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Die
Erfindung bezieht sich auf Laserstoßhämmern (LSP von Laser Shock
Peening) und insbesondere auf ein Verfahren zum Einstellen und Steuern
der Strömung
von Wasser oder eines anderen Einschlussmediums über die lasergestoßene Oberfläche von
dem Werkstück
während
eines Laserstoßhämmerverfahrens.
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Laserstoßhämmern oder
Laserstoßbearbeiten,
wie es auch bezeichnet wird, ist ein Verfahren zum Erzeugen eines
Bereiches von tiefen restlichen Druckbe-Klauselungen, die durch Laserstoßhämmern einer
Oberfläche
von einem Werkstück
erteilt werden. Laserstoßhämmern verwendet üblicherweise
einen oder mehrere Strahlungspulse aus einem gepulsten Hochleistungslaser,
um eine intensive Stoßfläche an der
Oberfläche
von einem Werkstück zu
erzeugen ähnlich
den Verfahren, die in dem US-Patent 3,850,698 mit der Bezeichnung "Altering Material
Properties"; US-Patent
4,401,477 mit der Bezeichnung "Laser
Shock Processing" und
US-Patent 5,131,957 mit der Bezeichnung "Material Properties" beschrieben sind. Laserstoßhämmern, wie
es in der Technik und hier verstanden wird, bedeutet die Verwendung
eines gepulsten Laserstrahls aus einer Laserstrahlquelle, um eine
starke lokalisierte Druckkraft auf einem Abschnitt von einer Oberfläche zu erzeugen,
indem eine explosive Kraft an dem Aufprallpunkt von dem Laserstrahl
erzeugt wird durch die augenblickliche Abtragung oder Verdampfung
von einer dünnen
Schicht von dieser Oberfläche
oder eines Überzuges
bzw. einer Beschichtung (wie beispielsweise ein Band oder ein Anstrich)
auf dieser Oberfläche.
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Laserstoßhämmern ist
für viele
Anwendungen auf dem Gebiet von Gasturbinentriebwerken entwickelt
worden, von denen einige in den folgenden US-Patentschriften beschrieben sind: 5,756,965
mit der Bezeichnung "On
The Fly Laser Shock Peening"; 5,591,009
mit der Bezeichnung "Laser
shock peened gas turbine engine fan blade edges"; 5,569,018 mit der Bezeichnung "Technique to prevent
or divert cracks";
5,531,570 mit der Bezeichnung "Distortion control
for laser shock peened gas turbine engine compressor blade edges"; 5,492,447 mit der
Bezeichnung "Laser
shock peened rotor components for turbomachinery"; 5,674,329 mit der Bezeichnung "Adhesive tape covered
laser shock peening";
und 5,674,328 mit der Bezeichnung "Dry tape covered laser shock peening", wobei alle auf
die vorliegende Rechtsnachfolgerin übertragen sind.
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Laserhämmern bzw.
Laserpeening ist verwendet worden, um eine durch Druck beKlauselte Schutzschicht
an der äußeren Oberfläche von
einem Werkstück
zu erzeugen, von der bekannt ist, daß sie die Beständigkeit
des Werkstückes
gegenüber
Ermüdungsbruch
beträchtlich
erhöht,
wie es in dem US-Patent 4,937,421 mit der Bezeichnung "Laser Peening System
and Method" beschrieben
ist. Diese Verfahren verwenden üblicherweise
einen Wasservorhang, der über
das Werkstück
geleitet wird, oder irgendein anderes Verfahren, um ein Plasmaeinschlussmedium
zu bilden. Dieses Medium ermöglicht,
dass das Plasma schnell Stoßwellendrucke
erzielt, die die plastische Deformation und zugeordnete RestbeKlauselungsmuster
erzeugen, die den LSP Effekt bilden. Der Wasservorhang sorgt für ein Einschlussmedium,
um die im Prozess erzeugten Stoßwellen
einzuschließen
und in die Masse des Materials von einer laserstoßgehämmerten
Komponente zurück
zu richten, um die vorteilhaften DruckrestbeKlauselungen zu erzeugen.
Dieses Einschlussmedium dient auch als ein Träger, um im Prozess erzeugte
Schmutzteilchen und irgendwelche unbenutzte Laserstrahlenergie abzuführen. Wasser
ist ein ideales Einschlussmedium weil es gegenüber der Wellenlänge des
ND:YAG Strahls durchlässig
und in der Produktion leicht zu implementieren ist. Der Wasservorhand
sollte in einem kontinuierlichen Kontakt mit der Oberfläche von
dem Werkstück
oder dem laserstoßgehämmerten
Teil und auf einer minimalen vorbestimmten Dicke oder in einem Dickenbereich
gehalten werden. Der Wasservorhand muss häufig auf einer Tiefe von etwa
0,5mm bzw. 0,02 Zoll gehalten werden.
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Der
Stand der Technik sieht vor, dass das Einschlussmedium über einen
Videomonitor konstant überwacht
wird. Dies erfordert die volle Aufmerksamkeit der Bedienungsperson
und liefert keine Dicken-Messdaten.
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Die
Erfindung stellt Verfahren zum Einstellen einer Laser-transparenten
Einschlussmediumdüse während des
Laserstoßhämmerns bereit,
wie sie in den unabhängigen
Ansprüchen
1, 4 und 8 definiert sind.
