WO2020064444A1 - Method for surface processing of a component by flow grinding - Google Patents

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WO2020064444A1
WO2020064444A1 PCT/EP2019/074929 EP2019074929W WO2020064444A1 WO 2020064444 A1 WO2020064444 A1 WO 2020064444A1 EP 2019074929 W EP2019074929 W EP 2019074929W WO 2020064444 A1 WO2020064444 A1 WO 2020064444A1
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flow
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abrasive particles
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Mathias WEICKERT
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Basf Se
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • B24C3/325—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks for internal surfaces, e.g. of tubes
    • B24C3/327—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks for internal surfaces, e.g. of tubes by an axially-moving flow of abrasive particles without passing a blast gun, impeller or the like along the internal surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/006—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor for grinding the interior surfaces of hollow workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks

Definitions

  • the invention is based on a method for surface processing a component by flow grinding, comprising the following steps:
  • Flow grinding processes are processing processes in which a surface to be processed is flowed over by a flowable carrier material containing grinding particles, in particular a liquid containing grinding particles.
  • the abrasive particles contained in the flowable carrier material meet the surface of the component to be machined during the overflow, whereby the corresponding surface is erosively abraded by the abrasive particles removing material from the component upon impact.
  • the flowable carrier material is a liquid
  • the flow grinding process is also called hydroerosive process or hydroerosive grinding process.
  • Flow grinding processes can be used, for example, to treat the surfaces of 3D-printed components made of metal, ceramic and / or plastic, which have a surface roughness between 50 and 500 pm. These surface roughness effects undesirable effects when using the corresponding components, for example fouling or increased pressure loss.
  • the geometry of the component may have to be modified during the manufacturing process, in particular during the production, using a 3D printing process, and the grinding process must be able to be set precisely and in a controlled manner.
  • a disadvantage of the known methods is that a flow separation can occur in the case of surfaces that are not planar to be machined, which leads to cavitation and thus undesirable material removal and can therefore lead to damage to the surface to be machined and a mathematical simulation of the grinding is complex.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method in which the surfaces of the component to be machined are not damaged and which is less complex than the mathematical simulations.
  • the task is solved by a method for the surface treatment of a component by flow grinding, comprising the following steps:
  • the flowable carrier material which contains the abrasive particles is, for example, water, oil or a highly viscous fat, that is to say a fat with a viscosity of Processing temperature in the range of 100 to 1,000,000 Pa * s, in particular with a viscosity in the range of 1,000 to 200,000 Pa * s.
  • the flowable carrier material is particularly preferably oil, in particular a hydraulic oil.
  • the proportion of the abrasive particles in the flowable carrier material is preferably in the range from 1 to 80% by volume, in particular in the range from 2 to 60% by volume.
  • the proportion of the abrasive particles is preferably in the range from 1 to 50% by volume, more preferably in the range from 1 to 20% by volume and in particular in the range of 1 up to 5 vol .-% and when using a highly viscous fat as flowable carrier material, the proportion of abrasive particles is preferably in the range from 20 to 80 vol .-% and in particular in the range from 40 to 60 vol .-%.
  • the material used for the abrasive particles depends on the material of the component to be machined. If the component is made of a metal or a ceramic, abrasive particles made of boron carbide or diamond are preferably used. In the case of a component made of a plastic, grinding particles made of boron carbide, diamond, sand or silicon are particularly suitable.
  • the shape and size of the abrasive particles also depend on the material to be processed, the material of the component and the desired surface finish, in particular the desired surface roughness and the size of the structure to be processed. Suitable particle shapes for the abrasive particles are in particular sharp-edged particles, for example broken particles. Suitable abrasive particles preferably have a size distribution of 1 to 1000 pm and in particular a size distribution of 1 to 10 pm when using oil and 10 pm to 1000 pm when using fat.
  • the component For processing by flow grinding, the component is first introduced into a channel through which the flowable carrier material containing the grinding particles flows. If outer surfaces of the component are to be machined, the component is introduced into the channel in such a way that the flowable carrier material containing the abrasive particles can flow over the surfaces. When machining inner surfaces, for example bores, the component is connected to the channel in such a way that the flowable carrier material containing the abrasive particles flows through the openings to be machined, for example bores, but does not come into contact with surfaces that are not machined should be. For the grinding of bores, for example, suitable connections can be provided on the component, via which the flowable carrier material containing the grinding particles is supplied and flows out of the component again.
