WO2008104155A1 - Verfahren und vorrichtung zum oberflächenstrahlen - Google Patents

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WO2008104155A1
WO2008104155A1 PCT/DE2008/000309 DE2008000309W WO2008104155A1 WO 2008104155 A1 WO2008104155 A1 WO 2008104155A1 DE 2008000309 W DE2008000309 W DE 2008000309W WO 2008104155 A1 WO2008104155 A1 WO 2008104155A1
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mask
blasting
mask part
mask opening
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PCT/DE2008/000309
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Erwin Bayer
Max Niegl
Holger Polanetzki
Philipp THÜMMLER
Michael Lahres
Hans Maier
Martin STÖER
Harry Wieland
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MTU Aero Engines AG
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MTU Aero Engines GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for surface blasting, in particular for ultrasonic shot peening of a component, in particular a gas turbine, in the preambles of claims 1 and 14 specified type.
  • Such a method and such a device can already be seen, for example, from WO 93/20247 A1 as known.
  • the local method and the device there for ultrasonic shot peening of a plurality of teeth of a toothing comprehensive portion of the surface of a component is used.
  • a blasting serve metal balls, which can be accelerated by means of an ultrasonic sonotrode vibration device.
  • the part of the toothing of the component to be radiated is delimited by a blasting chamber, which comprises corresponding slide walls.
  • a disadvantage of the known method and the known device is the fact that, for example, the teeth of the toothing are exposed to different sub-areas of the surface different loads.
  • the respective tooth gap bottom and the respective pressure flank of the tooth is subjected to completely different loads than is the case, for example, in the case of the counter flank or the end face of the tooth. Due to its shape, moreover, the problem arises that, for example, the corner regions, radii or the like of a tooth of the toothing are optionally extremely difficult to solidify.
  • an effective and load-compatible solidification of the respective partial area of the surface is not readily possible.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus of the type mentioned, with which a more effective and load-fairer solidification of individual portions of the surface of the portion is possible.
  • This object is achieved by a method and an apparatus having the features of claims 1 and 14, wherein it is the component to a toothed component, in particular a gear or pinion.
  • Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
  • the component is positioned relative to a mask part, by means of which at least one associated mask opening of the corresponding, to be irradiated portion the surface of the component is limited.
  • the mask part is positioned relatively between the component and a vibration device for accelerating the blasting material, wherein the at least one mask opening of the mask part is used as blasting chamber.
  • the component can be positioned in a simple manner opposite relative to the vibration device, wherein the mask part or its mask opening arranged between the part region to be machined of the surface of the component and the vibration device limits the beam space accordingly.
  • the mask part is used for surface blasting a portion of a toothing.
  • the individual teeth of the toothing usually have a complex geometry, so that it is possible with the now used each mask part, different sub-areas - for example, flat partial areas or corner areas with radii - to irradiate individually.
  • an individual Radiation result over different portions of each tooth can be achieved, so that overall results in a very stable and wear-resistant teeth.
  • At least one of the steel chamber formed by the mask opening of the mask part associated reflection element, in particular reflection sheet is used for surface blasting of the component.
  • a reflection element or reflection sheet it is also possible, for example, to effectively surface-blast subregions lying laterally of the blasting chamber, for example the end faces or tooth edges of the respective tooth, without damage.
  • the component is moved relative to the mask opening of the first part.
  • a plurality of mask openings of one or more mask parts to be used for surface blasting of a plurality of subregions, so that a plurality of subregions of the surface can be blasted simultaneously. It will be appreciated that with such surface blasting, moving the component relative to the mask opening of the mask member need not be required.
  • a blasting material is used for surface blasting, whose blasting particles have at least two different particle sizes and / or consist of at least two different materials.
  • the blasting particles not only have a substantially uniform size or consist of a single material, but which have at least two different particle sizes and / or are made of different materials.
  • the planar or planar partial areas of the surface of the component are blasted and solidified extremely homogeneously and uniformly by means of the larger jet particles be used while the beam particles with smaller particle size in particular serve that, for example, even corners with inner radii or the like can be solidified sufficiently well with a correspondingly small diameter.
  • a targeted blasting agent mixture with two preferably significantly different abrasive sizes or particle sizes is thus achieved that on the one hand with the large beam particles, the desired intensity and solidification is achieved and on the other with the small beam particles, the inner radii or corners of the possibly complex component completely can be solidified or blasted a beam.
  • beam particles of different materials are used, it is conceivable, for example, that the kinetic energy of the smaller beam particles is increased by a corresponding material with respect to the larger beam particles of higher density, so that a homogeneous intensity distribution, for example, in the inner radii or corners of the partial area the surface of the component can be guaranteed.
  • a suitable mixture of, for example, larger beam particles with relatively lower density and smaller Stralilteilchen with relatively higher density both over the flat or partial areas as well as over the corners or inner radii of the component a homogeneous intensity distribution of the surface radiation and thus a uniform Solidification of the respective sub-area can be achieved.
  • the blasting material consists of blasting balls which consist of at least two different diameters and / or of at least two different materials.
  • the particle size or the diameter of the at least one part of the blasting material - for example the smaller blasting particles or blasting balls - are adapted to the respective radii, corners or the like of the component.
  • the device according to the invention for surface blasting is characterized in particular by a mask part which can be positioned relative to the component, by means of which mask opening the corresponding partial area of the surface to be radiated of the component is limited.
  • a mask part which can be positioned relative to the component, by means of which mask opening the corresponding partial area of the surface to be radiated of the component is limited.
  • a particularly advantageous and simple device can also be created if a blasting chamber is formed by the mask opening within the mask part, in which the blasting material is preferably taken captive. Since the blasting chamber is preferably formed by the mask opening, which is present anyway, within the mask part, this results in a device of extremely simple construction, by means of which the respective subregion of the surface of the component is to be blasted.
  • the device according to the invention - and in particular the mask part - could be arranged relative to a stationary arranged component.
