JP3456995B2 - 部品のハードローリング方法 - Google Patents

部品のハードローリング方法

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JP3456995B2 JP52051194A JP52051194A JP3456995B2 JP 3456995 B2 JP3456995 B2 JP 3456995B2 JP 52051194 A JP52051194 A JP 52051194A JP 52051194 A JP52051194 A JP 52051194A JP 3456995 B2 JP3456995 B2 JP 3456995B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷重軸線に沿って荷重を与えられる部品
を、荷重軸線に関して半径方向−軸方向の断面にて定め
られる最小曲率半径を有するノッチ内でハードローリン
グする方法であって、ノッチは荷重軸線に沿って並置さ
れて荷重軸線にほぼ垂直に向けられた多数の軌道でハー
ドローリングされ、各軌道はノッチを一部分だけ据え、
部品内にはノッチの下に圧縮残留応力が生ぜしめられる
部品のハードローリング方法に関する。
本発明は特にタービン羽根のような機械部品のハード
ローリングに関し、その場合この種の部品のハードロー
リングを行わなければならないノッチは特に部品を取付
けるための保持溝である。特に、タービンロータとして
使用されそれゆえ大きな作動上の遠心力荷重を与えられ
るタービン羽根は、荷重軸線に沿って２つの互いに対称
な列に配置されかつタービンロータの適当な保持装置内
に食い込む多数の保持溝をしばしば有している。
表面研磨を行うバーニッシング及び僅かに形状変化さ
せる仕上げローリングと共に一般用語“表面仕上げロー
リング”に纏められる部品のハードローリングは、ドイ
ツ材料試験連合協会の出版物「部品の強度向上のための
ハードローリング及びバーニッシング」に詳細に記載さ
れている。この本には1982年に開催された「疲労強度研
究委員会」の第８回会議で行われた講演の草稿又は原稿
が纏められている。ここでは特にベー・フクスバウアの
講演集「ハードローリングされた試料棒の疲労特性」の
第23頁以下、及びエル・プルュンマー及びエル・ツェラ
ーの講演集「ハードローリングされたCK45試料の残留応
力形成及び疲労強度」を参照する。それゆえ、超硬合金
から成る小さな球形状ロールを用いて通常実施されるハ
ードローリングは、耐久性、特に振動亀裂腐食作用下で
の耐久性を高める目的を持つ表面変形加工である。ハー
ドローリングの際、表面変形の一部は弾性変形であり一
部は塑性変形である。この表面変形は、一方では加工す
べき材料の表面硬度及び表面近傍層の硬度を増大させ、
他方では表面下に圧縮残留応力を形成する。この圧縮残
留応力は場合によっては表面から材料内への亀裂成長を
阻止するのに適する。このことから、材料での振動亀裂
腐食に対抗するための圧縮残留応力の適性化が生じる。
振動亀裂腐食による危険の回避は、ガスタービン又は
蒸気タービン用のタービン羽根を設計及び製造する際の
重要な観点である。
冒頭で述べた種類のハードローリング方法はドイツ連
邦共和国特許第4015205号明細書に記載されており、ハ
ードローリングによって処理すべきノッチを有する部品
はタービン羽根である。その対象はその場合ハードロー
リング自体の形態にあるのではなく、所定のノッチ又は
溝のハードローリングに適する工具のデータにある。
ドイツ連邦共和国特許第689912号明細書は同様にハー
ドローリング方法に関するものであるが、その場合ハー
ドローリングされるのは冒頭で述べた種類の部品ではな