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Ein
Verfahren zum Einstellen einer Laser-transparenten Einschlussmediumdüse zum Leiten
eines Einschlussmediums während
des Laserstoßhämmerns von
einem Werkstück
enthält
die folgenden Schritte für
wenigstens einen Punkt auf einer Korrelationsfläche von einem Teststück in Bezug
auf ein Pflaster des Werkstückes,
das laserstoßgehämmert werden
soll: Schritt A) Leiten eines Einschlussmediums und Einstellen der
Strömungsrate
des Einschlussmediums durch die Einschlussmediumdüse hindurch;
Schritt B) Positionieren der Düse
zum Leiten des Einschlussmediums durch die Düse und auf die Korrelationsfläche; und
Schritt C) Messen der Schichtdicke des Einschlussmediums auf der
Korrelationsfläche
unter Verwendung eines Ultraschallwandlers, der an einer Seite des
Teststückes
gegenüber
derjenigen der Korrelationsfläche
befestigt ist. Der Ultraschallwandler ist an einer Seite von dem Teststück gegenüber derjenigen
der Korrelationsfläche
befestigt. Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet das Werkstück als das Teststück, und
die Korrelationsfläche
ist eine erste Laserstoß-Hämmerfläche auf
einer ersten Seite des Werkstückes.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
enthält
ferner einen Schritt D), bei dem die gemessene und aufgezeichnete
Dicke der Einschlussmediumschicht aus dem Schritt C) mit einem vorbestimmten
Wert oder Wertebereich für
die Dicke der Einschlussmediumschicht verglichen wird, und einen
Schritt E), bei dem ermittelt wird, ob die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
werden soll oder mit dem Laserstoßhämmern des Werkstückes mit
der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition,
die im Schritt A) eingestellt sind, auf der Basis des Vergleiches
im Schritt D) fortgesetzt werden soll. Wenn es gefordert wird, dann
wird im Schritt F) ein Rücksetzen
von der Strömungsrate des
Einschlussmediums und/oder der Düsenposition und
ein Wiederholen der Schritte C), D) und E) verwendet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung fordert die Ausführung
der Schritte B) und C) für
mehrere Punkte auf dem Pflaster des Werkstückes, das laserstoßgehämmert werden
soll, und im Schritt D) ein Vergleichen der gemessenen und aufgezeichneten Dicke
der Einschlussmediumschicht für
jeden der Punkte aus dem Schritt C) mit dem vorbestimmten Wert oder
Wertebereich für
die Dicke der Einschlussmediumschicht. Dann wird Schritt E) ausgeführt um zu
ermitteln, ob die Einschlussmedium-Strömungsrate und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
werden oder mit dem Laserstoßhämmern des
Werkstückes mit
der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition,
die im Schritt A) eingestellt sind, auf der Basis des Vergleiches
im Schritt D) fortgefahren werden soll. Dann wird, wenn es gefordert
wird, ein Schritt F) ausgeführt,
bei dem die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder Düsenposition
rückgesetzt
und die Schritte C), D) und E) wiederholt werden.
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Das
Verfahren wird vorzugsweise in einem Laserstoß-Hämmersystem ausgeführt, das
wenigstens eine feste Laserstrahlquelle zum Laserstoßhämmern und
einen steuerbaren ersten Manipulator zum Halten des Werkstückes aufweist.
Zwischen den Schritten A) und B) wird eine Werkstücklage und/oder
Werkstückposition
durch den Manipulator eingestellt, um die Werkstücklage und die Werkstückposition
während
des Laserstoßhämmerns des Werkstückes anzupassen.
Das Einstellen und Rückstellen
der Düsenposition
wird unter Verwendung eines steuerbaren zweiten Manipulators gemacht,
der die Düse
hält.
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Zum
doppelseitigen Laserstoßhämmern sind die
Schritte A) bis E) ein erster Satz von Schritten, und das Verfahren
enthält
ferner die Ausführung
eines zweiten Satzes der Schritte A) bis E) auf einer zweiten Laserstoß-Hämmerfläche von
dem Werkstück
auf einer zweiten Seite des Werkstückes gegenüber der ersten Laserstoß-Hämmerfläche für die erste
Seite, nachdem die Schritte A) bis E) auf der ersten Laserstoß-Hämmerfläche ausgeführt sind.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel
stellt die Ausführung
des Verfahrens auf eine Gasturbinentriebwerkskomponente bereit,
die einen stromlinienförmigen Abschnitt,
wie beispielsweise eine Turbinen-, Verdichter- oder Fanschaufel
mit einer Vorderkante und einer Hinterkante aufweist. Die Seiten
sind konvexe Saug- und konkave Druckseiten von dem stromlinienförmigen Abschnitt,
und das Pflasster ist entlang einer der Kanten angeordnet. In einem
Ausführungsbeispiel
ist ein akustisches Epoxid-Kopplungsmaterial zwischen dem Ultraschallwandler
und dem stromlinienförmigen
Abschnitt angeordnet.
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In
einem noch anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird das Verfahren verwendet, um einen Plan von Düsenlagen-
und Düsenpositionseinstellungen
für jeden
der Punkte zu berechnen, um eine vorbestimmte Dicke des Einschlussmediums über jedem
der Punkte bereitzustellen und dann das Werkstück laserstoßzuhämmern, indem ein Laserstrahlpuls
aus einer Laserstoß-Hämmereinrichtung auf
jeden der Punkte zu zünden,
während
das Einschlussmedium über
die Punkte geleitet wird. Die Düsenlage
und Düsenposition
werden gemäß dem Plan für jeden
der Punkte während
des Laserstoßhämmerns vor
jedem Zünden
eingestellt, für
das der Plan eine Änderung
in der Düsenlage
und/oder Düsenposition
fordert.
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung sind zahlreich und umfassen
eine Verringerung der Kosten, Zeit, Manpower und Komplexität beim Ausführen der
Einstellung des Einschlussmediums und der Wasservorhangdüse und beim
Ausführen
von Qualitätssicherungstests
des Einschlussmediums oder der Wasservorhangdüse während der Laserstoß-Hämmerverfahren.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie für eine Qualitätssteuerung
während
des Verfahrens sorgt, die die Ausführung von Qualitätssicherungstests
der Wasservorhangdicke während
der Laserstoß-Hämmerverfahren
an den tatsächlichen
Produktteilen und am Ort des Verfahrens und in Realzeit in Bezug
auf die Bearbeitung gestattet. Die Erfindung kann helfen, die Ausschaltzeit
stark zu verkürzen,
um Qualitätssicherungstests
während
des Laserstoßhämmerns auszuführen.
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Die
Erfindung stellt ein genaueres Verfahren zum Einstellen und Steuern
des Einschlussmediums bereit. Die zusätzliche Genauigkeit hilft,
die Nachbearbeitung für
Teile zu reduzieren oder zu eliminieren, was kleine Kurzzeitermüdungs (HCF
von High Cycle Fatique)-Testergebnisse zur Folge haben kann aufgrund
kleiner oder unzureichender Dicke des Einschlussmediums während des
Laserstoßhämmerns. Die
Erfindung stellt auch einen Monitor für Daten zwischen Strömungsrate
und Düsenposition
und -lage bereit, was eine Korrelation der Dicke der Einschlussschicht
gestattet, die durch Ultraschalltest des Mediums auf dem Teil gemessen
wird. Dies gestattet wiederum eine Überwachung von Strömungsratendaten während des
Laserstoßhämmerns während des
Zündens
der Laserstrahlen, um für
eine Realzeit-Qualitätssicherungsüberwachung
an Ort und Stelle des Laserstoßhämmerverfahrens
bereitzustellen.