  • the raw material is at the positions at which the flow direction of the abrasive particles changes when overflowing containing flowable carrier material changes rounded with a radius that corresponds to 0.1 to 2.5 times the average distance between the flowed surface and the opposite wall of the channel flowed through by the flowable carrier material containing the abrasive particles.
  • the Roh ling is preferred at the positions where the flow direction of the flow when flowing Flowable carrier material containing abrasive particles changes, rounded off with a radius that is 0.25 to 1.5 times, and in particular 0.5 times, the mean distance between the flowed-over surface and the opposite wall of the flowed through by the flowable carrier material containing the abrasive particles Channel corresponds.
  • the mean distance can be determined numerically, for example.
  • the mean distance is preferably the mean of the minimum distance between the overflowing surface and the opposite wall and the maximum distance between the overflowing surface and the opposite wall.
  • the minimum distance and the maximum distance can be both both before the change in the flow direction or both after the change in the flow direction, or one of the two distances is before the change in the flow direction and the other of the two distances is behind the flow direction.
  • the channel in particular in the case of a flow through a channel which has a change in direction, it is possible, for example, for the channel to have a first hydraulic diameter before the change in direction and a second hydraulic diameter after the change in direction.
  • the first hydraulic diameter can be smaller than the second hydraulic diameter or the first hydraulic diameter is larger than the second hydraulic diameter.
  • the hydraulic diameter is calculated as follows: where D h is the hydraulic diameter, U the circumference and A the cross-sectional area of the flowed channel.
  • a change in the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles results, for example, when a channel into which the blank is introduced and through which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows through in order to process the outer surfaces of the blank, has a curvature or kink and the blank to be machined is positioned in the area of the curvature or kink. Furthermore, there is a change in the direction of flow even if the blank contains a channel and this channel has a curvature or a bend and the walls delimiting the channel are to be processed by the flow loop. In this case, the flowable carrier material containing the abrasive particles flows through the channel in the blank.
  • the blank When external surfaces of the blank are to be machined by the flow grinding process, the blank is usually positioned in a straight channel without kinking or curvature and without constriction or expansion. In order to prevent material from being removed in an uncontrolled manner due to stall due to cavitation, additional material is attached to positions where a stall occurs on the finished component.
  • the rotationally symmetrical projection surface against which the flow flows has an inclined and concave surface on the side facing the flow in the direction of flow to a central axis of the channel in which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows.
  • “on the side facing the flow” means the side over which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows.
  • a component with a flow onto a rotationally symmetrical projection surface is, for example, a ball. Every other component, which shows a circular view in the flow direction of the flowable carrier material containing the grinding particles, has a flowed-on, rotationally symmetrical projection surface.
  • a component can, for example, also have a teardrop shape, in which case the component flows against the hemispherical end of the drop.
  • the inclined and concave surface of the additionally applied material has a curvature with a radius in the range of 1 to 5 times the diameter of the rotationally symmetrical projection surface. More preferably, the inclined and concave surface of the additionally applied material has a curvature with a radius in the range of 1.5 to 3 times the diameter of the rotationally symmetrical projection surface, for example a curvature with a radius that is twice the diameter of the rotationally symmetrical projection surface corresponds.
  • the additional material which is attached at positions where the finished component is stalled, has a flow direction on the side facing the flow in a direction of flow to a central one parallel to the direction of flow of the abrasive particles flowable carrier material on the inclined and concave surface.
  • the inclined and concave surface to the central plane running parallel to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles prevents a flow stall which leads to cavitation and thus uncontrolled material removal.
  • the surface of the additional material which is inclined and concave to the central plane parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles has a curvature with a radius in the range from 2 to 10 times the maximum vertical distance from the central , parallel to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles plane to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface.
  • the curvature of the inclined and concavely running surface particularly preferably has a radius in the range of 3 to 6 times the maximum vertical distance from the central plane running parallel to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles to the edge of the non-flow rotationally symmetrical projection surface, for example a radius which corresponds to four times the maximum vertical distance from the central plane running parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface.