く、スラストころ軸受の転路となるべき平坦状円環であ
る。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3601541号公報はロ
ーリング球を用いて孔の表面をハードローリングするこ
とによってワークピース内の孔の表面品質を改善するこ
とを対象としている。ハードローリングは、好ましく
は、球が孔の軸線に沿って案内され、孔が互いに隣接し
て軸線にほぼ平行に向けられた多数の軌道上でローリン
グされるようにして行われる。これによって、ワークピ
ース内には主要成分が軸線に関して接線方向に向けられ
た圧縮残留応力が生ぜしめられる。
従来技術から公知である部品のノッチのハードローリ
ングは、ノッチの形状に整合する形状を持つ球状ロール
が適当な押圧力でもってノッチを通ってローリングする
ようにして常に行われる。その場合、異方性でありまた
大部分がノッチの長手方向へ向けられた圧縮残留応力が
形成されることが判明している。そのために、この圧縮
残留応力は冒頭で述べた種類の部品、特にタービン羽根
の作動上の荷重（この荷重は荷重軸線に沿ってノッチに
交差するように生ずる）に対抗するのに条件付きでしか
適しない。
そこで本発明の課題は、圧縮残留応力の向きが予想さ
れる荷重に関して改善されるように、荷重軸線に沿って
荷重を与えられる部品を、荷重軸線にほぼ垂直なノッチ
内でハードローリングする冒頭で述べた方法を提供する
ことにある。
この課題を解決するための本発明による方法は、荷重
軸線に沿って荷重を与えられる部品を、荷重軸線に平行
な断面にて定められる最小曲率半径を有する荷重軸線に
ほぼ垂直なノッチ内でハードローリングする方法であっ
て、ノッチは荷重軸線に沿って並置されて荷重軸線にほ
ぼ垂直に向けられた多数の軌道でハードローリングさ
れ、各軌道はノッチを一部分だけ据え、部品内にはノッ
チの下に圧縮残留応力が生ぜしめられる部品のハードロ
ーリング方法において、圧縮残留応力は荷重軸線に関し
て軸方向成分と接線方向成分とを有し、その場合軸方向
成分は接線方向成分より大きいことを特徴とする。
本発明は、並置されてノッチをそれぞれ一部分だけ据
える軌道でハードローリングすることによって圧縮残留
応力を90゜転向させることが可能になり、その結果初め
には荷重軸線にほぼ垂直に向けられていた圧縮残留応力
はハードローリングの完了後には荷重軸線の軸方向へ向
けられ、従って荷重軸線に沿って生じる荷重を受け止め
るのに特に適するという認識に基づいている。それゆ
え、特にタービン羽根の場合、ノッチ内の亀裂成長及び
振動亀裂腐食に有効に対抗することができる。
“ノッチの下の”圧縮残留応力が或る種の特性を有し
なければならないことは、表面から僅かな深さ（鋼から
構成されたワークピースの場合標準的には約0.2mm）の
ところまで存在するノッチ内の小さな表面領域が無視さ
れなければならないことを同様に意味する。このことは
先ず第１に、表面領域は深層部とは異なりバリの形成及
びローリングによって、表面領域の材料特性に殆ど検知
できないような影響をこうむるように特に強烈にこねら
れることから説明される。従って主眼は表面領域の下の
層のコントロールにあり、このことは何れにしても亀裂
成長の回避の観点からも重要である。
部品のノッチのハードローリングは、圧縮残留応力の
軸方向成分が0.6mmの深さまで圧縮残留応力の接線方向
成分より約50％大きくなるように行われると特に有利で
ある。
圧縮残留応力の軸方向成分が約1.5mmの深さまで約500
ニュートン/mm2の大きさを有するとより一層有利であ
る。
前述の各措置及び特に両措置の組み合わせは、特にタ
ービン羽根において予想される荷重の下に亀裂形成及び
振動亀裂腐食の予防に有効である特性を持つ圧縮残留応