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Die
vorgenannten Aspekte und andere Merkmale der Erfindung werden in
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
erläutert,
wobei:
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1 eine
schematische Darstellung von einer Schaufel ist, die in einem Laserstoß-Hämmersystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung angebracht ist;
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2 eine
perspektivische Darstellung von einer Wasserdüse ist, die eingestellt ist,
um Wasser auf ein Pflaster der Schaufel in 1 zu richten,
die laserstoßgehämmert werden
soll;
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3 eine
Seitenansicht ist, die eine so eingestellte Düsenlage darstellt, dass Wasser
auf ein Pflaster auf der konkaven Seite der Schaufel in 2 geleitet
wird;
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4 eine
Draufsicht ist, die eine so eingestellte Düse darstellt, um Wasser auf
ein Pflaster auf der konkaven Seite der Schaufel in 3 zu
richten;
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5 eine
schematische Darstellung von einem Ausführungsbeispiel von einem System
zum Messen der Dicke des Wasservorhangs ist, der durch die Düse in den 1–4 geleitet
wird;
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6 eine
schematische Ansicht von dem Pflaster und den Orten der Laserstoß-Hämmerflecken
auf dem Pflaster in 3 ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht von der Fanschaufel in 1 ist;
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8 eine
Querschnittsansicht von der Fanschaufel nach einem Schnitt entlang
der Linie 8–8
in 7 ist;
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9 eine
perspektivische Ansicht von einer gekerbten Fanschaufel ist, die
in dem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens gemäß der Erfindung
verwendet ist;
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10 ein
Fließbild
ist, das die Schritte A bis F von einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeigt.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung von einem Laserstoß-Hämmersystem
dargestellt, das zur Laserstoß-Hämmerproduktion
und zum Testen von Werkstücken
verwendet wird, wie beispielsweise der Schaufel 108, die
einen stromlinienförmigen
Abschnitt 134 mit einem Pflaster 145 aufweist, das
laserstoßgehämmert werden
soll. Die Schaufel 108 ist in einer Halterung 15 angebracht,
die an einem ersten numerisch gesteuerten (CNC) Fünf-Achsen-Computer-Manipulator 127 befestigt
ist, von dem einer kommerziell von der Huffman Corporation im Handel
erhältlich
ist, die ein Büro
in der 1050 Huffman Way, Clover, SC 29710, hat. Die fünf Bewegungsachsen,
die in dem Ausführungsbeispiel
dargestellt sind, sind übliche
Translationsachsen X, Y und Z und übliche erste, zweite und dritte
Drehachsen A, B bzw. C, die in der CNC Bearbeitung allgemein bekannt
sind. Der erste Manipulator 127 wird dazu verwendet, die
Schaufel kontinuierlich zu bewegen und zu positionieren, um für ein Laserstoßhämmern "im Fluge" gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zu sorgen. Das Laserstoßhämmern wird in einem von vielen
verschiedenen Wegen ausgeführt, wobei
ein Anstrich oder Band als ein Abtragungsmedium verwendet wird (siehe
insbesondere US-Patent 5,674,329 mit der Bezeichnung "Adhesive Tape Covered
Laser Shock Peening").
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Gemäß den 3, 7 und 8 haben die
konvexen Saug- und konkaven Druckseiten 148 bzw. 146 des
stromlinienförmigen
Abschnittes 134 erste und zweite Laserstoß-Hämmerflächen 154 bzw. 155 innerhalb
des Pflasters 145 auf gegenüberliegenden Seiten der Schaufel 108.
Die ersten und zweiten Laserstoß-Hämmerflächen 154 bzw. 155 sind
mit einem Abtragungsüberzug überdeckt,
wie beispielsweise einem Anstrich oder Klebeband, um eine beschichtete
Oberfläche
zu bilden, wie es in den US-Patenten 5,674,329 und 5,674,328 beschrieben ist.
Der Anstrich und das Band bilden ein Abtragungsmedium, über dem
ein klares Einschlussmedium angeordnet ist, das üblicherweise ein klarer Fluidvorhang
ist, wie beispielsweise eine Strömung
von Wasser 121 in 1.
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Die
Schaufel 108 wird während
des Laserstoß-Hämmerverfahrens
kontinuierlich bewegt, während
das Laserstoß-Hämmersystem 10 verwendet wird,
um kontinuierlich stationäre
Hochleistungs-Laserstrahlen 102 durch den Vorhang von strömendem Wasser 121 hindurch
auf die beschichteten ersten und zweiten Laserstoß-Hämmerflächen 154 und 155 zu
zünden,
die im Abstand angeordnete Laserstoß-Hämmerflecken 158 bilden.
Wie ferner in 2 dargestellt ist, wird der
Wasservorhang 121 durch eine Wasserdüse 123 am Ende einer
Wasserleitung 119 geliefert, die mit einer Wasserversorgungsleitung 120 verbunden
ist. Wie ferner in 5 dargestellt ist, stellt die
vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit zum Einstellen und Überwachen
einer Dicke T (üblicherweise
etwa 0,5 mm bzw. etwa 0,02 Zoll) des Vorhangs von fließendem Wasser 121 unter
Verwendung eines Ultraschallwandlers 20, die während des Einstellverfahrens
durch ein Oszilloskop oder einen Computer 17 überwacht
wird, der verwendet wird, um Dickenmessungen aus dem Wandler zu
berechnen und Ergebnisse während
des Einstellens auf einem Computer-Display oder -Monitor 19 bildlich
darzustellen. Das vorliegende Verfahren misst auch die Wasserströmungsgeschwindigkeit
des Vorhangs aus fließendem
Wasser 121, wobei eine Messvorrichtung 22 verwendet
wird, die mit dem Computer 17 und/oder einer Steuerung 24 verbunden
ist und von dieser verwendet wird, um das Laserstoß- Hämmersystem 10 zu überwachen
und/oder zu steuern. Ein Strömungsventil 26 in
der Wasserversorgungsleitung 120 wird verwendet, um die
Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers durch die Düse 123 zu
steuern. Optional wird die Steuerung 24 verwendet, um das
Strömungsventil 26,
wie es in 1 dargestellt ist, zu steuern
und die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers durch das Ventil und die Düse 123 einzustellen.
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Das
Verfahren zum Einstellen der Düse 123 für das transparente
bzw. durchlässige
Einschlussmedium zum Leiten des Einschlussmediums, das als der Vorhang
von strömendem
Wasser 121 während des
Laserstoßhämmerns des
Werkstückes
oder der Schaufel 108 dargestellt ist, enthält Schritte
A) bis F), wie sie in dem Fließbild
in 10 dargestellt sind. Das Verfahren wird für wenigstens
einen Punkt ausgeführt,
der in 3 als ein Mittelpunkt A von einem der Laserstoß-Hämmerflecken 158 dargestellt
ist, auf einer Korrelationsfläche
von einem Teststück
in Bezug auf ein Pflaster des Werkstückes, das laserstoßgehämmert werden
soll. Obwohl Teststücke
andere Objekte als ein tatsächliches
Werkstück
sein können, wie
beispielsweise ein ebener oder geformter Kontrollabschnitt, ist
es bevorzugt, die tatsächlichen Werkstücke zu benutzen
für eine
bessere Genauigkeit und besser übereinstimmende
Ergebnisse, und die Korrelationsfläche ist eine der ersten und
zweiten Laserstoß-Hämmerflächen 154 und 155.