  • central means that the line of intersection of the flowable carrier material running parallel to the direction of flow of the flowable abrasive particles contains the plane with the non-rotationally symmetrical projection surface in the middle of the projection surface.
  • the line of intersection of the plane running parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the grinding particles and the non-rotationally symmetrical projection surface forms the axis of symmetry of the non-rotationally symmetrical projection surface.
  • Components with a projection surface that is not rotationally symmetrical are, for example, tubes, shafts or axes, the outer surface of which is to be processed by the flow grinding method.
  • the tubes, shafts or axes can have any cross-sectional shape, a round cross-section being particularly suitable for processing by the flow grinding method.
  • the tube to be machined, the shaft to be machined or the axis to be machined is placed transversely to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles into the channel through which the flowable carrier material containing the abrasive particles is passed, so that the flow onto the projection surface of the tube the shaft or the axis is a rectangle, the length of which corresponds to the length of the tube, the shaft or the axis and the height of which corresponds to the diameter of the tube, the shaft or the axis.
  • the central plane running parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles preferably extends parallel to the length of the rectangle and intersects the projection surface at half height. In this case the radius of curvature of the inclined and concave surface is 2 to 10 times the radius of the tube, the shaft or the axis.
  • the additional material applied After machining the surface by flow grinding, the additional material applied must be removed in order to obtain the desired component.
  • a flow-over surface that forms a wall of the channel is flowed from the flowable carrier material containing the abrasive particles, material applied which has a convex surface in the middle and a concave surface outwards.
  • the additionally applied material on the side flowed against by the flowable carrier material containing the abrasive particles prevents a depression from being made in the wall of the channel by the flow grinding.
  • the surface which is convex in the middle and concave towards the outside, supports the deflection of the flowable carrier material containing the abrasive particles and in particular prevents uncontrolled material removal through cavitation.
  • the material applied to the wall is removed in a controlled manner by the flow grinding method, so that damage to the wall of the channel can be prevented in a simple manner.
  • the convex surface preferably has a curvature with a radius in the range from 0.5 to 5 times the hydraulic diameter of the channel.
  • the curvature has a radius in the range of 0.5 to 2 times the hydraulic diameter of the channel, for example the simplicity of the hydraulic diameter of the channel.
  • the maximum thickness of the applied material preferably corresponds to 0.1 to 0.75 times the hydraulic diameter of the channel, in particular 0.4 to 0.6 times, for example 0.5 times.
  • the outwardly concave surface of the applied material preferably has a curvature with a radius in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter of the channel.
  • the outwardly concave surface particularly preferably has a curvature with a radius in the range from 1 to 3 times, for example twice, the hydraulic diameter of the channel.
  • the hydraulic diameter to which the radius of the concave curvature of the applied material and the radius of the convex curvature of the applied material refer is the hydraulic diameter of the channel the change of direction.
  • the channel has an extension in which the channel increases from an area with a first hydraulic diameter to an area with a second hydraulic diameter, that is to say that the second hydraulic diameter is larger than the first hydraulic diameter, with a transition section the wall of the channel between the area with the first hydraulic diameter and the area with the second hydraulic diameter has an angle between 7 ° and 90 °, in particular between 45 ° and 90 ° to the main flow direction, both at the transition section and in the area with the second hydraulic diameter cavitation and thus an uncontrolled material removal occur when the channel is flowed through in the direction from the area with the first hydraulic diameter to the area with the second hydraulic diameter.
  • the channel has an extension in which the channel extends from an area with a first hydraulic diameter to an area with a second hydraulic diameter is increased, with a transition section of the wall of the channel between the area with the first hydraulic diameter and the area with the second hydraulic diameter, an angle between 7 ° and 90 °, in particular between 45 ° and 90 ° to the main flow direction, the flowed surface at the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section is convex and concave at the transition from the transition section to the area with the second hydraulic diameter.
  • the transition from the transition section to the area with the second hydraulic diameter can also have an angle.
  • the surface which is convex during the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section has a curvature with a radius in the range from 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel before the expansion.
  • the surface which is convex during the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section has a curvature with a radius in the range from 0.25 to 1 times, for example 0.375 times, the hydraulic diameter of the channel before the expansion.
