (umlaufende Rotornut). Die Strahldüse 17 lenkt die Flüssigkeitstropfen 18 mit der Geschwindigkeit "v" auf den Nutengrund.

Fig. 5 zeigt den Vorgang des Strahlens einer Turbinenschaufel mit Flüssigkeitstropfen. 19 ist der Schaufelfuß (Tannenbaum fuß), 20 als Schaufelblatt mit Tragflügelprofil. Die Bezugs zeichen 17 und 18 entsprechen denjenigen der Fig. 4.

Fig. 6 stellt den Vorgang des Strahlens eines medizinischen Implantats mit Flüssigkeitstropfen dar. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Hüftgelenkprothese aus einem metalli schen Werkstoff (korrosionsbeständiger Stahl, Nickel-, Kobalt legierung, Titan). 21 ist der Gelenkkopf, 22 der Schenkelhals und 23 der Schaft, der in den Oberschenkelknochen eingesetzt wird. Erfahrungsgemäß ist der Schenkelhals 22 die schwächste Stelle, die gelegentlich zu Bruch geht. Sie kann durch Einbrin gen von Druckeigenspannungen wirksam verstärkt werden, was schematisch durch die Strahldüse 17 und die Flüssigkeitstropfen 18 angedeutet ist.

In Fig. 7 ist der Vorgang des Strahlens der Tragfläche eines Flugzeugs mit Flüssigkeitstropfen schematisch dargestellt. 1 ist das Substrat, im voliegenden Fall die aus einem Aluminium legierungsblech bestehende Tragfläche eines Flugzeugs. 2 ist die Substratoberfläche. 24 ist eine auf der Substratoberfläche 2 fest haftende Lackschicht (Farbschicht). Die Strahldüse 17 lenkt die Flüssigkeitstropfen 18 mit der Geschwindigkeit "v" (nicht gezeichnet !) senkrecht auf die Lackschicht 24.

Fig. 8 bezieht sich auf den Verlauf des Materialabtrags in einer Lackschicht und an der Substratoberfläche sowie auf den Verlauf der Druckeigenspannungen in Funktion der Zeit. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen während die Ordinate (ohne Angabe) den jeweiligen Wert der vorgenannten Größen darstellt. 13 ist der Verlauf der Druckeigenspannungen, der ein ausgeprägtes Maximum aufweist. 14 ist der Verlauf des Materialabtrags des Substrats, während 25 der Verlauf des Materialabtrags der sich auf dem Substrat befindlichen Lack schicht bedeutet. Der Strahlvorgang läßt sich derart steuern, daß der Materialabtrag der Lackschicht beendet ist, bevor ein namhafter Abbau der Eigendruckspannungen in der Substrat oberfläche erfolgt. Im vorliegenden Diagramm fällt das Maximum der Druckeigenspannungen in der Substratoberfläche (Kurve 13) ungefähr mit dem steilsten Anstieg des Materialabtrags der Lackschicht (Kurve 25), d.h. mit der höchsten Abtragsgeschwindig keit für den Lack zusammen.

Fig. 9 zeigt den Vorgang des Strahlens eines geschweißten Werkstücks mit Flüssigkeitstropfen. Die Bezugszeichen 26 bedeu ten die durch Schweißung miteinander verbundenen Werkstücke, die im vorliegenden Fall das Substrat darstellen. 2 ist die Substratoberfläche. 27 ist die Schweißnaht (im vorliegenden Fall eine V-Naht). Die Zone 28 der Zugspannungen in der Sub stratoberfläche wird durch den Aufprall der aus der Strahldüse 17 stammenden Flüssigkeitstropfen 18 in eine Zone der Druckeigen spannungen umgewandelt.

Ausführungsbeispiel 1

Siehe Fig. 4!

Der Rotorkörper 15 einer Turbomaschine wurde gemäß Verfahren einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Das Werkstück bestand aus einem Cr/Ni/Mo-Stahl und hatte im wesentlichen zylindrische Form. Der Außendurchmesser betrug 800 mm. Eine 40 mm breite und 45 mm tiefe Vertiefung 16 ( umlaufende Nut) wurde mit einem aus einzelnen Tropfen bestehenden Flüssigkeitsstrahl aus Wood′schem Metall bearbeitet. Zu diesem Zweck wurde der zuvor wärmebehandelte Rotorkörper 15 auf einer Temperatur von 200°C gehalten. Das Wood′sche Metall hatte die nachfolgende Zusammensetzung

Bi = 50 Gew.-%
Pb = 26,7 Gew.-%
Sn = 13,3 Gew.-%
Cd = 10 Gew.-%

Es handelte sich um eine quaternäre eutektische Legierung mit einem Schmelzpunkt von 70°C und einer Dichte ρ von 9,8 g/cm³.