  • the movable component is positioned on a stationary device, in particular a stationary mask part.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a trained as rechteckförrnige plate mask part with an approximately quarter-circular ring-shaped recess in the region of a mask opening for surface blasting a korrespon- dierenden portion of a surface of a component is arranged, wherein the mask opening extends from the recess to the opposite side of the mask part continuously;
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of the mask part according to FIG. 1, wherein a partially recognizable component is positioned relative to it with a spur toothing, which dips into the mask part in the region of the quarter-circle-annular recess, whereby a corresponding partial region of the toothing of the component coincides with the one in FIG Figure 1 recognizable mask opening is arranged, wherein the component is positioned by means of a partially recognizable holding device relative to the mask part;
  • Figure 3 is a schematic sectional view through the relative to the mask member positioned component, wherein on the side facing away from the component of the mask part in the region of the mask opening, a vibration device is positioned to act on blasting material, whereby by means of the mask opening a blasting chamber is formed which the discharge of blasting material essentially limited;
  • Figure 4 is a schematic sectional view through the device with the mask part and the vibration device for surface blasting of the component according to an alternative embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a mask part 10 of a device for surface blasting, which is explained in more detail below, in particular for ultrasonic shot peening of a component (20, FIG. 2), in particular a gas trubline.
  • the component is a gear or pinion, in particular for a transmission.
  • the mask part 10 is designed here as a substantially rectangular metal plate.
  • a recess 14 is introduced into the mask part 10, which - viewed in plan view - has an approximately quarter-circle annular basic contour. It can be seen that the recess 14 in a central or central area is introduced deeper into the mask part 10, as at the edge sides.
  • a mask opening 16 can be seen in FIG.
  • the mask opening 16 exits on the broad side 12 opposite broad side 18 of the mask part 10 again.
  • FIG. 2 which shows the mask part 10 according to FIG. 1 in a schematic perspective view from another direction
  • a component 20 is positioned relative to the mask part 10.
  • the component 20 is designed as part of a gas turbine and essentially has an annular basic contour. In Figure 2, however, only about a quarter of this component 20 is shown.
  • the approximately quarter-circle-shaped contour of the recess 14 is explained in this case. Namely, it is adapted such that the component 20 dips approximately obliquely into the mask part 10 in the region of a quarter-circle ring, namely the recess 14.
  • an imaginary, unrecognizable central axis of the component 20 does not extend perpendicularly, but rather obliquely to the corresponding broad side 12 of the mask part 10.
  • the component 20 is thereby attached to the device for surface blasting by means of a part 22 of an otherwise not further recognizable holding device 24 or held on the mask part 10.
  • the component 20 is presently provided on its dipping into the recess 14 of the mask part 10 end face with a toothing 26, which is only schematically seen in conjunction with Figure 3. Accordingly, the toothing 26 in the present case forms an end toothing of the component 20.
  • FIGS. 3 and 4 show two alternative embodiments of the device for surface blasting of a respective component 20 in a schematic sectional view
  • the principle of operation or surface blasting is now explained. tert.
  • the mask part 10 is shown in Figure 3 in a slightly different from Figure 1 embodiment, because the recess 14 in this case for the sake of simplicity not obliquely to the broad side 12, but rather is introduced perpendicular thereto.
  • the mask part 10 is arranged on a work table 28 of a corresponding processing machine, only two fastening strips 30 of which can be seen.
  • a respective tooth 32 of the toothing 26 on the end face of the component 20 From a respective tooth 32 of the toothing 26 on the end face of the component 20, one of the two tooth flanks 34 can be seen, which extends between an associated tooth top side 36 and a respective tooth gap bottom 38.
  • an Innradius 40 which, in a manner which will be explained in more detail, is also to be solidified by means of surface blasting in addition to the tooth flank 34 or the tooth gap bottom 38.
  • two end faces 42, 44 of the respective tooth 32 extend approximately perpendicular to the tooth top side 36 or to the tooth flank 34.
  • the component 20 or the toothing 26 protrudes into the recess 14 of the mask part 10 so far that the respective tooth top side 36 is assigned to the recess 14 approximately at the level of a corresponding lower surface 46 (FIG.
  • the mask opening 16 is introduced into the mask part 10.
  • the width of the mask opening 16 is approximately matched to the width of the toothing or of the respective tooth 32.
  • the mask opening may also have other contours or dimensions.
  • a vibration device 48 which in particular comprises an ultrasonic sonotor.
  • this vibration device 48 By means of this vibration device 48, one of the mask opening 16 facing surface 50 to vibrate, so that by means of this a blasting material for surface blasting of the respective tooth 32 of the toothing 26 can be acted upon.
  • blasting balls 52 in particular high-strength steel balls, are used as blasting material. puts. Accordingly, if the surface 50 of the vibration device 48 is set in corresponding oscillations, then a corresponding partial region of the respective tooth 32 of the toothing 26 can be acted upon or solidified on the side of the mask opening 16 opposite the surface 50 of the vibration device 48.
  • the size of the mask opening 16 determines or limits a corresponding partial area on the surface of the component 20, which is to be correspondingly surface-blasted by means of the vibration device 48 arranged on the opposite side of the component 20.
  • the mask opening 16 within the mask part 10 essentially serves as a blasting chamber 54, so that the blasting balls 52 can not escape.
  • the blasting chamber 54 may also be associated with reflection elements or reflecting plates, not shown, in order to guide the blasting balls 52 to a desired partial area, for example the end faces 42, 44 of the toothing 26.
  • additional, movable limiting elements or boundary walls may be provided to prevent the escape of blasting material from the blasting chamber 54. This is the case in particular when the mask opening 16 in certain sections projects beyond the corresponding part of the component 20 to be radiated.
  • FIGS. 1 to 3 It can thus be seen from FIGS. 1 to 3 that certain subregions of the component 20 are released for surface blasting by the corresponding mask opening 16, while other subregions are correspondingly covered.
  • both the corresponding desired tooth flank 34 - for example, the pressure flank - and the tooth gap bottom 38 as well as the inner radius 40 alike solid and homogeneously solidified can be used in the present surface blasting beyond a blasting in the form of jet particles or blasting balls 52, which have at least two different particle sizes.
  • a blasting in the form of jet particles or blasting balls 52 which have at least two different particle sizes.
  • smaller and larger blasting balls 52 are arranged, which preferably have a considerably different particle size or a different diameter.
  • the particle size or the diameter of the larger jet balls 52 may be, for example, in the range of about 1.0 mm to 4.0 mm, wherein these have in particular a size of about 1.2 mm to 1.8 mm.