  • the surface which is concave during the transition from the transition section to the area with the second hydraulic diameter preferably has a curvature with a radius in the range from 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel before the expansion.
  • the curvature of the surface running concavely at the transition from the transition section to the region with the second hydraulic diameter ver has a radius in the range from 0.25 to 1 times, for example 0.375 times, the hydraulic diameter of the channel before the expansion.
  • the blank which is processed by the flow grinding process, can be manufactured by various manufacturing processes.
  • the blank can be produced by a casting process. It is also possible to produce the blank by a machining process.
  • the blank is particularly preferably produced by an additive manufacturing process, for example 3D printing.
  • FIG. 1 shows a blank with a circular cross section and material attached to it in order to prevent a stall
  • FIG. 2 shows a flow-through channel, the walls of which are processed by flow loops and which has a change in direction
  • Figure 3 shows a flow channel with expansion
  • Figure 1 shows a blank with a circular cross section and attached Mate rial to prevent stall.
  • a blank 1 with a surface 3, which is to be processed by flow grinding is introduced into a suitable channel through which the flowable carrier material containing a grinding particle flows.
  • additional material 5 is attached to the blank 1 on the side facing away from the flow.
  • the additional material 5 has on the side 7 facing the flow a surface 11 which is inclined and concave in the flow direction to a central plane 9 which runs parallel to the flow direction 25 of the flowable carrier material containing the abrasive particles.
  • the blank 1 shown in Figure 1 has a circular cross section such as a cylinder or a ball. If the blank 1 is a cylinder, it has a non-rotationally symmetrical projection surface, namely a rectangular projection surface.
  • the blank is not a cylinder but a sphere, it has a rotationally symmetrical projection surface, in which case the additional material on the flow-facing side has a surface that is inclined in the direction of flow 25 to a central axis and has a concave surface.
  • the central axis runs according to the central plane 9 through the center of the ball parallel to the flow direction 25 of the flowable carrier material containing the abrasive particles.
  • the surface 11 which is inclined to the central plane 9 and runs in a concave manner preferably has a curvature with a radius 13 which corresponds to 2 to 10 times the maximum vertical distance from the central plane 9 to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface , that is, which corresponds to 2 to 10 times the radius 15 of the cylindrical blank 1.
  • the inclined to the central axis and concave surface in a kugelförmi gene blank 1 has a curvature with a radius 13 which is 1 to 5 times the diameter of the spherical blank 1, that is 2 to 10 times the radius of the spherical blank 1, corresponds.
  • the radius 13 of the curvature of the inclined and concave surface 11 is particularly preferably 3 to 6 times the maximum vertical distance from the central plane 9 to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface or the radius 15 of the rotationally symmetrical projection surface, for example, as in FIG 1 shown, 4 times the radius 15 of the rotationally symmetrical projection surface or the cylinder or twice the radius 15 of the rotationally symmetrical projection surface or the cylinder.
  • the inclined and concave surface of the additionally applied material is inclined such that the central plane 9 in a blank 1 with a non-rotationally symmetrical projection surface in the flow direction 25 or the central axis in a blank 1 with a rotationally symmetrical projection surface in the flow direction is a tan of the inclined and concave surface 11.
  • the additional material 5 is also attached symmetrically to the central plane 9, so that the additional material 5 on both sides of the central plane 9 has an inclined and concave surface 11 has, which ends tangential to the central plane 9.
  • the additional material 5 is preferably likewise rotationally symmetrically attached to the blank 1.
  • the additional material is preferably applied such that the radius of curvature is different on both sides of the central plane 9, so that the central plane 9 on both sides at the same position in the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles form a tangent to the inclined and curved surface.
  • Figure 2 shows a flow-through channel, the walls of which are processed by flow loops and which has a change in direction
  • the channel 17 shown in FIG. 2 has a first section with a first hydraulic diameter 19 and a second section with a second hydraulic diameter 21.
  • the second section follows the first section after a change of direction.
  • the convex surface 27 preferably has a curvature with a radius 31, which is in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter.