力を保証する。
ノッチをハードローリングするための軌道が互いに重
なるように設けられると一層有利である。このようにし
て、既に生ぜしめられている圧縮残留応力と新たなロー
リング工程で生ぜしめられる圧縮残留応力との相互作用
はハードローリングの完了後に所望の圧縮残留応力を生
成する要求に利用することができる。同様にノッチはハ
ードローリングすると既に十分に滑らかな表面になる。
特に各軌道はノッチを最大で六分の一据えるので、実
際には比較的多数のローリング工程がノッチを完全にハ
ードローリングするのに必要である。このことは同様に
所望の圧縮残留応力を生ぜしめるのに特に重要である。
各軌道がノッチの最小曲率半径より著しく小さい最大
球形半径を有する球状ロールによってローリングされる
ように、ハードローリングが行われるとより一層有利で
ある。ノッチをハードローリングするために、その場
合、順々に全ての軌道に導かれる単一ロールが利用され
る。しかしながら、ノッチをハードローリングするため
に、上述した種類の多数のロールを備えた装置を使用す
ることもできる。後者の措置が比較的複雑な断面を持つ
ノッチをハードローリングするのに採用されると有利で
ある。
特にノッチはハードローリング後に補助的にバーニッ
シングされ、このバーニッシングはノッチのハードロー
リングされた全範囲を据えかつ形状がノッチの形状に大
幅に整合する単一ロールを用いて行うことができる。バ
ーニッシングによってノッチ内の部品表面の小さな不規
則性が除去できるので、これによって特に腐食耐性に関
する表面品質がさらに改善され得る。
バーニッシングは特に多数の軌道を同時に据える１つ
のロールを用いて行われる。それゆえ、ハードローリン
グ時に互いに隣接する軌道間に形成されるおそれのある
バリは除去することができ、簡単な手段を用いて、ロー
ルがバーニッシング時にノッチに作用させる力がハード
ローリング時に作用する力と適切に釣り合うことが保証
される。バーニッシング時にノッチに及ぼす圧力がハー
ドローリング時の圧力より明らかに小さいと良好であ
る。バーニッシング時に全軌道がノッチを同時に据え、
それによりバーニッシングがこのために形成されたロー
ルを唯１回当接させることにより実行されると特に好ま
しい。必要に応じてこのロールは多数回ノッチに導いて
も良い。全ての場合、簡単な手段を用いかつ僅かな費用
しか掛からない本発明によるハードローリングに従っ
て、ノッチの滑らかな表面を得ることができる。
各実施態様による方法は、金属から構成された部品、
特に鋼、例えばクロム鋼から構成された部品内のノッチ
のハードローリングに特に適する。クロム鋼としては特
に鋼X20Cr13を使用することができる。この鋼は特にタ
ービン羽根用としてしばしば使用される。本発明により
処理されるべき部品を構成することのできる他の金属は
チタン及びチタン合金である。高強度材料、特に高強度
鋼又は高強度チタン合金から成る部品に本発明による方
法を適用することは特に重要である。
既に述べたように、本発明による方法は特にタービン
羽根に適し、その場合ノッチは特に保持溝である。とり
わけタービン羽根において２つの互いに対向位置にある
保持溝が同時にハードローリングされるように本発明に
よる方法を利用すると特に有利である。それにより、２
つのノッチが同時に処理されるので作業上の節約を行う
ことができ、かつ各保持溝用にそれぞれ使用される２つ
のロールが対向して支持されることにより特殊な支持装
置が不要になるので装置上の節約を行うことができる。
さらに、同時にハードローリングされた保持溝内に生ぜ
しめられた圧縮残留応力の一種の対称性が得られ、この
ことは亀裂成長及び振動亀裂腐食に対する抵抗力を作る