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Schritt
A enthält
das Starten und Einstellen der Strömungsrate des Einschlussmediums
durch die Einschlussmediumdüse 123.
Die Strömungsrate wird
gemessen unter Verwendung der Messvorrichtung 22, die mit
dem Computer 17 und/oder der Steuerung 24 verbunden
ist und durch diese überwacht wird.
Ferner enthält
gemäß den 2, 3 und 4 Schritt
B das Positionieren der Düse 123,
um das Einschlussmedium (Wasser) nach unten und in Richtung auf
den stromlinienförmigen
Abschnitt 134 in einer Strömung 135 zu richten,
um einen Wasserflecken 129 auf einer der ersten und zweiten
Laserstoß-Hämmerflächen 154 und 155 zu
treffen. Wo die Strömung 125 die
den Wasserflecken 129 bildende Laserstoß-Hämmerfläche trifft und unter welchem Winkel
relativ zu dem Laserstoß-Hämmerflecken 128,
sind wichtige Parameter zum Ausbilden eines gleichförmigen Vorhanges
von strömendem
Wasser 121 mit einer richtigen Dicke T. 2 ist
eine perspektivische Ansicht von der konvexen Saugseite 148, die
die Position und Lage der Düse 123 darstellt.
Die Düsenposition
enthält
den Ort eines Düsenauslasses 125 der
Düse 123 und
die Lage oder Winkelorientierung der Düse in Bezug auf den Mittelpunkt
A und die laserstoßgehämmerten
Oberflächen 154 und 155. Die
Wasserdüse 123 und
die Wasserleitung 119 sind einstellbar und können manuell
oder automatisch eingestellt werden, wobei ein zweiter optionaler
Manipulator 18 verwendet wird, der durch die Steuerung 24 gesteuert
werden kann, wie es in 5 dargestellt ist.
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Die
Position und Lage der Düse 123 sind
für die
konkave Druckseite 146 des stromlinienförmigen Abschnittes 134 in
den 3 und 4 dargestellt. Der Ort ist gemessen
in ersten, zweiten und dritten Abständen D1, D2 bzw. D3 in Richtungen
entlang senkrechten ersten, zweiten und dritten Achsen X1, Y1 bzw.
Z1 und wobei die erste Achse X1 von einer Basis 149 des
stromlinienförmigen
Abschnittes 134 gemessen und parallel zur Vorderkante LE
ist und die zweite Achse Y1 in einer Ebene der Basis und der Vorderkante
ist. Ein Ursprung 50 liegt an einem Schnittpunkt von der
Basis und der Vorderkante LE. Die Lage der Düse 123 ist durch die
Winkelorientierung von der Strömung 135 und
ersten, zweiten und dritten Winkeln A1, A2 bzw. A3 zwischen der
Strömung 135 und
den ersten, zweiten und dritten Achsen X1, Y1 bzw. Z1 dargestellt.
Die ersten, zweiten und dritten Abstände D1, D2 und D3 und die ersten, zweiten
und dritten Winkel A1, A2 und A3 werden durch experimentelle oder
empirische oder halbempirische Verfahren ermittelt.
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Ein
guter Wasserfleckenabstand WD1 zwischen dem Wasserflecken 129 und
jedem der zugeordneten laserstoßgehämmerten
kreisförmigen
Flecken 158 kann durch Experiment ermittelt werden, um
für eine
gleichförmige
Wasserströmung
und auch eine richtige Dicke T des Vorhangs von strömendem Wasser 121 über jedem
der zugeordneten Laserstoß-Hämmerflecken
zu sorgen.
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Wie
in 5 dargestellt ist, können die Düsenposition und -lage manuell
eingestellt werden und während
des Laserstoß-Hämmervorgangs
für jede Schaufel 108 die
gleichen bleiben. Eine manuell einstellbare Wasserleitung 119,
wie beispielsweise ein 1/4 Zoll modularer Schlauch der Loc-Line
Marke, wird verwendet, um die Wasserströmung 135 zu richten und
zu positionieren. Die Düsenposition
und -lage werden eingestellt, und die Gleichförmigkeit der Wasserströmung des
Vorhangs von strömendem
Wasser 121 wird unter Verwendung eines Laser-Zeigers 160 geprüft, damit
ein He-Ne-Strahlungsbündel 103 aus einem
Spiegel 107 entlang der gleichen Bahn scheint wie Laserstrahlen 102 in 1.
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Schritt
C wird ausgeführt,
nachdem ein guter gleichförmiger
Vorhang von strömendem
Wasser 121 ausgebildet ist. Schritt C enthält ein Messen
und Aufzeichnen der Schichtdicke T des Einschlussmediums auf der
Korrelationsfläche,
dargestellt als die erste Laserstoß-Hämmerfläche 154, unter Verwendung des
Ultraschallwandlers 20. Der Ultraschallwandler 20 wird
an einer Seite des Teststückes
gegenüber derjenigen
der Korrelationsfläche
befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist das Werkstück
das Teststück,
und die Korrelationsfläche
ist eine erste Laserstoß-Hämmerfläche 154 auf
der ersten oder konkaven Druckseite 146, und der Ultraschallwandler 20 ist
an der konvexen Saugseite 148 von dem stromlinienförmigen Abschnitt 134 der
Schaufel 108 befestigt. Eine Schicht aus akustischem Epoxid-Kopplungsmaterial 175 wird
verwendet, um den Ultraschallwandler 20 akustisch mit der konvexen
Saugseite 148 des stromlinienförmigen Abschnittes 134 zu
koppeln und mechanisch daran zu befestigen. Ein Typ des Epoxidmaterials,
das verwendet worden ist, ist ein 5 Minuten Epoxid, das von Devcon
hergestellt wird. Der Ultraschallwandler wird später entfernt und das getrocknete
Epoxid wird abgeschabt. Die Verwendung eines derartigen Materials
sorgt für
ein kontinuierliches akustisches Medium, um eine ebene Kontaktfläche des
Wandlers zu gestatten, um Ultraschallwellen zwischen dem stromlinienförmigen Abschnitt
und dem Wandler zu senden und zu empfangen, obwohl kein direkter
Kontakt zwischen den zwei besteht.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
einen Schritt D, der die gemessene Schichtdicke T des Einschlussmediums
aus dem Schritt C mit einem vorbestimmten Wert oder Wertebereich
für die
Schichtdicke des Einschlussmediums vergleicht. Hieran schließt sich
ein Schritt E an, der ermittelt, ob die Einschlussmedium-Strömungsrate und/oder
die Düsenposition
zurückgesetzt
werden soll oder das Laserstoßhämmern des
Werkstückes mit
der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition,
die im Schritt A eingestellt sind, auf der Basis des Vergleiches
im Schritt D fortgefahren werden soll. Bei Aufforderung wird Schritt
F ausgeführt,
der ein Rücksetzen
der Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder Düsenposition
und ein Wiederholen der Schritte C, D und E fordert.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung fordert die Ausführung
der Schritte B und C für
mehrere Punkte (zwei oder mehr), wie beispielsweise die Mittelpunkte
A von einigen oder allen Laserstoß-Hämmerflecken 158 auf
dem Pflaster 145 von dem Werkstück oder der Schaufel 108,
die laserstoßgehämmert werden
soll. 6 stellt fünf
Reihen der sich überlappenden
Laserstoß-Hämmerflecken 158 dar, die
mit 101-112, 201–212, 301–312, 401–411 und 501–511 bezeichnet
sind. Mit ungeraden und geraden Zahlen bezeichnete Laserstoß-Hämmerflecken 158 sind
auf unterschiedlichen Durchläufen
laserstoßgehämmert, und
das Pflaster 145 kann zwischen den Durchläufen neu
beschichtet sein. Nicht gezeigt sind überlappende Reihen von Laserstoßflecken 158 zwischen
den vier Reihen der sich überlappenden Laserstoß-Hämmerflecken 158, die
mit 101–112, 201–212, 301–312, 401–411 und 501–511 bezeichnet
sind. Benachbarte Reihen von sich überlappenden Laserstoß-Hämmerflecken 158 und
benachbarte sich überlappende
Laserstoß-Hämmerflecken
haben üblicherweise
eine Überlappung
von etwa 30%, und die Laserstoß-Hämmerflecken
haben üblicherweise etwa
0,25 Zoll.