  • the radius 31 of the curvature of the convex surface 27 is particularly preferably 0.5 to 2 times the hydraulic diameter of the channel 17. If the channel 17, as shown here, has a first hydraulic diameter 19 before the change of direction and after the change of direction a second hydraulic diameter 21, the hydraulic diameter to which the size of the radius 31 relates is the second hydraulic diameter 21.
  • the radius 31 of the curvature of the convex surface is the simple one of the second hydraulic diameter 21, as shown here .
  • the concave surface 29 preferably has a curvature with a radius 33 in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter of the channel 17.
  • the radius 33 is particularly preferably 1 to 3 times the hydraulic diameter of the channel 17.
  • the hydraulic diameter is the radius 33 of the curvature of the concave surface 29 relates, the second hydraulic diameter 21.
  • the radius 33 of the curvature of the convex surface 27 is twice the 2nd hydraulic diameter 21, as shown here.
  • the thickness of the additional material 5 applied has a maximum thickness which corresponds to 0.2 to 0.75 times the hydraulic diameter of the channel 17.
  • the thickness of the applied additional material 5 particularly preferably corresponds to the 0.5 times the hydraulic diameter of the channel 17, the hydraulic diameter, to which the thickness of the applied additional material 5 relates, being the second hydraulic diameter 21.
  • the radius 39, with which the wall 37 is rounded preferably corresponds to 0.1 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel 17, the hydraulic diameter of the channel 17 for a channel with a first hydraulic diameter 19 before Change of direction and a second hydraulic diameter's 21 after the change of direction, the average hydraulic diameter is used.
  • the arithmetic mean value is used here, that is to say the mean hydraulic diameter is calculated from the sum of the first hydraulic diameter 19 and the second hydraulic diameter 21 divided by 2.
  • the radius 39 particularly preferably corresponds to 0.25 to a simple one of the mean hydraulic diameter and in particular 0.5 times the average hydraulic diameter.
  • Figure 3 shows a flow channel with an extension.
  • a flow-through channel 41 with an extension 43 has a first area 45 with a first hydraulic diameter 47 and a second area 49 with a second hydraulic diameter 51.
  • the second hydraulic diameter 51 is larger than the first hydraulic diameter 47.
  • the channel 41 through which flow flows has a transition section 53, in which the wall of the channel 41 has an angle between 45 ° and 90 ° to the flow direction 25 having.
  • the wall of the channel 41 transition section has a 90 ° angle to the flow direction 25.
  • the flowed-over surface of the channel 41 at the transition from the first region 45 to the transition section 53 is convex.
  • the surface 55 which is convex during the transition from the first region 45 to the transition section 53 preferably has a curvature with a radius 57 in the range from 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel before the enlargement 43, that is to say the first hydraulic diameter 47 in the first region 45.
  • the surface 55 which is convex during the transition from the first region 45 to the transition section 53 has a curvature with a radius 57 which is 0.25 to 1 times the first hydraulic diameter, for example, as here shown, which corresponds to 0.375 times the first hydraulic diameter 47 in the first region 45.
  • the transition from the transition section 53 to the second region 49 can have an angle, for example in the case of a wall of the transition section 53 which has an angle of 90 ° to the flow direction 25, a right angle, or as shown here, is concave.
  • the surface in the transition from the transition section 53 to the second region 49 is concave, it preferably has a curvature with a radius 59 which is 0.05 to 2.5 times the first hydraulic diameter 47 in the first region 45, that is to say that hydraulic diameter before the extension 43 corresponds.
  • the curvature at the transition from the transition section 53 has a radius 59 which corresponds to 0.25 to 1 times the first hydraulic diameter 47, for example, as shown here, 0.375 times the first hydraulic diameter, that is to say the hydraulic diameter before the extension 43 in the first area 45.

Abstract

The invention relates to a method for surface processing of a component through flow grinding, comprising the following steps: (a) providing a blank (1), (b) overflowing of at least one surface of the blank (1) with a flowable carrier material containing grinding particles. At positions at which, during overflowing, the flow direction (25) of the flowable carrier material containing the grinding particles changes the blank (1) is rounded, and at positions at which a flow separation takes place on the finished machined component, additional material (5) is attached such that a flow separation is prevented at the start of the overflowing.