のにより一層適うものである。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１はハードローリングされるべきノッチを有する部
品及びハードローリングもしくはバーニッシング用のロ
ールを備えた装置を示す概略図である。
図２はハードローリング前後のノッチの断面を比較し
て示す断面図である。
図３はタービン羽根を示す概略図である。
図４はタービン羽根のノッチをハードローリングする
ための装置を示す概略図である。
図５は図１に示された装置に似た装置を示す概略図で
ある。
図６は図５に示された装置において本発明により生ぜ
しめられた圧縮残留応力を示すダイヤグラムである。
図７は図５に示された装置において従来技術により生
ぜしめられた圧縮残留応力を示すダイヤグラムである。
図１は、荷重軸線１に沿って荷重を与えられ、その荷
重軸線１に交差するすなわち紙面から出るかもしくは紙
面内へ入るように延びる２つのノッチ３を有する部品２
を示す。従って、荷重軸線１に平行な特に半径方向−軸
方向断面が示されている。各ノッチ３は図示の例では断
面円形のノッチ３の曲率半径に正に一致する最小曲率半
径を有している。右側に示されたノッチ３は対応するロ
ール６によって本発明に基づいてハードローリングされ
る。このロール６は球状、すなわちその外周が丸くされ
ており、そして最大球形半径７を有している。この最大
球形半径７は、ロール６が円環面輪郭を有しているの
で、図示の例ではロール６の曲率半径に正に一致する。
球状半径７はノッチ３の最小曲率半径４より相当小さ
い。従って、ノッチ３のハードローリングを完成させる
ためには、少なくともノッチ３の問題になっている全て
の個所をハードローリングするためには、ロール６によ
る多数回のローリングが必要である。ロール６を保持す
る保持装置10はこのために例えば荷重軸線１に沿って送
るための送り装置を含むことができる。ロール６は回転
軸線８を中心にして回転可能である。左側には比較のた
めにノッチ３の最小曲率半径４にほぼ一致する最大球形
半径７を持つロール13が示されている。このロール13を
用いて、ノッチ３はハードローリングが行われた後バー
ニッシングを受けることができる。このバーニッシング
は特にノッチ３の表面を研磨するのに使われ、このこと
は品質をより一層改善するために重要である。ロール13
は同様に回転軸線８を中心にして回転可能であり、同様
に所属の保持装置内に固定される。従来技術に基づい
て、ロール13は必要な場合にはハードローリングするた
めにも使用することができる。
図２は、部品２のノッチ３がハードローリングによっ
て受ける形状変化を適当に拡大して示している。ハード
ローリング前にはノッチ３は鎖線で示された初期輪郭14
を有しており、この初期輪郭14はハードローリングの過
程でハッチング面で区画された最終輪郭15に変形され
る。ハードローリングは、（図示されてない）ロール６
がノッチ３を並置された互いに部分的に重なる多数の軌
道５でローリングすることによって行われる。ノッチ３
のローリングは常に所定の形状変化を生ぜしめる。ハー
ドローリング時に生ぜしめられた全ての形状変化は図２
に示されている。この形状変化は、一方では変形した表
面の一種の硬化を可能にし、他方では変形した表面の下
に圧縮残留応力の形成を可能にする。多数の並置された
軌道５でのハードローリングによって圧縮残留応力の特
に良好な分布及び向きを達成することができ、このこと
を以下において詳細に説明する。図２にも示されている
ように、ノッチ３の変形は軌道５毎に異なっており、こ
のためにロール６（図１参照）をノッチ３に押付ける力
は特に異ならせることができる。このような措置を講ず
ることによって、最終輪郭15の形状ならびに硬度及び圧