  • the particle size or diameter of the larger blasting balls 52 is in the range of about 1.5 mm. If, as in the present case, the larger blasting balls 52 are made of a preferably higher-strength steel alloy, the result is a particularly advantageous and homogeneous hardening, in particular of the planar or planar partial areas of the surface of the component 20.
  • the small beam particles or jet balls 52 which may also be made of a high-strength steel alloy, for example, also have a particle size or a diameter in a range between 0.3 mm and 1.3 mm, in particular smaller jet balls 52 in a Range between 0.5 mm and 1.0 mm are used.
  • the particle size or diameter of the smaller jet balls 52 is about 0.8 mm.
  • the smaller jet balls 52 are adapted in their particle size to the respective inner radii 50 or the like so that they can be solidified accordingly. It is clear that for this purpose the particle size of the small beam particles 52 must be measured correspondingly smaller than or equal to the corresponding inner radius 40.
  • the larger or smaller beam balls 52 are preferably made of different materials or they have a different density.
  • both the flat and the angular sections the surface of the component 20 are uniformly or homogeneously solidified or that a homogeneous intensity distribution over the entire, each to be radiated portion can be realized.
  • the component 20 is moved stepwise to bring the corresponding portions - for example, the respective tooth flank 34 and the associated tooth gap bottom 38 - in registration with the mask opening 16.
  • the component 20 is moved to surface-blast a plurality of portions relative to the mask opening 16 of the mask member 10.
  • a plurality of partial areas of the surface of the component 20 to be surface-blasted simultaneously by using a plurality of mask openings 16 within one or more mask parts 10, which are positioned corresponding to one another.
  • the illustrated device can be easily integrated into a production line, or, for example, in a deburring machine with a small footprint and inexpensive.
  • a plurality of such devices can be arranged one behind the other in order, for example, first to irradiate one partial area of the component in each case, and then other partial areas in the other device.
  • the already mentioned reflection elements laterally in the respective blasting chamber 52 enable the effective blasting of, for example, the sand edges or the end faces 42, 44 without causing damage in this area. In other words, it can be ensured by the reflection elements in the respective blasting chamber 52 that the balls are guided centrally to the tooth edge or end face 42, 44 in order to avoid cracks at the transitions or edges.
  • the process according to the invention enables high residual stresses close to the surface and the avoidance of softening effects due to Herz's pressure.
  • hand deburring, in particular of the tooth edges can be dispensed with, since these are also rounded during surface blasting.
  • the respective tooth edges and the tooth gap bottom 38, as well as the tooth flanks 34 are solidified very effectively and the surface roughness is markedly increased, without unduly deforming the edges despite low rounding effort.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the device according to FIG. 3, again the component 20 being positioned relative to the stationary mask part 10 fastened to the work table 28.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eines Bauteils (20) insbesondere einer Gasturbine, bei welchem ein Teilbereich der Oberfläche des Bauteils (20) durch Beaufschlagung mit Strahlgut verfestigt wird, wobei das Bauteil (20) relativ zu einem Maskenteil (10) positioniert wird, mittels dessen wenigstens einer zugeordneten Maskenöffnung (16) der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils (20) begrenzt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen eines Bauteils insbesondere einer Gasturbine, der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 14 angegebenen Art.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung sind beispielsweise bereits aus der WO 93/20247 Al als bekannt zu entnehmen. Unter anderem wird das dortige Verfahren bzw. die dortige Vorrichtung zum Ultraschall-Kugelstrahlen eines mehrere Zähne einer Verzahnung umfassenden Teilbereichs der Oberfläche eines Bauteils eingesetzt. Als Strahlgut dienen Metallkugeln, welche mittels einer eine Ultraschall-Sonotrode umfassenden Vibrationseinrichtung beschleunigt werden können. Der zu strahlende Teilbereich der Verzahnung des Bauteils wird durch eine Strahlkammer begrenzt, welche entsprechende Schieberwände umfasst.
Als nachteilig bei dem bekannten Verfahren bzw. der bekannten Vorrichtung ist allerdings der Umstand anzusehen, dass beispielsweise die Zähne der Verzahnung an verschiedenen Teilbereichen der Oberfläche unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. So ist beispielsweise der jeweilige Zahnlückengrund und die jeweilige Druckflanke des Zahns völlig anderen Belastungen unterworfen, als dies beispielsweise bei der Gegenflanke oder der Stirnseite des Zahns der Fall ist. Bedingt durch seine Form ergibt sich darüber hinaus die Problematik, dass beispielsweise die Eckbereiche, Radien oder dergleichen eines Zahns der Verzahnung gegebenenfalls äußerst schwierig zu verfestigen sind. Ebenfalls ist mit dem bereits bekannten Verfahren und der hierzu eingesetzten Vorrichtung eine effektive und belastungsgerechte Verfestigung des jeweiligen Teilsbereichs der Oberfläche nicht ohne Weiteres möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen eine effektivere und belastungsgerechtere Verfestigung einzelner Teilbereiche der Oberfläche des Teilbereichs möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patenansprüche 1 bzw. 14 erreicht, wobei es sich bei dem Bauteil um ein verzahntes Bauteil, insbesondere um ein Zahnrad oder Ritzel handelt. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Um eine äußerst effektive und belastungsgerechte Verfestigung des jeweiligen, zu strahlenden Teilbereichs der Oberfläche des Bauteils zu ermöglichen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das Bauteil relativ zu einem Maskenteil positioniert wird, mittels dessen wenigstens einer zugeordneten Maskenöffnung der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils begrenzt wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, einen mit einer gewünschten Intensität oder einem bestimmten Strahlgut zu beaufschlagenden Teilbereich der Oberfläche des Teilbereichs dadurch zumindest teilweise zu begrenzen, dass ein entsprechendes Maskenteil mit einer zugehörigen Maskenöffnung an der Oberfläche des Bauteils angeordnet wird. Es ist klar, dass hierbei wahlweise entweder das Bauteil an dem ortsfesten Maskenteil positioniert werden kann oder aber dass das Maskenteil - gegebenenfalls inklusive einer Vibrationseinrichtung und anderer Bauteile - relativ an dem ortsfesten Bauteil positioniert wird.