Description

Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Bauteils durch Strömungsschleifen  Process for the surface treatment of a component by flow grinding
Beschreibung description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Bauteils durch Strömungsschleifen, umfassend folgende Schritte: The invention is based on a method for surface processing a component by flow grinding, comprising the following steps:
(a) Bereitstellen eines Rohlings, (a) providing a blank,
(b) Überströmen mindestens einer Oberfläche des Rohlings mit einem Schleifpartikel ent haltenden fließfähigen Trägermaterial, (b) flowing over at least one surface of the blank with a flowable carrier material containing abrasive particles,
Strömungsschleifverfahren sind Bearbeitungsverfahren, bei denen eine zu bearbeitende Oberfläche von einem Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial, insbeson dere einer Schleifpartikel enthaltenden Flüssigkeit überströmt wird. Die in dem fließfähigen Trägermaterial enthaltenen Schleifpartikel treffen während des Überströmens auf die Ober fläche des zu bearbeitenden Bauteils, wodurch die entsprechende Oberfläche erosiv abge schliffen wird, indem die Schleifpartikel beim Aufprall Material vom Bauteil abtragen. Ab hängig von der Geometrie, insbesondere der Form und Größenverteilung der Schleifpartikel, ist dabei eine sehr feine Bearbeitung der Oberflächen und insbesondere auch eine Behand lung sehr feiner Strukturen möglich. Wenn das fließfähige Trägermaterial eine Flüssigkeit ist, wird das Strömungsschleifverfahren auch hydroerosives Verfahren oder hydroerosives Schleifverfahren genannt. Strömungsschleifverfahren können zum Beispiel zur Behandlung der Oberflächen von 3D-gedruckten Bauteilen aus Metall, Keramik und/oder Kunststoff ein gesetzt werden, die eine Oberflächenrauheit zwischen 50 und 500 pm aufweisen. Diese Oberflächenrauheiten bewirken unerwünschte Effekte beim Einsatz der entsprechenden Bauteile, beispielsweise Fouling oder erhöhter Druckverlust. Um die exakte Geometrie in nerhalb der Fehlertoleranzen nach dem Schleifverfahren einhalten zu können, muss gege benenfalls die Geometrie des Bauteils bereits beim Herstellverfahren, insbesondere bei der Herstellung durch ein 3D-Druckverfahren modifiziert werden und das Schleifverfahren muss präzise und kontrolliert eingestellt werden können. Flow grinding processes are processing processes in which a surface to be processed is flowed over by a flowable carrier material containing grinding particles, in particular a liquid containing grinding particles. The abrasive particles contained in the flowable carrier material meet the surface of the component to be machined during the overflow, whereby the corresponding surface is erosively abraded by the abrasive particles removing material from the component upon impact. Depending on the geometry, in particular the shape and size distribution of the abrasive particles, very fine machining of the surfaces and, in particular, treatment of very fine structures is possible. If the flowable carrier material is a liquid, the flow grinding process is also called hydroerosive process or hydroerosive grinding process. Flow grinding processes can be used, for example, to treat the surfaces of 3D-printed components made of metal, ceramic and / or plastic, which have a surface roughness between 50 and 500 pm. These surface roughness effects undesirable effects when using the corresponding components, for example fouling or increased pressure loss. In order to be able to maintain the exact geometry within the error tolerances after the grinding process, the geometry of the component may have to be modified during the manufacturing process, in particular during the production, using a 3D printing process, and the grinding process must be able to be set precisely and in a controlled manner.