縮残留応力の分布は、課せられた要求、特に本発明によ
り課せられるべき要求に十分に適合することができる。
図３は、作動中に流動媒体が傍を通って流れる（一部
分しか示されていない）羽根12とタービンのロータ内に
固定される脚部11とを備えたタービン羽根２を示す。タ
ービンのロータ内に固定するために、脚部11は、保持溝
として使われそして対応する相補部材内へ食い込むノッ
チ３を有している。特にこのノッチ３は上述した方法で
ハードローリングされるノッチである。荷重軸線１は羽
根12の長手方向に延び、保持溝３はこの荷重軸線１にほ
ぼ垂直に向けられている。
図４は、荷重軸線１に沿って見て、脚部11及び羽根12
を備えたタービン羽根２が（図示されていない）保持溝
３をどのようにしてハードローリングされ得るかを示
す。脚部11はこのために保持装置９内に固定される。脚
部11はノッチ３が同様に形成されている２つの湾曲面16
を備えた輪郭を荷重軸線１に垂直に有している。このよ
うな湾曲面16は低圧蒸気タービンの最終段用に設置され
るタービン羽根２において時々使用される。このタービ
ン羽根２は作動中にこの種の湾曲面16によって特に良好
に受け止めることのできる特に高い機械的荷重を与えら
れる。ハードローリングするために、互いに対向配置さ
れたロール６が湾曲面16へ同時に押付けられ、このため
に、必要な力を発生する装置を含めた適当な保持装置が
設けられている。タービン羽根２は両ロール６間で矢印
に沿って揺動される。ロール６はこのようにして互いに
支持されるので、タービン羽根２用の特殊な支持装置は
省略することができる。
図５は図１に示された装置に類似した装置を示す。こ
の図５において、部品２はタービン羽根を模造した試験
品であり、荷重軸線１が示されている。試験品は左側を
ロール６によってローリングされる。このロール６は比
較的小さな曲率半径でもって部品２に作用し、それゆえ
本発明によるハードローリング用である。部品２は右側
を相当大きな最大球形半径を持つロール13によってロー
リングされる。このロール13はそれゆえバーニッシング
に使われるか又は以下で述べる図７に関連してその図７
の作図に使われるものである。この図７の作図は従来技
術のハードローリング方法を用いて行うことができた。
部品２は材料X20Cr13から構成され、以下で述べる例の
ためにロール６によってローリングされる。このロール
６は最大球形半径に相当する1.5mmの半径を持つ円環面
領域が部品２に作用し、138.5mmの直径を有する。部品
２は中心が0.5mmで互いに離間している11個の軌道でロ
ーリングされる。ロール６を部品２に押付ける力は、部
品２に与えられる14バール〜125バールの圧力にそれぞ
れ応じて、2.8kN〜25kNで軌道毎に変えられる。比較の
ために、部品は右側をロール13によってローリングされ
る。このロール13は3.8mmの曲率半径を持つ円環面領域
が部品２に作用する。６回のローリングを行うと、10k
N、20kN及び30kNの力がそれぞれ２回掛けられる。ロー
ル13の直径は同様に138.5mmである。
図６は、深さ（最終輪郭から測定）に関してプロット
した、本発明の方法により部品２内に生ぜしめられた圧
縮残留応力17、18を示す。1.5mm以上の深さまで、軸方
向成分17は接線方向成分18より明らかに大きな値を有す
ることがはっきり分かる。0.6mmの深さまで、軸方向成
分17は接線方向成分18より約15％大きく、その場合軸方
向成分は1.5mmの深さまで約500N/mm2の大きさを有す
る。図６での圧縮残留応力は負の値として記載されてい
る。縦座標上の正の値は引張残留応力に相当する。
図７は比較のためにロール13（図５参照）によって生
ぜしめられた圧縮残留応力17、18を示す。表面から約0.