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Im
Schritt D wird die gemessene und aufgezeichnete Schichtdicke T des
Einschlussmediums für jeden
der Punkte aus dem Schritt C mit dem vorbestimmten Wert oder Wertebereich
für die
Einschlussmedium-Schichtdicke verglichen. Der Schritt E wird ausgeführt um zu
ermitteln, ob die Einschlussmedium-Strömungsrate und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
werden soll oder mit dem Laserstoßhämmern des Werkstückes mit
der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition,
die im Schritt A eingestellt sind, auf der Basis des Vergleiches
im Schritt D fortgefahren werden soll. Dann wird, wenn es gefordert
wird, ein Schritt F ausgeführt,
der die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rücksetzt
und die Schritte C, D und E wiederholt.
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Für ein gleichzeitiges
doppelseitiges Laserstoßhämmern werden
die Schritte A bis E für
die ersten und zweiten Laserstoß-Hämmerflechen 154 und 155 ausgeführt. Das
Ausführungsbeispiel
stellt ein Ausführen
des Verfahrens für
eine Gasturbinentriebwerks-Schaufelkomponente mit einem stromlinienförmigen Abschnitt
dar, wie beispielsweise eine Turbinen-, Verdichter- oder Fanschaufel
mit einer Vorder- und Hinterkante. Andere Typen von Werkstücken können das
erfin dungsgemäße Verfahren ebenfalls
verwenden und enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein, stromlinienförmige Abschnitte
von Schaufeln.
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In
einem noch anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird das Verfahren verwendet, um einen Plan von Düsenlagen-
und Düsenpositionseinstellungen
für jeden
der Punkte zu berechnen, um eine vorbestimmte Einschlussmediumdicke über jedem
der Punkte bereitzustellen und dann das Werkstück laserstoßzuhämmern, indem ein Laserstrahlpuls
aus einer Laserstoß-Hämmereinrichtung
auf jeden der Punkte gezündet
wird, während
das Einschlussmedium über
die Punkte geleitet wird. Die Düsenlage
und die Düsenposition
werden gemäß dem Plan
für jeden
der Punkte während
des Laserstoßhämmerns für jede Zündung eingestellt,
für die
der Plan eine Änderung
in der Düsenlage
und/oder Düsenposition
fordert.
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Gemäß den 7 und 8 enthält die Schaufel 108 einen
stromlinienförmigen
Abschnitt 134, der sich von einer Schaufelplattform 136 radial nach
außen
zu einer Schaufelspitze 138 erstreckt. Die Schaufel 108 weist
einen Fußabschnitt 140 auf, der
sich von der Plattform 136 radial nach innen zu einem radial
inneren Ende 137 von dem Fußabschnitt 140 erstreckt.
An dem radial inneren Ende 137 von dem Fußabschnitt 140 befindet
sich ein Schaufelfuß 142,
der durch einen Schaufelschaft 144 mit der Plattform 136 verbunden
ist. Der stromlinienförmige
Abschnitt 134 verläuft
in der Sehnenrichtung zwischen einer Vorderkante LE und einer Hinterkante TE
des stromlinienförmigen
Abschnittes. Eine Sehne CH des stromlinienförmigen Abschnittes 134 ist
die Linie zwischen der Vorderkante LE und der Hinterkante TE an
jedem Querschnitt der Schaufel, wie es in 8 dargestellt
ist. Eine Druckseite 146 des stromlinienförmigen Abschnittes 134 ist
in der allgemeinen Drehrichtung gerichtet, wie es durch einen Pfeil
V angegeben ist, und eine Saugseite 148 befindet sich auf
der anderen Seite des stromlinienförmigen Abschnittes. Eine Mittellinie
ML ist im Allgemeinen in der Mitte zwischen den zwei Seiten in der
Sehnenrichtung angeordnet.
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Der
Vorderkantenabschnitt 150 der Schaufel 108 verläuft entlang
der Vorderkante LE des stromlinienförmigen Abschnittes 134 von
der Schaufelplattform 136 zur Schaufelspitze 138.
Der Vorderkantenabschnitt 150 weist eine vorbestimmte erste
Breite W auf derart, dass der Vorderkantenabschnitt 150 einen Bereich
um schließt,
wo Kerben und Risse sind, die entlang der Vorderkante des stromlinienförmigen Abschnittes 134 während des
Triebwerksbetriebes auftreten können.
Der stromlinienförmige
Abschnitt 134 ist einem signifikanten Zugspannungsfeld
aufgrund von Zentrifugalkräften
ausgesetzt, die durch die Schaufel 108 erzeugt werden,
die während
des Triebwerksbetriebs rotiert. Der stromlinienförmige Abschnitt 134 ist
auch Schwingungen ausgesetzt, die während des Triebwerksbetriebes
erzeugt werden, und die Kerben und Risse arbeiten als Kurzzeitermüdungs-Spannungssteigerer,
die zusätzliche
Spannungskonzentrationen um sie herum erzeugen.