Aus WO 2014/000954 Al ist es zum Beispiel bekannt, durch ein hydroerosives Verfahren Bohrungen an Einspritzdüsen in Einspritzventilen für Verbrennungskraftmaschinen zu ver- runden, um auf diese Weise an den sehr kleinen Bohrungen, durch die der Kraftstoff mit ho hem Druck in die Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird, scharfkantige Übergänge abzuschleifen. Für das Verfahren strömt eine Schleifpartikel enthaltende Flüssigkeit durch die Einspritzdüse. Für eine gleichmäßige Durchströmung der Bohrung in der Einspritzdüse und damit eine gleichmäßige Verrundung der Kanten, wird ein Hohlkörper in das Einspritz ventil eingeführt und die Schleifpartikel enthaltende Flüssigkeit wird durch den im Hohlkör per gebildeten inneren Strömungskanal und einen zwischen dem Hohlkörper und der I nnen wandung des Einspritzventils gebildeten äußeren Strömungskanal geleitet. Hierbei ist es für ein gleichmäßiges Ergebnis möglich, unterschiedliche Schleifpartikel enthaltende Flüssigkeiten einzusetzen, die den inneren und den äußeren Strömungskanal durchströmen, und/oder die Schleifpartikel enthaltende Flüssigkeit mit unterschiedlichen Strömungsge schwindigkeiten oder Drücken durch den inneren und den äußeren Strömungskanal zu füh ren. From WO 2014/000954 A1 it is known, for example, to round bores on injection nozzles in injection valves for internal combustion engines by means of a hydroerosive method, in order in this way on the very small bores through which the fuel is injected into the internal combustion engine at high pressure will grind sharp-edged transitions. For the method, a liquid containing abrasive particles flows through the injection nozzle. For a uniform flow through the bore in the injection nozzle and thus a uniform rounding of the edges, a hollow body is inserted into the injection valve and the liquid containing the abrasive particles is through the inner flow channel formed in the hollow body and one between the hollow body and the inner wall of the Injector formed outer flow channel directed. It is possible for a uniform result to contain different abrasive particles To use liquids that flow through the inner and outer flow channels, and / or to guide the liquid containing the abrasive particles at different flow rates or pressures through the inner and outer flow channels.
Eine mathematische Simulation des hydroerosiven Schleifens ist zum Beispiel in P.A. Riz- kalla, Development of a Plydroerosion Model using a Semi-Empirical Method Coupled with an Euler-Euler Approach, Dissertation, Royal Melbourne Institute of Technology, Universität Melbourne, November 2007, Seiten 36 bis 44 beschrieben. A mathematical simulation of hydroerosive grinding is described, for example, in P.A. Rizkalla, Development of a Plydroerosion Model using a Semi-Empirical Method Coupled with an Euler-Euler Approach, Dissertation, Royal Melbourne Institute of Technology, University of Melbourne, November 2007, pages 36 to 44.
Nachteil der bekannten Verfahren ist, dass bei nicht planaren zu bearbeitenden Oberflächen eine Strömungsablösung auftreten kann, die Kavitation und damit unerwünschten Material abtrag zur Folge hat und damit zu Schäden an der zu bearbeitenden Oberfläche führen kann und eine mathematischen Simulation des Schleifens aufwendig ist. A disadvantage of the known methods is that a flow separation can occur in the case of surfaces that are not planar to be machined, which leads to cavitation and thus undesirable material removal and can therefore lead to damage to the surface to be machined and a mathematical simulation of the grinding is complex.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die zu bearbeitenden Oberflächen des Bauteils nicht geschädigt werden und das gegenüber den mathematischen Simulationen weniger aufwendig ist. The object of the present invention is therefore to provide a method in which the surfaces of the component to be machined are not damaged and which is less complex than the mathematical simulations.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Bauteils durch Strömungsschleifen, umfassend folgende Schritte: The task is solved by a method for the surface treatment of a component by flow grinding, comprising the following steps:
(a) Bereitstellen eines Rohlings, (a) providing a blank,
(b) Überströmen mindestens einer Oberfläche des Rohlings mit einem Schleifpartikel ent haltenden fließfähigen Trägermaterial, wobei der Rohling an Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials ändert, abgerundet ist und an (b) overflowing at least one surface of the blank with a flowable carrier material containing abrasive particles, the blank being rounded off and on at positions at which the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles changes when overflowing
Positionen, an denen am fertig bearbeiteten Bauteil ein Strömungsabriss erfolgt, zusätzli ches Material so angebracht ist, dass zu Beginn des Überströmens ein Strömungsabriss verhindert wird.  Positions at which the finished component is stalled, additional material is attached in such a way that a stall is prevented at the start of the overflow.