2mmの深さまで延びている小さな表面領域19の外では、
軸方向成分17の大きさは圧縮残留応力の接線方向成分18
の大きさより常に小さい。表面領域19では軸方向成分17
はさらに相当変動し、それゆえそこでは規則的な傾向は
見られない。本発明による方法の主要な特性は図６と図
７との比較から特に明確になる。それゆえ、本発明によ
って、部品２内の圧縮残留応力の方向と比較から明らか
なように同様に大きさとをハードローリングの適当な形
成によってコントロールすること及び部品２の予想され
る荷重に特別な方法で整合する大きさ及び方向を得るこ
とが初めて可能になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワーグナー、ハンス ドイツ連邦共和国 デー‐47447 メル ス アム ドームアツカー 45 (56)参考文献 特開 昭47−34157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97325（ＪＰ，Ａ) 独国特許発明4015205（ＤＥ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 39/00 - 39/04 B21H 7/16 C21D 7/04

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】荷重軸線（１）に沿って荷重を与えられる
    部品（２）を、荷重軸線（１）に平行な断面にて定めら
    れる最小曲率半径（４）を有する荷重軸線（１）にほぼ
    垂直なノッチ（３）内でハードローリングする方法であ
    って、ノッチ（３）は荷重軸線（１）に沿って並置され
    て荷重軸線（１）にほぼ垂直に向けられた多数の軌道
    （５）でハードローリングされ、各軌道はノッチ（３）
    を一部分だけ据え、部品（２）内にはノッチ（３）の下
    に圧縮残留応力が生ぜしめられる部品のハードローリン
    グ方法において、隣接する軌道（５）が互いに重なって
    ハードローリングされ、圧縮残留応力は荷重軸線（１）
    に関して軸方向成分（17）と接線方向成分（18）とを有
    し、軸方向成分（17）は接線方向成分（18）より大きい
    ことを特徴とする部品のハードローリング方法。
  2. 【請求項２】軸方向成分（17）は0.6mmの深さまで接線
    方向成分（18）より約50％大きいことを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】軸方向成分（17）は1.5mmの深さまで約500
    N/mm2の大きさを有することを特徴とする請求項１又は
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】各軌道（５）はノッチ（３）を最大で六分
    の一据えることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記
    載の方法。
  5. 【請求項５】各軌道（５）はノッチ（３）の最小曲率半
    径（４）より著しく小さい最大球形半径（７）を有する
    球形状ロール（６）によってローリングされることを特
    徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】ノッチ（３）はハードローリング後にバー
    ニッシングされることを特徴とする請求項１乃至５の１
    つに記載の方法。
  7. 【請求項７】ノッチ（３）は多数の軌道（５）、特に全
    ての軌道（５）を同時に据えるロール（13）によってバ
    ーニッシングされることを特徴とする請求項１乃至６の
    １つに記載の方法。
  8. 【請求項８】部品（２）は金属、特に鋼、チタン又はチ
    タン合金から構成されることを特徴とする請求項１乃至
    ７の１つに記載の方法。
  9. 【請求項９】部品（２）はタービン羽根であることを特
    徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】ノッチ（３）はタービン羽根（２）にお
    ける保持溝であることを特徴とする請求項９記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】タービン羽根（２）は同時にハードロー
    リングされる２つの互いに対向配置された保持溝（３）
    を有することを特徴とする請求項10記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200097417A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 부산대학교 산학협력단 내마모성 롤러 및 그 제조 방법

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511882B4 (de) * 1995-03-31 2005-01-05 Audi Ag Verfahren zum Verfestigen von Werkstückoberflächen
DE19516834A1 (de) * 1995-05-08 1996-11-14 Siemens Ag Walzvorrichtung zur Erzeugung von Druckeigenspannungen in einem Bauteil sowie Verwendung der Walzvorrichtung
BR9611944A (pt) * 1995-12-14 1999-12-28 Attlington Invest Ltd Processo de produzir um perfilado de metal.