Durch die Begrenzung des jeweiligen Teilbereichs mittels der korrespondierenden Maskenöffnung des Maskenteils kann somit eine äußerste individuelle Verfestigung eines entsprechenden Teilbereichs der Oberfläche erfolgen, je nachdem, welchen Belastungen dieser Oberflächenbereich ausgesetzt ist. Beispielsweise ist es somit denkbar, bei einem jeweiligen Zahn einer Verzahnung die zugeordnete Druckflanke bzw. den korrespondierenden Zahnlückengrund anders zu bearbeiten, als beispielsweise die entsprechende Gegenflanke oder Stirnseite. Demzufolge kann die höher belastete Druckflanke entsprechend unter anderen Bedingungen bzw. gegebenenfalls mit anderem Strahlgut beaufschlagt werden, als dies beispielsweise bei der geringer belasteten Gegenflanke des Zahns der Fall ist. Durch die Begrenzung des jeweils zu bearbeitenden Teilbereichs der Oberfläche des Bauteils mittels der korrespondierenden Maskenöffhung des Maskenteils kann darüber hinaus auch auf geometrische Besonderheiten Rücksicht genommen werden. So kann es beispielsweise erforderlich sein, dass Eckbereiche, Radien oder dergleichen entsprechend anders verfestigt werden müssen, als dies beispielsweise bei flächigen oder ebenen Teilbereichen der Fall ist.
Insgesamt ist es jedoch erkennbar, dass durch das verwendete Maskenteil eine individuelle Strahlung einzelner Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils, insbesondere einer Verzahnung, möglich ist. Gegebenenfalls können somit höhere oberflächennahe Eigenspannungen unter Vermeidung von Entfestigungseffekten durch Herzsche Pressung erreicht werden. Im Ergebnis erfolgt eine verbesserte Oberflächengüte, wobei die jeweiligen Teilbereiche entsprechend belastungs- bzw. beanspruchungsgerecht verfestigt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn das Maskenteil relativ zwischen dem Bauteil und einer Vibrationseinrichtung zum Beschleunigen des Strahlguts positioniert wird, wobei die wenigstens eine Maskenöffnung des Maskenteils als Strahlkammer eingesetzt wird. Demzufolge kann das Bauteil auf einfache Weise gegenüberliegend relativ zu der Vibrationseinrichtung positioniert werden, wobei das zwischen dem zu bearbeitenden Teilbereich der Oberfläche des Bauteils und der Vibrationseinrichtung angeordnete Maskenteil bzw. dessen Maskenöffnung den Strahlraum entsprechend begrenzt.
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Maskenteil zum Oberflächenstrahlen eines Teilbereichs einer Verzahnung eingesetzt wird. Insbesondere bei derartigen Verzahnungen ergibt sich nämlich die Problematik, dass unterschiedliche Teilbereiche unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. Darüber hinaus weisen die einzelnen Zähne der Verzahnung üblicherweise eine komplexe Geometrie auf, so dass es mit dem nunmehr jeweils eingesetzten Maskenteil möglich ist, unterschiedliche Teilbereiche - beispielsweise flächige Teilbereiche oder Eckbereiche mit Radien - entsprechend individuell zu bestrahlen. Im Ergebnis kann mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Maskenteil ein individuelles Strahlungsergebnis über unterschiedliche Teilbereiche jedes Zahns erreicht werden, so dass sich insgesamt eine äußerst stabile und verschleißfeste Verzahnung ergibt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn zum Oberflächenstrahlen des Bauteils wenigstens eines der durch die Maskenöffnung des Maskenteils gebildeten Stahlkammer zugeordnetes Reflektionselement, insbesondere Re- flektionsblech, eingesetzt wird. Durch ein derartiges Reflektionselement bzw. Reflekti- onsblech können beispielsweise auch seitlich der Strahlkammer liegende Teilbereiche wie beispielsweise die Stirnseiten oder Zahnkanten des jeweiligen Zahns ohne Beschädigungen effektiv oberflächengestrahlt werden.
Zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen der Oberfläche nacheinander ist es denkbar, dass das Bauteil relativ zu der Maskenöffnung des ersten Teils bewegt wird. So ist es beispielsweise denkbar, das Bauteil schrittweise mit dem jeweiligen Teilbereich in Überdeckung mit der Maskenöffnung zu bewegen, um die Oberflächenstrahlung durchzuführen. Gleichfalls ist es jedoch auch denkbar, dass zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen eine Mehrzahl von Maskenöffnungen eines oder mehrerer Maskenteile eingesetzt wird, so dass eine Mehrzahl von Teilbereichen der Oberfläche gleichzeitig gestrahlt werden können. Es ist ersichtlich, dass bei einem solchen Oberflächenstrahlen ein Bewegen des Bauteils relativ zur Maskenöffnung des Maskenteils nicht erforderlich sein muss.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn zum Oberflächenstrahlen ein Strahlgut verwendet wird, dessen Strahlteilchen zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen aufweisen und/oder aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien bestehen. Mit anderen Worten ist es hierbei vorgesehen, das Oberflächenstrahlen mit einem Strahlgut durchzuführen, dessen Strahlteilchen nicht lediglich eine im Wesentlichen einheitliche Größe aufweisen bzw. aus einem einheitlichen Material bestehen, sondern welche zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen haben und/oder aus unterschiedlichen Werkstoffen beschaffen sind. Durch den Einsatz unterschiedlicher Teilchengrößen kann insbesondere erreicht werden, dass mittels der größeren Strahlteilchen die ebenen bzw. flächen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils äußerst homogen und gleichmäßig gestrahlt und verfestigt werden, während die Strahlteilchen mit geringerer Teilchengröße insbesondere dazu dienen, dass beispielsweise auch Ecken mit Innenradien oder dergleichen mit entsprechend kleinem Durchmesser hinreichend gut verfestigt werden können. Durch eine gezielte Strahlmittelmischung mit zwei vorzugsweise deutlich voneinander abweichenden Strahlmittelgrößen bzw. Teilchengrößen wird somit erreicht, dass zum einen mit den großen Strahlteilchen die gewünschte Intensität und Verfestigung erreicht wird und zum anderen mit den kleinen Strahlteilchen die Innenradien bzw. Ecken des gegebenenfalls komplexen Bauteils vollständig in einem Strahlgang verfestigt bzw. gestrahlt werden können.