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Um
Ermüdungsbruch
von Abschnitten der Schaufel entlang möglichen Risslinien entgegenzuwirken,
die sich aus den Kerben und Rissen entwickeln und aus diesen austreten,
wird das laserstoßgehämmerte Pflaster 145 entlang
einem Abschnitt der Vorderkante LE angeordnet, wo beginnende Kerben
und Risse einen Bruch der Schaufel aufgrund von Kurzzeitermüdung bewirken
können.
Das laserstoßgehämmerte Pflaster 145 wird
entlang einem Abschnitt von der Vorderkante LE angeordnet, wo ein Beispiel
von einer vorbestimmten ersten Bruchmoduslinie L für eine Fan-
oder Verdichterschaufel beginnen kann. Innerhalb des laserstoßgehämmerten Pflasters 145 werden
wenigstens eine und vorzugsweise sowohl die Druckseite 146 als
auch die Saugseite 148 gleichzeitig laserstoßgehämmert, um
erste und zweite, gegenüberliegend
angeordnete laserstoßgehämmerte Schaufelflächen 154 und 155 und einen
im vorbeKlauselten Schaufelbereich 156 bzw. 157 zu
bilden, der tiefe restliche DruckbeKlauselungen hat, die durch Laserstoßhämmern erteilt
sind und sich von den laserstoßgehämmerten
Oberflächen
in den stromlinienförmigen
Abschnitt 134 hinein erstrecken, wie es in 8 zu
sehen ist. Die im voraus beKlauselten Schaufelbereiche 156 und 157 sind
so dargestellt, dass sie sich nur entlang einem Teil von dem Vorderkantenabschnitt 150 erstrecken,
aber sie können
sich entlang der gesamten Vorderkante LE oder für einen längeren Abschnitt davon erstrecken, wenn
dies gewünscht
wird.
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Es
wird nun wieder auf 1 Bezug genommen; das Laserstoßhämmersystem 10 ist
so dargestellt, dass es einen üblichen
Generator 131 mit einem Oszillator, einem Vorverstärker und
einem Bündelteiler
aufweist, der das vorverstärkte
Laserstrahlbündel
in zwei optische Strahlsendekreise einspeist, die jeweils erste
und zweite Verstärker
haben. Eine Optik 35 enthält optische Elemente mit Spiegeln
und Linsen, die das Laserbündel 102 auf
die ersten und zweiten Laserstoß-Hämmerflächen 154 und 155 senden
und fokussieren (siehe US-Patent 5,756,965 und andere Laserstoßhämmer-Patente,
die oben bezüglich
weiterer Einzelheiten gelistet sind). Die Steuerung 24 wird
auch verwendet, um das Laserstoß-Hämmersystem 10 zu
modulieren und zu steuern, um die Laserbündel 102 auf die beschichteten ersten
und zweiten Laserstoß-Hämmerflächen 154 und 155 in
einer gesteuerten Weise und gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zu zünden, um
die Positionierung und die Lage der Düse 123 zu steuern.
Abgetragenes Beschichtungsmaterial wird durch den Vorhang des strömenden Wassers 121 ausgewaschen.
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Der
vorbestimmte Wert oder Bereich von Werten für die Schichtdicke des Einschlussmediums kann
auf vielen Wegen ermittelt werden. Ein Verfahren ist ein Kurzzeit-Ermüdungstesten
von einer Testversion des Werkstückes
oder der Schaufel. In 9 ist eine gekerbte Testschaufel 109 dargestellt,
die mit der Schaufel 108 einer tatsächlichen Produktion identisch
ist, wobei eine Kerbe 152 hinzugefügt ist, nachdem die Testschaufel 109 laserstoßgehämmert wurde,
um das Pflaster 145 zu formen. Während des Laserstoßhämmerns der
Testschaufel 109 wurden die Dicke T für jeden Test unter Verwendung
der Messvorrichtung 22 und Parameter bezüglich des Orts,
der Lage und der Position der Düse 123 und
zu dem Wasserflecken 129 gemessen und aufgezeichnet. Diese
Parameter werden während
verschiedener Tests geändert,
um unterschiedliche Dicken T zu erzielen. Die Testschaufel 109 wird
dann einer HCF Prüfung
unterzogen, bis sie für
jeden Test versagt. Aus diesen Tests wird eine Korrelation des HCF
Leistungsvermögens über der
Dicke T des Vorhangs von strömendem
Wasser 121 entwickelt und es wird der vorbestimmte Wert
oder der Bereich von Werten für die
Schichtdicke des Einschlussmediums entwickelt, der in den Verfahren
mit den Schritten A bis D und E und F zu verwenden ist.
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Die
HCF Prüfung
versetzt die gekerbte Testschaufel bei einer Frequenz in Schwingung,
die einen Bruch entlang der vorbestimmten ersten Moduslinie L der
Schaufel erzeugt. Die Korrelationstests werden vorzugsweise auf
die Größe der Kraft
basiert, die auf die Schaufel ausgeübt wird, um sie anzuregen und eine
Kurzzeitermüdung
zu bewirken. Sie wird dann auch mit der Strömungsrate des Vorhangs strömenden Wassers 121 korreliert,
wobei die Messvorrichtung 22 verwendet wird, die mit dem
Computer 17 verbunden und während des Einstellens zum Laserstoßhäm mern der
Testschaufeln 109 überwacht
wird. Die Korrelation der Strömungsraten-
zu HCF Daten können
dann während
des Laserstoßhämmerns von Werkstücken verwendet
werden, um das Laserstoß-Hämmersystem 10 zu überwachen
und/oder zu steuern, um für
die richtige Einschlussmedium-Schichtdicke zu sorgen und/oder Bedienungspersonen
zu warnen, dass die Strömungsrate
nicht akzeptabel ist. Die Messvorrichtung 22 kann eine Alarmvorrichtung
enthalten oder kann mit der Steuereinrichtung verbunden sein, die
einen Alarm ertönen oder
eine Warnnachricht abgeben kann, wenn die überwachte Strömungsrate
der Schichtdicke des Einschlussmediums nicht akzeptabel ist.
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Zur
Vollständigkeit
sind verschiedene Aspekte der Erfindung in den folgenden nummerierten Klauseln
angegeben:
- 1. Verfahren zum Einstellen einer
Laser-transparenten Einschlussmediumdüse (123) zum Leiten eines
Einschlussmediums (121) während des Laserstosshämmerns (LSP)
von einem Werkstück (108),
wobei das Verfahren die folgenden Schritte für wenigstens einen Punkt (A)
auf einer Korrelationsfläche
(154) von einem Teststück
in Bezug auf ein Pflaster (145) des Werkstückes (108),
das laserstossgehämmert
werden soll, enthält:
A)
Leiten des Einschlussmediums (121) und Einstellen der Strömungsrate
des Einschlussmediums durch die Einschlussmediumdüse (123)
hindurch,
B) Positionieren der Düse (123) zum Leiten
des Einschlussmediums (121) durch die Düse (123) und auf die
Korrelationsfläche
(154) und
C) Messen der Schichtdicke (T) des Einschlussmediums
auf der Korrelationsfläche
(154) unter Verwendung eines Ultraschallwandlers (20),
der an einer Seite (148) des Teststückes gegenüber derjenigen der Korrelationsfläche (154)
befestigt ist.