US5826453A (en) * 1996-12-05 1998-10-27 Lambda Research, Inc. Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece
DE19740290B4 (de) * 1997-09-13 2004-05-27 Volkswagen Ag Verfahren zum Festwalzen der Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Drehteilen
FR2780482B1 (fr) * 1998-06-30 2000-07-21 Coflexip Procede de fabrication d'une carcasse metallique pour conduite flexible ou ombilical
US6415486B1 (en) 2000-03-01 2002-07-09 Surface Technology Holdings, Ltd. Method and apparatus for providing a residual stress distribution in the surface of a part
US6622570B1 (en) 2000-03-01 2003-09-23 Surface Technology Holdings Ltd. Method for reducing tensile stress zones in the surface of a part
JP4065644B2 (ja) * 2000-03-16 2008-03-26 新日本製鐵株式会社 耐衝撃特性に優れた耐衝撃用冷間加工硬化チタン成品及びその製造方法
DE10052753A1 (de) * 2000-10-25 2002-05-08 Hegenscheidt Mfd Gmbh & Co Kg Gerät zum Festwalzen von Kurbelwellen
EP1262280B1 (de) * 2001-05-28 2005-11-02 Hegenscheidt-MFD GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Festwalzen von Einstichen und Radien der Lagerstellen von Kurbelwellen
JP2005508256A (ja) * 2001-11-02 2005-03-31 ザ・ボーイング・カンパニー 圧縮残留応力パターンを有する溶接継手を形成するための方法及び装置
DE10245396A1 (de) * 2002-09-28 2004-04-15 Mtu Aero Engines Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken
DE10308124B3 (de) * 2003-02-26 2004-09-23 Hegenscheidt-Mfd Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Festwalzen von Übergängen zwischen Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen
DE10340267A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-17 Ecoroll Ag Werkzeugtechnik Walzwerkzeug und Walzrolle zum Walzen, insbesondere Festwalzen, eines Werkstücks
GB2406532A (en) * 2003-10-03 2005-04-06 Rolls Royce Plc An apparatus for forming a compressively stressed layer in a root of a blade
CN100464937C (zh) * 2004-06-28 2009-03-04 周柏森 一种金属材料表面突体滚压处理方法
US7384244B2 (en) * 2004-12-16 2008-06-10 General Electric Company Fatigue-resistant components and method therefor
EP1848876B1 (de) 2005-02-15 2011-08-17 Alstom Technology Ltd VERFAHREN ZUR ERHÖHUNG DER ERMÜDUNGSLEBENSDAUER EINES SCHAUFELFUßES EINER TURBOMASCHINENSCHAUFEL
US7805972B2 (en) * 2005-10-12 2010-10-05 Surface Technology Holdings Ltd. Integrally bladed rotating turbo machinery and method and apparatus for achieving the same
US8079120B2 (en) * 2006-12-30 2011-12-20 General Electric Company Method for determining initial burnishing parameters
US8051565B2 (en) * 2006-12-30 2011-11-08 General Electric Company Method for increasing fatigue notch capability of airfoils
CN101412182B (zh) * 2007-10-17 2010-11-24 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种gh150合金高压压气机动、静叶片冷辊轧工艺
DE102010013480A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Ferroll Gmbh Spanwerkzeug, insbesondere Schälwerkzeug, Aufbohrkopf, Vollbohrkopf oder Bohrkopf, sowie Zerspanungsmaschine und Verfahren
US20110158767A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Ohio Rod Products Reduced material, content fasteners and systems and methods for manufacturing the same
DE102011007224A1 (de) * 2011-04-12 2012-10-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Herstellung eines einstückigen Rotorbereiches und einstückiger Rotorbereich
US9737965B2 (en) * 2012-01-23 2017-08-22 United Technologies Corporation Roll peening tooling and process
RU2530606C2 (ru) * 2012-04-19 2014-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор" Способ формирования плосковершинного микрорельефа трибосопряжений со смазочными микровпадинами
JP5997937B2 (ja) * 2012-05-31 2016-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン動翼およびタービンロータの製造方法
DE102012018604A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Walzwerkzeugvorrichtung
DE102012018605A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Walzwerkzeugvorrichtung