Werden darüber hinaus Strahlteilchen aus unterschiedlichen Materialien eingesetzt, so ist es beispielsweise denkbar, dass die kinetische Energie der kleineren Strahlteilchen durch ein entsprechendes Material mit gegenüber den größeren Strahlteilchen höherer Dichte gesteigert wird, so dass eine homogene Intensitätsverteilung beispielsweise auch in den Innenradien oder Ecken des Teilsbereichs der Oberfläche des Bauteils gewährleistet werden kann. Mit anderen Worten kann durch eine geeignete Mischung beispielsweise von größeren Strahlteilchen mit relativ geringerer Dichte und kleineren Stralilteilchen mit relativ höhere Dichte sowohl über die ebenen bzw. flächen Teilbereiche wie auch über die Ecken bzw. Innenradien des Bauteils eine homogene Intensitätsverteilung der Oberflächenstrahlung und somit eine gleichmäßige Verfestigung des jeweiligen Teilbereichs erzielt werden.
Als zudem vorteilhaft kann es sein, wenn das Strahlgut aus Strahlkugeln besteht, welche zumindest zwei unterschiedliche Durchmesser und/oder aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien besteht. Durch den Einsatz von Strahlkugeln mit einem relativ gleichmäßigen Durchmesser kann somit ein äußerst reproduzierbares Strahlergebnis bzw. eine einheitliche Oberflächenverfestigung des jeweiligen Teilbereichs der Oberfläche des Bauteils gewährleistet werden.
Zudem vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Teilchengröße bzw. der Durchmesser des wenigstens einen Teils des Strahlguts — beispielsweise der kleineren Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln - an die jeweiligen Radien, Ecken oder dergleichen des Bauteils angepasst werden. Durch eine derartige Anpassung der jeweiligen Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln kann somit erreicht werden, dass auch die Radien, Ecken oder dergleichen vollständig verfestigt werden.
Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile geltend in ebensolcher Weise auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen gemäß Patentanspruch 14. Diese zeichnet sich insbesondere durch ein relativ zu dem Bauteil positionierbares Maskenteil aus, mittels deren Maskenöffnung der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils begrenzbar ist. Durch das Maskenteil kann somit eine äußerst einfache Vorrichtung geschaffen werden, bei welcher das Bauteil beispielsweise einerseits einer Vibrationseinrichtung zur Beschleunigung des Strahlguts und andererseits des Maskenteils liegt.
Dabei kann eine besonders vorteilhafte und einfache Vorrichtung zudem geschaffen werden, wenn durch die Maskenöffhung innerhalb des Maskenteils eine Strahlkammer gebildet ist, in welcher das Strahlgut vorzugsweise verliersicher aufgenommen ist. Da die Strahlkammer vorzugsweise durch die ohnehin vorhandene Maskenöffnung innerhalb des Maskenteils gebildet wird, ergibt sich somit eine äußerst einfach aufgebaute Vorrichtung, mittels welcher der jeweilige Teilbereich der Oberfläche des Bauteils zu strahlen ist.
Es ist klar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung - und insbesondere das Maskenteil — relativ an einem ortsfest angeordnetem Bauteil angeordnet werden könnte. Umgekehrt ist es selbstverständlich auch denkbar, dass das bewegliche Bauteil an einer ortsfesten Vorrichtung, insbesondere einem ortsfesten Maskenteil, positioniert wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Figur 1 eine schematische Perspektivansicht auf ein als rechteckförrnige Platte ausgebildetes Maskenteil mit einer etwa viertelkreisringförmigen Ausnehmung, in deren Bereich eine Maskenöffnung zum Oberflächenstrahlen eines korrespon- dierenden Teilbereichs einer Oberfläche eines Bauteils angeordnet ist, wobei sich die Maskenöffnung von der Ausnehmung bis zur gegenüberliegenden Seite des Maskenteils durchgängig erstreckt;
Figur 2 eine schematische Perspektivansicht auf das Maskenteil gemäß Figur 1, wobei relativ zu diesem ein ausschnittsweise erkennbares Bauteil mit einer Stirnverzahnung positioniert ist, welche im Bereich der viertelkreisringförmigen Ausnehmung in das Maskenteil eintaucht, wodurch ein entsprechender Teilbereich der Verzahnung des Bauteils in Überdeckung mit der in Figur 1 erkennbaren Maskenöffnung angeordnet ist, wobei das Bauteil mittels einer teilweise erkennbaren Halteeinrichtung relativ zu dem Maskenteil positioniert ist;
Figur 3 eine schematische Schnittansicht durch das relativ zu dem Maskenteil positionierte Bauteil, wobei auf der dem Bauteil abgewandten Seite des Maskenteils im Bereich der Maskenöffnung eine Vibrationseinrichtung zur Beaufschlagung von Strahlgut positioniert ist, wodurch mittels der Maskenöffnung eine Strahlkammer gebildet ist, welche den Austritt von Strahlgut im Wesentlichen begrenzt; und in
Figur 4 eine schematische Schnittansicht durch die Vorrichtung mit dem Maskenteil und der Vibrationseinrichtung zum Oberflächenstrahlen des Bauteils nach einer alternativen Ausführungsform.
In Figur 1 ist in einer schematischen Perspektivansicht ein Maskenteil 10 einer im Weiteren noch näher erläuterten Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen eines Bauteils (20, Fig. 2) insbesondere einer Gastrubine dargestellt. Bei dem Bauteil handelt es sich um ein Zahnrad oder Ritzel, insbesondere für ein Getriebe. Das Maskenteil 10 ist vorliegend als im Wesentlichen rechteckförmige Metallplatte gestaltet. In einer oberen Breitseite 12 ist in das Maskenteil 10 eine Ausnehmung 14 eingebracht, welche - in Draufsicht betrachtet - eine etwa viertelkreisringförmige Grundkontur aufweist. Es ist erkennbar, dass die Ausnehmung 14 in einem zentralen bzw. mittleren Bereich tiefer in das Maskenteil 10 eingebracht ist, als an den Randseiten. Des Weiteren ist in Figur 1 im mittleren bzw. tiefsten Bereich der Ausnehmung 14 eine Maskenöffnung 16 erkennbar, welche — wie im Weiteren insbesondere in Zusammenschau mit Figur 3 und Figur 4 erkennbar wird - als Durchgangsöffnung gestaltet ist. Demzufolge tritt die Maskenöffnung 16 auf der der Breitseite 12 gegenüberliegenden Breitseite 18 des Maskenteils 10 wieder aus.