- 2. Verfahren nach Klausel 1, wobei das Teststück das Werkstück (108)
ist und die Korrelationsfläche
eine erste Laserstoss-Hämmerfläche (154) auf
einer ersten Seite des Werkstückes
(108) ist.
- 3. Verfahren nach Klausel 2, ferner enthaltend:
D) Vergleichen
der Schichtdicke (T) des Einschlussmediums im Schritt C) mit einem
vorbestimmten Wert oder Bereich von Werten für die Einschlussmedium-Schichtdicke (T)
und
E) Ermitteln ob die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
werden soll oder mit dem Laserstosshämmern (LSP) des Werkstückes (108)
mit der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition
fortgefahren werden soll, die im Schritt A) eingestellt sind, auf
der Basis des Vergleiches im Schritt D).
- 4. Verfahren nach Klausel 3, ferner den Schritt F) enthaltend,
in dem die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
und die Schritte C), D) und E) wiederholt werden.
- 5. Verfahren nach Klausel 2, wobei ferner die Schritte B) und
C) für
einen Mittelpunkt (A) von einem Flecken ausgeführt werden, der laserstossgehämmert werden
soll, auf dem Flecken (145) des Werkstückes (108).
- 6. Verfahren nach Klausel 2, wobei ferner die Schritte B) und
C) für
eine Anzahl von Mittelpunkten von einer entsprechenden Anzahl von
Flecken (158), die laserstossgehämmert werden sollen, auf dem
Pflaster (145) des Werkstückes (108) ausgeführt werden.
- 7. Verfahren nach Klausel 6, ferner enthaltend:
D) Vergleichen
der Schichtdicke (T) des Einschlussmediums im Schritt C) mit einem
vorbestimmten Wert oder Bereich von Werten für die Einschlussmedium-Schichtdicke (T)
und
E) Ermitteln ob die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
werden soll oder mit dem Laserstosshämmern (LSP) des Werkstückes (108)
mit der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition
fortgefahren werden soll, die im Schritt A) eingestellt sind, auf
der Basis des Vergleiches im Schritt D).
- 8. Verfahren nach Klausel 7, ferner den Schritt F) enthaltend,
in dem die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
und die Schritte C), D) und E) wiederholt werden.
- 9. Verfahren nach Klausel 7, wobei das Verfahren in
einem Laserstoss-Hämmersystem
(10) ausgeführt
wird, das wenigstens eines feststehende Laserstrahl(102)quelle
zum Laserstosshämmern (LSP)
und einen steuerbaren ersten Manipulator (127) aufweist,
der das Werkstück
(108) trägt,
und zwischen den Schritten A) und B) eine Werkstücklage und/oder Werkstückposition
durch den ersten Manipulator (127) eingestellt wird, um
die Werkstücklage
und Werkstückposition
während des
Laserstosshämmerns
(LSP) des Werkstückes
(108) anzupassen.
- 10. Verfahren nach Klausel 9, ferner den Schritt F) enthaltend,
in dem die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
und die Schritte C), D) und E) wiederholt werden.
- 11. Verfahren nach Klausel 9, wobei das Einstellen
und Rückstellen
der Düsenposition
unter Verwendung eines steuerbaren zweiten Manipulators (18)
erfolgt, der die Düse
(123) haltert.
- 12. Verfahren nach Klausel 7, wobei die Schritte A)
bis E) einen ersten Satz von Schritten bilden und das Verfahren
ferner die Ausführung
eines zweiten Satzes von Schritten A) bis E) auf einer zweiten Laserstoss-Hämmerfläche (155)
des Werkstückes
(108) auf einer zweiten Seite des Werkstückes (108)
gegenüber
der ersten Laserstoss-Hämmerfläche (154)
der ersten Seite aufweist, nachdem die Schritte A) bis E) auf der
ersten Laserstoss-Hämmerfläche (1540 ausgeführt sind.
- 13. Verfahren nach Klausel 12, wobei der erste und
zweite Satz von Schritten ferner einen Schritt F) aufweist, bei
dem
die Einschlussmedium-Strömungsrate und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
und die Schritte C), D) und E) in dem ersten und zweiten Satz von Schritten
wiederholt werden.
- 14. Verfahren nach Klausel 13, wobei das Verfahren
in einem Laserstoss-Hämmersystem
(10) ausgeführt
wird, das wenigstens eines feststehende Laserstrahl(102)-Quelle
zum Laserstosshämmern
(LSP) und einen steuerbaren ersten Manipulator (127) aufweist,
der das Werkstück
(108) hält,
und zwischen den Schritten A) und B) eine Werkstücklage und/oder Werkstückposition
durch den ersten Manipulator (127) eingestellt wird, um die
Werkstücklage
und Werkstückposition
während
des Laserstosshämmerns
(LSP) des Werkstückes
(108) anzupassen.
- 15. Verfahren nach Klausel 14, wobei das Einstellen
und Rückstellen
der Düsenposition
unter Verwendung eines steuerbaren zweiten Manipulators (18)
erfolgt, der die Düse
(123) hält.
- 16. Verfahren zum Steuern der Dicke (T) von einem strömenden Einschlussmedium
(121) während
eines Laserstosshämmer(LSP)-Fertigungsverfahrens
von Werkstücken
(108), wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Ausführen eines
Einstellverfahrens zum Einstellen einer Düse (123) eines transparenten
Einschlussmediums zum Leiten des Einschlussmediums (121)
während
des Laserstosshämmerns (LSP)
von einem Werkstück
(108), wobei das Einstellverfahren die folgenden Schritte
für wenigstens
einen Punkt (A) auf einer ersten Laserstoss-Hämmerfläche (154) des Werkstückes (108) aufweist:
A)
Leiten des Einschlussmediums (121) und Einstellen der Strömungsrate
des Einschlussmediums durch die Einschlussmediumdüse (123)
hindurch,
B) Positionieren der Düse (123) zum Leiten
des Einschlussmediums durch die Düse (123) und auf die
Korrelationsfläche
(154) und
C) Messen der Schichtdicke (T) des Einschlussmediums
auf der Korrelationsfläche
(154) unter Verwendung eines Ultraschallwandlers (20),
der an einer zweiten Seite des Werkstückes (108) gegenüber derjenigen
der ersten Seite befestigt ist, Laserstosshämmern (LSP) einer ersten Anzahl von
Werkstücken
(108) und Ausführen
eines Prüfverfahrens
zum Prüfen
der Dicke (T) des Einschlussmediums, wobei das Prüfverfahren
eine Wiederholung der Schritte B) und C) enthält,
D) Vergleichen der
Schichtdicke (T) des Einschlussmediums aus Schritt C) mit einem
vorbestimmten Wert oder Bereich von Werten für die Einschlussmedium-Schichtdicke (T)
und
E) Ermitteln ob die Einschlussmedium-Strömungsrate
und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
werden soll oder mit dem Laserstosshämmern (LSP) des Werkstückes (108)
mit der Einschlussmedium-Strömungsrate
und der Düsenposition
fortgefahren werden soll, die im Schritt A) eingestellt sind, auf
der Basis des Vergleiches im Schritt D).