EP2932011B1 (en) * 2012-12-14 2020-08-05 Brinkman Products, Inc. Cold root-rolling device
DE102012223475A1 (de) * 2012-12-17 2014-06-18 Aktiebolaget Skf Verfahren zum Bearbeiten eines Oberflächenbereichs eines Wälzlagerrings und Wälzlagerring sowie Wälzlager
US9566638B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-14 United Technologies Corporation Deep rolling tool with force adjustment
US9573175B2 (en) 2013-12-18 2017-02-21 United Technologies Corporation Deep rolling tool for blade fatigue life enhancement
US9421602B2 (en) 2013-12-18 2016-08-23 United Technologies Corporation Machine for deep rolling tool positioning
US9573184B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-21 United Technologies Corporation Deep rolling tool for processing blade root
JP6548462B2 (ja) * 2014-06-17 2019-07-24 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 付加製造方法
DE102015219351A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Stahl oder Titan mit einer ausscheidungshärtenden Nickelbasislegierung und Bauteil
US9902482B2 (en) * 2015-10-28 2018-02-27 The Boeing Company Deep rolling forming
US10118274B2 (en) * 2015-10-30 2018-11-06 Aktiebolaget Skf Apparatus for producing compressive residual stress in balls
US10480578B2 (en) 2015-10-30 2019-11-19 Aktiebolaget Skf Method of imparting compressive residual stress to balls
US9879536B2 (en) 2015-12-21 2018-01-30 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
US10384326B2 (en) 2015-12-21 2019-08-20 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
CN107282944A (zh) * 2016-04-01 2017-10-24 刘宣 一种手环加工砂纹的设备
US10603761B2 (en) * 2016-06-06 2020-03-31 United Technologies Corporation Deep roll peening system and method
CN106755859B (zh) * 2016-11-30 2018-06-08 燕山大学 一种拼焊板材局部预硬化方法及辊轧装置
US10786883B2 (en) * 2016-12-20 2020-09-29 United Technologies Corporation Deep rolling tool and method
US10610963B2 (en) 2017-05-17 2020-04-07 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
CN109338256B (zh) * 2018-11-23 2020-12-04 南京理工大学 一种利用局部滚压获得软硬异质层状金属薄板的制备方法
CN110118689A (zh) * 2019-06-25 2019-08-13 上海海隆石油管材研究所 一种硫化氢试验用冷滚压四点弯曲试样
CN112296691B (zh) * 2020-11-10 2021-08-31 浙江夏厦精密制造股份有限公司 一种用于成品蜗杆的挤压式去应力方法及装置
CN114523016B (zh) * 2022-02-18 2023-03-10 北京航空航天大学 一种涡轮盘榫槽凹圆弧表面的滚压强化加工方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US448053A (en) * 1891-03-10 etjkenthal
DE869912C (de) * 1944-08-19 1953-03-12 Ver Kugellagerfabriken Ag Verfahren zum Fertigbearbeiten der Rollbahnen von Waelzlagern
JPS5441253A (en) * 1977-09-07 1979-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plastic working method for gear-surface
SE8005039L (sv) * 1980-07-09 1982-01-10 Uddeholms Ab Sett att minska benegenheten for tandbottensprickor hos sagar
US4448053A (en) * 1982-05-18 1984-05-15 Rockwell International Corporation Method of stress rolling a metallic rim
SU1258577A2 (ru) * 1985-01-07 1986-09-23 Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР Инструмент дл упрочнени впадин зубчатых колес
DE3601541A1 (de) * 1986-01-20 1987-07-23 Kraftwerk Union Ag Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der oberflaechenguete von bohrungen
US5099558A (en) * 1988-04-25 1992-03-31 The B. F. Goodrich Company Burnishing tool holder
DE4015205C1 (en) * 1990-05-11 1991-08-22 Mtu Muenchen Gmbh Method of reinforcing gas turbine rotor - has balls forced against base surface of slot in rotor to compress it

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200097417A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 부산대학교 산학협력단 내마모성 롤러 및 그 제조 방법
KR102275595B1 (ko) 2019-02-08 2021-07-09 부산대학교 산학협력단 내마모성 롤러 및 그 제조 방법

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PL174540B1 (pl) 1998-08-31
WO1994021427A1 (de) 1994-09-29
CA2158761A1 (en) 1994-09-29
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EP0690768A1 (de) 1996-01-10

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