In Zusammenschau mit Figur 2, welche das Maskenteil 10 gemäß Figur 1 in einer schematischen Perspektivansicht aus einer anderen Richtung zeigt, wird erkennbar, in welcher Art und Weise ein Bauteil 20 relativ zu dem Maskenteil 10 positioniert ist. Das Bauteil 20 ist vorliegend als Teil einer Gasturbine gestaltet und weist im Wesentlichen eine kreisringförmige Grundkontur auf. In Figur 2 ist von diesem Bauteil 20 jedoch nur etwa ein Viertel dargestellt. In Zusammenschau mit Figur 1 erklärt sich dabei auch die etwa viertelkreis- ringförmige Kontur der Ausnehmung 14. Diese ist nämlich so angepasst, dass das Bauteil 20 etwa im Bereich eines Viertelkreisrings - nämlich der Ausnehmung 14 - schräg in das Maskenteil 10 eintaucht. Mit anderen Worten erstreckt sich vorliegend eine gedachte, nicht erkennbare Mittelachse des Bauteils 20 nicht senkrecht, sondern vielmehr schräg zur korrespondierenden Breitseite 12 des Maskenteils 10. Das Bauteil 20 wird dabei mittels eines Teils 22 einer ansonsten nicht weiter erkennbaren Halteeinrichtung 24 an der Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen bzw. an dem Maskenteil 10 gehalten. Mit anderen Worten wird durch den Teil 22 der Halteeinrichtung 24 sichergestellt, dass das kreisringförmige Bauteil 20 entsprechend gegenüber dem Maskenteil 10 bzw. der Maskenöffnung 16 positioniert ist.
Das Bauteil 20 ist vorliegend auf seiner in die Ausnehmung 14 des Maskenteils 10 eintauchenden Stirnseite mit einer Verzahnung 26 versehen, welche in Zusammenschau mit Figur 3 lediglich schematisch erkennbar ist. Demzufolge bildet die Verzahnung 26 vorliegend eine Stirnverzahnung des Bauteils 20.
Anhand der Figuren 3 und 4, welche zwei alternative Ausführungsformen der Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen eines jeweiligen Bauteils 20 in einer schematischen Schnittansicht zeigen, soll nun die prinzipielle Funktionsweise bzw. das Oberfiächenstrahlen erläu- tert werden. Zunächst ist aus Figur 3 das Maskenteil 10 in einer gegenüber Figur 1 etwas andersartigen Ausführung gezeigt, da nämlich die Ausnehmung 14 vorliegend der Einfachheit halber nicht schräg zur Breitseite 12, sondern vielmehr senkrecht hierzu eingebracht ist. Das Maskenteil 10 ist vorliegend auf einem Arbeitstisch 28 einer entsprechenden Bearbeitungsmaschine angeordnet, wobei hiervon lediglich zwei Befestigungsleisten 30 erkennbar sind.
Von einem jeweiligen Zahn 32 der Verzahnung 26 an der Stirnseite des Bauteils 20 ist eine der beiden Zahnflanken 34 erkennbar, welche sich zwischen einer zugeordneten Zahnoberseite 36 und einem jeweiligen Zahnlückengrund 38 erstreckt. Zwischen der Zahnflanke 34 und dem Zahnlückengrund 38 verläuft dabei ein Innradius 40, welcher auf im Weiteren noch näher erläuterte Weise neben der Zahnflanke 34 bzw. dem Zahnlückengrund 38 ebenfalls mittels Oberflächenstrahlen verfestigt werden soll. Zwei Stirnseiten 42, 44 des jeweiligen Zahns 32 verlaufen im vorliegenden Fall etwa senkrecht zur Zahnoberseite 36 bzw. zur Zahnflanke 34.
Aus Figur 3 ist weiter erkennbar, dass das Bauteil 20 bzw. die Verzahnung 26 soweit in die Ausnehmung 14 des Maskenteils 10 hineinragt, dass die jeweilige Zahnoberseite 36 etwa auf Höhe einer korrespondierenden unteren Fläche 46 (Figur 1) der Ausnehmung 14 zugeordnet ist. Zudem ist aus Figur 3 erkennbar, dass ausgehend von dieser unteren Fläche 46 die Maskenöffnung 16 in das Maskenteil 10 eingebracht ist. Die Maskenöffnung 16 ist vorliegend in ihrer Breite etwa an die Breite der Verzahnung bzw. des jeweiligen Zahns 32 angepasst. Natürlich kann die Maskenöffnung auch andere Konturen bzw. Ausmaße aufweisen.
Auf der dem Bauteil 20 gegenüberliegenden Seite des Maskenteils 10 ist vorliegend eine Vibrationseinrichtung 48 angeordnet, welche insbesondere eine Ultraschall-Sonotorde um- fasst. Mittels dieser Vibrationseinrichtung 48 ist eine der Maskenöffnung 16 zugewandte Oberfläche 50 in Schwingung zu versetzen, so dass mittels dieser ein Strahlgut zum Oberflächenstrahlen des jeweiligen Zahns 32 der Verzahnung 26 beaufschlagt werden kann. Als Strahlgut werden vorliegend Strahlkugeln 52, insbesondere hochfeste Stahlkugeln einge- setzt. Wird demzufolge die Oberfläche 50 der Vibrationseinrichtung 48 in entsprechende Schwingungen versetzt, so kann ein entsprechender Teilbereich des jeweiligen Zahns 32 der Verzahnung 26 auf der der Oberfläche 50 der Vibrationseinrichtung 48 gegenüberliegenden Seite der Maskenöffnung 16 beaufschlagt bzw. verfestigt werden.
hi Zusammenschau der Figuren 1 und 3 ist erkennbar, dass somit durch die Maskenöffnung 16 ein Teilbereich - beispielsweise die jeweilige eine Zahnflanke 34 und der jeweilige Zahnlückengrund 38, oder aber die jeweils andere Zahnflanke 34, die Zahnoberseite 36 o- der eine der Stirnseiten 42, 44 - oberflächengestrahlt werden. Mit anderen Worten wird durch die Größe der Maskenöffnung 16 ein korrespondierender Teilbereich auf der Oberfläche des Bauteils 20 bestimmt bzw. begrenzt, welcher mittels der auf der gegenüberliegenden Seite des Bauteils 20 angeordneten Vibrationseinrichtung 48 entsprechend oberflächengestrahlt werden soll.