Die Schallgeschwindigkeit c kann mit ca. 1500 m/s angenom men werden. Die Geschwindigkeit v, mit der die Flüssigkeits tropfen 18 auf den Grund der Rotornut 16 geschleudert wurden, betrug ca. 200 m/s. Der Druck p _c errechnet sich daraus zu:

Pc = ρ · c · v = 9,8 · 1,5 · 2 · 10⁹ g cm/s² cm² = 29,4 · 10⁹ Dyn/cm² = 2940 MPa.

Die Vorwärmung des Rotorkörpers 15 hatte außerdem zur Folge, daß dank der Temperatur-Vordehnung höhere Druckeigenspannungen erzeugt werden konnten als beim Strahlen bei Raumtemperatur.

Ausführungsbeispiel 2

Siehe Fig. 5!

Eine Turbinenschaufel wurde gemäß Verfahren einer Oberflächen behandlung unterzogen. Die Schaufel bestand aus einem tannen baumförmigen Schaufelfuß 19 aus einer ausscheidungshärtbaren Nickelbasis-Guß-Superlegierung und einem Schaufelblatt 20 mit Tragflügelprofil aus einer oxyddispersionsgehärteten Nickel basis-Superlegierung. Die Abmessungen des Schaufelblattes waren wie folgt:

Tragflügel:
Totale Länge = 180 mm,
Breite = 85 mm,
Größte Dicke = 22 mm,
Profilhöhe = 26 mm.

Als Strahlmittel wurde ein Mineralöl mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ verwendet. Die Schallgeschwindigkeit c kann mit ca. 1200 m/s angenommen werden. Die Geschwindigkeit v, mit der die Flüssigkeitstropfen 18 auf die Substratoberflächen des Schaufelfußes 19 und des Schaufelblattes 20 geschleudert wurde, betrug ca. 600 m/s. Der Druck p _c errechnet sich daraus zu:

p _c = ρ · c · v = 0,9 · 1,2 · 6 · 10⁹ g cm/s² cm² = 6,5 · 10⁹ Dyn/cm² = 650 MPa.

Die Strahldauer für einen cm² Werkstückoberfläche betrug im Falle des Schaufelfußes 19 ca. 30 sec, diejenige für das Schaufelblatt ca. 40 sec.

Ausführungsbeispiel 3

Siehe Fig. 6!

Nach dem Verfahren wurde der Schenkelhals 22 einer Hüftgelenk prothese (medizinisches Implantat) einer Oberflächenbehand lung unterzogen. Die Prothese bestand aus einer Titanlegie rung und hatte eine totale Länge von ca. 200 mm. Der Schenkel hals 22 hatte einen Durchmesser von 22 mm.

Als Strahlmittel wurde Quecksilber verwendet. Die Dichte von Quecksilber beträgt 13,6 g/cm³, die Schallgeschwindigkeit c 1400 m/s. Die Geschwindigkeit v, mit der die Flüssigkeits tropfen 18 auf die Substratoberfläche aufgeschleudert wurden, betrug ca. 300 m/s. Der Druck p _c errechnet sich daraus zu:

p _c = ρ · c · v = 13,6 · 1,4 · 3 · 10⁹ g cm/s² cm² = 57,12 · 10⁹ Dyn/cm² = 5712 MPa.

Die Strahldauer für 1 cm² Werkstückoberfläche betrug ca. 30 sec.

Ausführungsbeispiel 4

Siehe Fig. 7 und 8!

Die Tragfläche eines Flugzeugs wurde gemäß Verfahren einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Dabei handelte es sich darum, eine bestehende Farblackschicht 24 vom darunterliegenden Sub strat 1 in Form einer hochfesten Aluminiumlegierung zu ent fernen und gleichzeitig die Substratoberfläche 2 zu verdichten, ohne diese durch Erosion oder Implantation von Fremdkörpern zu beschädigen oder zu verändern.

Als Strahlmittel wurde Wasser verwendet, das bei einer Dichte von 1,0 g/cm³ eine Schallgeschwindigkeit c von 1460 m/s auf weist. Die Geschwindigkeit v, mit der die Flüssigkeitstropfen 18 auf die Substratoberfläche 2 geschleudert wurden, betrug ca. 300 m/s. Der Druck p _c errechnet sich daraus zu:

p _c = ρ · c · v = 1,0 · 1,46 · 3 · 10⁹ g cm/s² cm² = 4,38 · 10⁹ Dyn/cm² = 438 MPa.

Die Strahldauer für einen cm² Werkstückoberfläche betrug ca. 20 sec, die Frequenz der Folge der Flüssigkeitstropfen ca. 25 Hz. Nach dem Strahlen war die Lackschicht 24 vollständig entfernt und die Substratoberfläche 2 noch in keiner Weise abgetragen.

Ausführungsbeispiel 5

Siehe Fig. 9!