- 17. Verfahren nach Klausel 16, ferner den Schritt F)
enthaltend, in dem die Einschlussmedium-Strömungsrate und/oder die Düsenposition
rückgesetzt
und die Schritte C), D) und E) wiederholt werden.
- 18. Verfahren nach Klausel 17, wobei ferner die Schritte
B) und C) für
jeden von einer Anzahl von Mittelpunkten von einer entsprechenden
Anzahl von Flecken (158) ausgeführt werden, die auf der ersten
Laserstoss-Hämmerfläche (154)des
Werkstückes
(108) laserstossgehämmert
werden sollen.
- 19. Verfahren nach Klausel 18, wobei das Laserstosshämmern (LSP)
ein Ändern
der Position und/oder Lage des Werkstückes (108) für jeden der
Mittelpunkte enthält.
- 20. Verfahren nach Klausel 19, wobei die Schritte A)
bis E) einen ersten Satz von Schritten bilden und das Verfahren
ferner die Ausführung
eines zweiten Satzes von Schritten A) bis E) auf einer zweiten Laserstoss-Hämmerfläche (155)
des Werkstückes
(108) auf einer zweiten Seite des Werkstückes (108)
gegenüber
der ersten Laserstoss-Hämmerfläche (154)
der ersten Seite aufweist, nachdem die Schritte A) bis E) auf der
ersten Laserstoss-Hämmerfläche (154)
ausgeführt sind.
- 21. Verfahren nach Klausel 19, wobei das Werkstück (108)
eine Gasturbinen-Triebwerkskomponente
ist mit einem stromlinienförmigen
Abschnitt (134) mit einer Vorderkante (LE) und einer Hinterkante
(TE) und die Seiten konvexe Saug- und konkave Druckseiten (148, 146)
des stromlinienförmigen
Abschnitts (134) sind und der Flecken (145) entlang
einer der Kanten angeordnet ist.
- 22. Verfahren nach Klausel 19, wobei ein akustisches
Epoxid-Kopplungsmaterial (175) zwischen dem Ultraschallwandler
(20) und dem stromlinienförmigen Abschnitt (134)
angeordnet wird.
- 23. Verfahren nach Klausel 16, wobei ein akustisches
Epoxid-Kopplungsmaterial (175) zwischen dem Ultraschallwandler
(20) und dem stromlinienförmigen Abschnitt (134)
angeordnet wird.
- 24. Verfahren zum Steuern der Dicke (T) von einem strömenden Einschlussmedium
(121) während
eines Laserstosshämmer(LSP)-Fertigungsverfahrens
von Werkstücken
(108), wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Ausführen eines
Einstellverfahrens zum Einstellen einer Düse (123) eines transparenten
Einschlussmediums zum Leiten des Einschlussmediums (121)
auf einer ersten Laserstoss-Hämmerfläche (154)
auf einer ersten Seite von einem Werkstück (108) während des
Laserstosshämmerns
(LSP) des Werkstückes
(108), wobei das Einstellverfahren die folgenden Schritte
enthält, die
für eine
Anzahl von Mittelpunkten von einer entsprechenden Anzahl von Flecken
(158) ausgeführt
werden, die auf der ersten Laserstoss-Hämmerfläche (154) laserstossgehämmert werden sollen:
A)
Leiten eines Einschlussmediums (121) und Einstellen der
Strömungsrate
des Einschlussmediums durch eine Einschlussmediumströmungsdüse (123)
hindurch,
B) Positionieren der Düse (123) zum Leiten
des Einschlussmediums durch die Düse (123) und auf die
erste Laserstoss-Hämmerfläche (154)
für jeden
der Punkte unter Verwendung eines ersten steuerbaren Manipulators
(127), der das Werkstück
(108) hält,
um die Werkstücklage
und Werkstückposition
einzustellen, und eines zweiten steuerbaren Manipulators (18),
der die Düse
(123) hält,
um die Düsenlage
und Düsenposition
einzustellen, und
C) Einstellen der Düsenlage und Düsenposition mit
dem zweiten Manipulator (18), während eine Anzahl von Einschlussmedium-Schichtdicken
(T) gemessen wird, die jedem der laserstosszuhämmernden Punkte entspricht,
unter Verwendung eines Ultraschallwandlers (20), der an
einer zweiten Seite von dem Werkstück (108) gegenüber derjenigen
der ersten Seite befestigt ist.
- 25. Verfahren nach Klausel 24, wobei ferner ein Plan
von Düsenlagen-
und Düsenposition-Einstellungen
für jeden
der Punkte berechnet wird, um eine gemessene Einschlussmediumdicke
(T) gleich einer vorbestimmten Einschlussmediumdicke (T) über jedem
der Punkte zu liefern, und das Werkstück (108) laserstossgehämmert (LSP) wird,
indem ein Laserstrahl(102)-Puls aus einer Laserstosshämmer(LSP)-Einrichtung auf jeden der
Punkte gezündet
wird, während
das Einschlussmedium (121) über die Punkte geleitet wird,
wobei die Düsenlage
und Düsenposition
gemäss
dem Plan für
jeden der Punkte eingestellt werden.
- 26. Verfahren nach Klausel 24, wobei ferner ein Plan
von Düsenlagen-
und Düsenposition-Einstellungen
für jeden
der Punkte berechnet wird, um eine Einschlussmediumdicke (T) in
einem Bereich von vorbestimmten Einschlussmediumdicken (T) über jedem
der Punkte zu liefern und das Werkstück (108) laserstossgehämmert (LSP)
wird, indem ein Laserstrahl(102)-Puls aus einer Laserstosshämmer(LSP)-Einrichtung auf jeden
der Punkte gezündet
wird, während
das Einschlussmedium (121) über die Punkte geleitet wird,
wobei die Düsenlage
und Düsenposition
gemäss
dem Plan für
jeden der Punkte eingestellt werden.