Aus Figur 3 ist dabei erkennbar, dass die Maskenöffnung 16 innerhalb des Maskenteils 10 im Wesentlichen als Strahlkammer 54 dient, so dass die Strahlkugeln 52 nicht entweichen können. Der Strahlkammer 54 können darüber hinaus nicht dargestellte Reflexionselemente bzw. Reflektionsbleche zugeordnet sein, um die Strahlkugeln 52 an einen gewünschten Teilbereich, beispielsweise die Stirnseiten 42, 44 der Verzahnung 26 zu leiten. Darüber hinaus können auch zusätzliche, bewegbare Begrenzungselemente bzw. Begrenzungswände vorgesehen sein, um einen Austritt von Strahlgut aus der Strahlkammer 54 zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Maskenöffhung 16 in bestimmten Abschnitten den korrespondierenden, zu strahlenden Teilbereich des Bauteils 20 überragt.
Aus den Figuren 1 bis 3 ist somit erkennbar, dass durch die entsprechende Maskenöffhung 16 bestimmte Teilbereiche des Bauteils 20 zum Oberflächenstrahlen freigegeben werden, während andere Teilbereiche entsprechend abgedeckt sind.
Um darüber hinaus beispielsweise zu erreichen, dass von der Verzahnung 26 bzw. vom jeweiligen Zahn 32 sowohl die entsprechend gewünschte Zahnflanke 34 - beispielsweise die Druckflanke - und der Zahnlückengrund 38 wie auch der Innenradius 40 gleichermaßen gut und homogen verfestigt werden, kann beim vorliegenden Oberflächenstrahlen darüber hinaus ein Strahlgut in Form von Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln 52 eingesetzt werden, welche zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen aufweisen. Mit anderen Worten sind innerhalb der Strahlkammer 54 kleinere und größere Strahlkugeln 52 angeordnet, welche eine vorzugsweise erheblich unterschiedliche Teilchengröße bzw. einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die Teilchengröße bzw. der Durchmesser der größeren Strahlkugeln 52 kann beispielsweise im Bereich von etwa 1,0 mm bis 4,0 mm liegen, wobei diese insbesondere eine Größe von etwa 1,2 mm bis 1,8 mm aufweisen. Bei einer speziellen Ausführungsform liegt die Teilchengröße bzw. der Durchmesser der größeren Strahlkugeln 52 im Bereiche von etwa 1,5 mm. Werden die größeren Strahlkugeln 52 wie vorliegend aus einer vorzugsweise höherfesten Stahllegierung hergestellt, so ergibt sich eine besonders vorteilhafte und homogene Verfestigung insbesondere der ebenen bzw. der flächigen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20.
Die kleinen Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln 52, welche beispielsweise ebenfalls aus einer höherfesten Stahllegierung hergestellt sein können, weisen ebenfalls eine Teilchengröße bzw. einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 1,3 mm auf, wobei im Besonderen kleinere Strahlkugeln 52 in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1,0 mm eingesetzt werden. In einer speziellen Ausführungsform beträgt die Teilchengröße bzw. der Durchmesser der kleineren Strahlkugeln 52 etwa 0,8 mm. Durch die angegebenen Bereiche der kleineren Strahlkugeln 52 kann dabei insbesondere erreicht werden, dass die entsprechenden kleineren Innenradien 40 oder andere Ecken verfestigt werden können. Mit anderen Worten sind die kleineren Strahlkugeln 52 in ihrer Teilchengröße so an die jeweiligen Innenradien 50 oder dergleichen angepasst, dass diese entsprechend verfestigt werden können. Es ist klar, dass hierzu die Teilchengröße der kleinen Strahlteilchen 52 entsprechend kleiner oder gleich gemessen sein muss wie der korrespondierende Innenradius 40.
Damit sich eine homogene Verfestigung sowohl über die ebenen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20 wie auch der Ecken oder des jeweiligen Innenradiusses 40 realisieren lässt, sind die größeren bzw. kleineren Strahlkugeln 52 vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien gestaltet bzw. haben diese eine unterschiedliche Dichte. Im Besonderen können die kleineren Strahlkugeln 52 eine verhältnismäßig zu den größeren Strahlkugeln 52 höhere Dichte aufweisen, so dass diese nach einer entsprechenden Beschleunigung mittels der Vibrationseinrichtung 48 eine höhere kinetische Energie aufweisen als die größeren Strahlkugeln 52. Hierdurch wird erreicht, dass sowohl die flächigen wie auch die eckigen Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20 einheitlich bzw. homogen verfestigt werden bzw. dass sich eine homogene Intensitätsverteilung über den gesamten, jeweils zu strahlenden Teilbereich realisieren lässt.
Bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausfuhrungsformen der Vorrichtung bzw. dem entsprechenden Verfahren wird das Bauteil 20 schrittweise weiterbewegt, um den entsprechenden Teilbereiche - beispielsweise die jeweiligen Zahnflanke 34 und den zugehörigen Zahnlückengrund 38 — in Überdeckung mit der Maskenöffhung 16 zu bringen. Mit anderen Worten wird das Bauteil 20 zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen relativ zu der Maskenöffhung 16 des Maskenteils 10 bewegt. In einer alternativen Ausführungsform wäre es jedoch auch denkbar, dass mehrere Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils 20 dadurch gleichzeitig oberflächengestrahlt werden, dass eine Mehrzahl von Maskenöffnungen 16 innerhalb einer oder mehrer Maskenteile 10 verwendet werden, welche entsprechend zueinander positioniert sind. In diesem Fall wäre es natürlich auch denkbar, pro Maskenöffnung 16 jeweils eine Vibrationseinrichtung 48 vorzusehen.