Ein aus Spezialstahl bestehender geschweißter Behälter für eine Reaktoranlage wurde gemäß Verfahren einer Oberflächen behandlung unterzogen. Es handelte sich darum, die mechanischen Eigenschaften von im Innern liegenden Schweißnähten durch Kaltverformung zu verbessern. Die durch Schweißung verbunde nen Werkstücke 26 wiesen in der Nähe der Schweißnaht 27 sowie diese selbst eine Zone 28 der Zugspannungen in der Substrat oberfläche auf. Aus konstruktiven und betrieblichen Gründen mußte eine nachträgliche Wärmebehandlung ausgeschlossen werden. Es bot sich daher nur die Methode der Kaltverfestigung der besagten Oberflächenzone an.

Kugelstrahlen schied zum Vornherein aus, da keine Garantie über die vollständige Entfernung des Strahlmittels abgegeben werden konnte. Deshalb bot sich das vorliegende Verfahren an.

Als Stahlmittel wurde Wasser aus dem Reaktor verwendet, das bei einer Dichte ρ von 1,0 g/cm² eine Schallgeschwindigkeit c von 1460 m/s aufweist. Die Geschwindigkeit v, mit der die Flüssigkeitstropfen 18 auf die Substratoberfläche 2 geschleudert wurden, betrug ca. 500 m/s. Der Druck p _c errechnet sich daraus zu:

p _c = ρ · c · v = 1,0 · 1,46 · 5 · 10⁹ g cm/s² cm² = 7,3 · 10⁹ Dyn/cm² = 730 MPa.

Die Strahldauer für 1 cm² Werkstückoberfläche betrug ca. 50 sec, die Frequenz der Folge der Flüssigkeitstropfen ca. 50 Hz. Durch das Strahlen wurden Zunder- und Rostschichten entfernt und Druckeigenspannungen in die Oberflächenschicht eingebracht, welche eine Erhöhung der Schwingungsfestigkeit und der Spannungs rißkorrosionsbeständigkeit zur Folge hatten. Das Verfahren läßt sich ganz allgemein zur Behandlung von geschweißten Bauteilen anwenden.

Die Vorteile des Verfahrens speziell für medizinische Implantate bestehen in der Erzielung höherer Dauerfestigkeit für Werkstücke beschränkter Abmessungen (dünner Schenkelhals 22) und dem gegenüber Kugelstrahlen mit Stahl- oder Glaskugeln erhöhten Korrosionswiderstand der Oberfläche gegen Körpersäfte, da letztere nicht durch eingedrungene Fremdpartikel aufgerauht und chemisch beeinträchtigt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Das Kaltverformen der Oberflächenzone eines Substrats 1 (Werk stücks 15) und das Einbringen von Druckeigenspannungen in die Oberflächenzone (Substratoberfläche 2) erfolgt durch Auf schleudern eines Materiestrahls eines aus einer Flüssigkeit bestehenden Strahlmittels in Form einer Reihe diskreter Flüssig keitstropfen (3; 18). Das Strahlmittel besteht aus einem bei Raumtemperatur flüssigen anorganischen oder organischen Stoff, aus Wasser oder einem Mineralöl, aus Quecksilber oder einem bei Raumtemperatur festen metallischen Stoff (Wood′sches Metall), welcher bei einer über seinem Schmelzpunkt liegenden Temperatur verwendet wird. Die diskreten Tropfen (3; 18) haben einen Durchmesser von 0,2 bis 3 mm und deren Geschwindigkeit beträgt 50 bis 1000 m/s bei einer Frequenz von 25 bis 50 Hz.

Die Vorteile des Verfahrens bestehen in der genauen Dosierungs möglichkeit des Grades der Oberflächenbehandlung, der Vermei dung jeglicher Zerstörung der Oberfläche, der Vermeidung uner wünschter Implantationen von schädlichen Strahlpartikeln, der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und der Sauberkeit bezüg lich Strahlmittel und Werkstück. Das flüssige Strahlmittel läßt sich zudem auf einfache Weise in einem geschlossenen Kreislauf führen.

Claims

1. Verfahren zum Kaltverformen der Oberflächenzone eines Werk stücks (1; 15) und zum Einbringen von Druckeigenspannungen in die Oberflächenzone durch Aufprallen eines Materiestrahls auf die Oberfläche (2) des Werkstücks (1; 15), dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel aus einer Flüssigkeit besteht, die in Form einer Reihe diskreter Tropfen (3; 18) auf die Oberfläche (2) des Werkstücks (1; 15) geschleudert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel aus einem bei Raumtemperatur flüssigen anorganischen oder organischen Stoff besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel Wasser oder ein Mineralöl ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel Quecksilber ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel aus einem bei Raumtemperatur festen metal lischen Stoff besteht, welcher bei einer über seinem Schmelz punkt liegenden Temperatur als Folge von Einzeltropfen (3; 18) auf die Oberfläche des Werkstücks (1; 15) geschleu dert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel Wood′sches Metall ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel in Form diskreter Tropfen (3; 18) von 0,2 bis 3 mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 1000 m/s bei einer Frequenz von 25 bis 50 Hz auf die Oberfläche (2) des Werkstücks (1; 15) geschleudert wird.