Es ist ersichtlich, dass sich die dargestellte Vorrichtung ohne Weiteres in eine Fertigungslinie, oder beispielsweise in eine Entgratmaschine mit geringem Platzbedarf und kostengünstig integrierten lässt. Dabei können auch mehrere derartige Vorrichtungen hintereinander angeordnet werden, um beispielsweise zunächst jeweils einen Teilbereich des Bauteils o- berflächenzustrahlen, und in der anderen Vorrichtung dann andere Teilbereiche. Gleichfalls wäre es dann auch denkbar, das Maskenteil 10 von der entsprechenden Vorrichtung zu lösen und zu wechseln, um gegebenenfalls andere Teilbereiche mit andersartig geformten Maskenöffnungen 16 zu begrenzen.
Die bereits erwähnten Reflexionselemente seitlich in der jeweiligen Strahlkammer 52 ermöglichen das effektive Strahlen beispielsweise der Sandkanten bzw. der Stirnseiten 42, 44, ohne dass es in diesem Bereich zu Schädigungen kommt. Mit anderen Worten kann durch die Reflexionselemente in der jeweiligen Strahlkammer 52 gewährleistet werden, dass die Kugeln zur Vermeidung von Anrissen an den Übergängen bzw. Kanten entsprechend zentral auf die Zahnkante bzw. Stirnseite 42, 44 geleitet werden. Das erfmdungsge- mäße Verfahren ermöglicht dabei hohe oberflächennahe Eigenspannungen und die Vermeidung von Entfestigungseffekten durch Herzsche Pressung. Durch die Wahl des geeigneten Teilbereichs bzw. des geeigneten Strahlguts ist es darüber hinaus möglich, dass auf ein Handentgraten insbesondere der Zahnkanten verzichtet werden kann, da diese beim Oberflächenstrahlen mitverrundet werden. Durch den Einsatz des Ultraschallstrahlens werden die jeweiligen Zahnkanten und der Zahnlückengrund 38 ebenso wie die Zahnflanken 34 sehr effektiv verfestigt sowie die Oberflächenrauhigkeit deutlich vergrößert, ohne die Kanten - trotz geringem Verrundungsaufwand - unzulässig zu verformen.
In Figur 4 ist schließlich eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Figur 3 dargestellt, wiederum das Bauteil 20 relativ zu dem ortsfesten, am Arbeitstisch 28 befestigten Maskenteil 10 positioniert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, eines Bauteils (20) insbesondere einer Gasturbine, bei welchem ein Teilbereich der Oberfläche des Bauteils (20) durch Beaufschlagung mit Strahlgut verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) relativ zu einem Maskenteil (10) positioniert wird, mittels dessen wenigstens einer zugeordneten Maskenöffhung (16) der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils (20) begrenzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskenteil (10) relativ zwischen dem Bauteil (20) und einer Vibrationseinrichtung (48) zum Beschleunigen des Strahlguts positioniert wird, wobei die wenigstens eine Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) als Strahlkammer (54) genutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) der Teilbereich einer Verzahnung (26) des Bauteils (20) begrenzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) ein jeweils zugeordneter Zahnlückengrund (38) und eine jeweils zugeordnete Druckflanke (34) eines Zahns (32) der Verzahnung (26) begrenzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) eine jeweils zugeordnete Gegenflanke (34) und eine jeweils zugeordnete Stirnseite (42, 44) eines Zahns (32) der Verzahnung (26) begrenzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Oberflächenstrahlen des Bauteils (20) wenigstens ein der Strahlkammer (54) zugeordnetes Refiektionsteil, insbesondere Reflektionsblech eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Oberfiächenstrahlen von mehreren Teilbereichen der Oberfläche nacheinander das Bauteil (20) relativ zu der Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) bewegt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum gleichzeitigen Oberfiächenstrahlen von mehreren Teilbereichen der Oberfläche des Bauteils (20) eine Mehrzahl von Maskenöffnung (16) eines oder mehrerer Maskenteile (10) eingesetzt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlgut eingesetzt wird, dessen Strahlteilchen (52) zumindest zwei unterschiedliche Teilchengrößen aufweisen und/oder aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien bestehen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlteilchen in Form von Strahlkugeln (52) mit zumindest zwei unterschiedlichen Durchmessern und/oder aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien eingesetzt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengröße bzw. der Durchmesser des wenigstens einen Teils der eingesetzten Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln (52) an jeweilige Radien (40), Ecken oder dergleichen des Bauteils (20) angepasst wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 115 dadurch gekennzeichnet, dass Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln (52) eingesetzt werden, die eine unterschiedliche Dichte aufweisen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass kleinere Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln (52) eingesetzt werden, deren Dichte höher ist als diejenige der größeren Strahlteilchen bzw. Strahlkugeln (52).
14. Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall- Kugelstrahlen, eines Bauteils (20) insbesondere einer Gasturbine, mittels welcher ein Teilbereich der Oberfläche des Bauteils (20) durch Beaufschlagung mit Strahlgut verfestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maskenteil (10) vorgesehen ist, zu welchem das Bauteil (20) relativ positionierbar ist und welches wenigstens eine zugeordnete Maskenöffnung (16) umfasst, mit welcher der entsprechende, zu strahlende Teilbereich der Oberfläche des Bauteils (20) begrenzbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskenteil (10) relativ zwischen dem Bauteil (20) und einer Vibrationseinrichtung (48) zum Beschleunigen des Strahlguts positionierbar ist, wobei die wenigstens eine Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) als Strahlkammer (54) dient.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlkammer (54) wenigstens ein Reflektionsteil, insbesondere Reflektionsblech zugeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) der Teilbereich einer Verzahnung (26) des Bauteils (20) begrenzbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) ein jeweils zugeordneter Zahnlückengrund (38) und eine jeweils zugeordnete Druckflanke (34) eines Zahns (32) der Verzahnung (26) begrenzbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) eine jeweils zugeordnete Gegenflanke (34) und eine jeweils zugeordnete Stirnseite (42, 44) eines Zahns (32) der Verzahnung (26) begrenzbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung (24) vorgesehen ist, mit welcher zum Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen nacheinander das Bauteil (20) relativ zu der Maskenöffnung (16) des Maskenteils (10) bewegbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zum gleichzeitigen Oberflächenstrahlen von mehreren Teilbereichen der Oberfläche des Bauteils (20) eines oder mehrere Maskenteile (10) vorgesehen sind, welche jeweils eine oder mehrere Maskenöffnungen (16) aufweisen.
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