Durch das Abrunden des Rohlings an Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strö mungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials ändert, und das Anbringen zusätzlichen Materials an Positionen, an denen am fertig bearbeiteten Bauteil ein Strömungsabriss erfolgt, wird verhindert, dass durch das Bearbeiten der Ober fläche mit dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial unkontrolliert Material durch Kavitation aufgrund des Strömungsabrisses und damit verbundene Rück strömungen abgetragen wird und dadurch das Bauteil geschädigt wird. By rounding off the blank at positions where the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles changes when overflowing, and the attachment of additional material at positions where the finished component is stalled, is prevented by machining the The surface with the flowable carrier material containing the abrasive particles is removed in an uncontrolled manner by cavitation due to the stall and the associated back flows and the component is thereby damaged.
Das fließfähige Trägermaterial, das die Schleifpartikel enthält, ist beispielsweise Wasser, Öl oder ein hochviskoses Fett, das heißt ein Fett mit einer Viskosität bei Bearbeitungstemperatur im Bereich von 100 bis 1000000 Pa*s, insbesondere mit einer Vis kosität im Bereich von 1000 bis 200000 Pa*s. Besonders bevorzugt ist das fließfähige Trä germaterial Öl, insbesondere ein Hydrauliköl. Der Anteil der Schleifpartikel in dem fließfähi gen Trägermaterial liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 80 Vol.-%, insbesondere im Be reich von 2 bis 60 Vol.-%. Wenn eine Flüssigkeit als fließfähiges Trägermaterial eingesetzt wird, beispielsweise Wasser oder Öl, liegt der Anteil der Schleifpartikel vorzugsweise im Be reich von 1 bis 50 Vol.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 Vol.-% und insbesondere im Bereich von 1 bis 5 Vol.-% und bei Einsatz eines hochviskosen Fetts als fließfähiges Trä germaterial liegt der Anteil der Schleifpartikel vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80 Vol.-% und insbesondere im Bereich von 40 bis 60 Vol.-%. The flowable carrier material which contains the abrasive particles is, for example, water, oil or a highly viscous fat, that is to say a fat with a viscosity of Processing temperature in the range of 100 to 1,000,000 Pa * s, in particular with a viscosity in the range of 1,000 to 200,000 Pa * s. The flowable carrier material is particularly preferably oil, in particular a hydraulic oil. The proportion of the abrasive particles in the flowable carrier material is preferably in the range from 1 to 80% by volume, in particular in the range from 2 to 60% by volume. If a liquid is used as the flowable carrier material, for example water or oil, the proportion of the abrasive particles is preferably in the range from 1 to 50% by volume, more preferably in the range from 1 to 20% by volume and in particular in the range of 1 up to 5 vol .-% and when using a highly viscous fat as flowable carrier material, the proportion of abrasive particles is preferably in the range from 20 to 80 vol .-% and in particular in the range from 40 to 60 vol .-%.
Das für die Schleifpartikel eingesetzte Material ist abhängig vom Material des zu bearbei tenden Bauteils. Wenn das Bauteil aus einem Metall oder einer Keramik ist, werden vor zugsweise Schleifpartikel aus Borcarbid oder Diamant eingesetzt. Bei einem Bauteil aus ei nem Kunststoff eignen sich insbesondere Schleifpartikel aus Borcarbid, Diamant, Sand oder Silizium. Auch die Form und die Größe der Schleifpartikel ist abhängig vom zu bearbeiten den Material des Bauteils und von der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit, insbeson dere der gewünschten Oberflächenrauheit sowie der Größe der zu bearbeitenden Struktur. Geeignete Partikelformen für die Schleifpartikel sind insbesondere scharfkantige Partikel, zum Beispiel gebrochene Partikel. Geeignete Schleifpartikel weisen vorzugsweise eine Grö ßenverteilung von 1 bis 1000 pm und insbesondere eine Größenverteilung von 1 bis 10 pm bei Verwendung von Öl und 10 pm bis 1000 pm bei Verwendung von Fett auf. The material used for the abrasive particles depends on the material of the component to be machined. If the component is made of a metal or a ceramic, abrasive particles made of boron carbide or diamond are preferably used. In the case of a component made of a plastic, grinding particles made of boron carbide, diamond, sand or silicon are particularly suitable. The shape and size of the abrasive particles also depend on the material to be processed, the material of the component and the desired surface finish, in particular the desired surface roughness and the size of the structure to be processed. Suitable particle shapes for the abrasive particles are in particular sharp-edged particles, for example broken particles. Suitable abrasive particles preferably have a size distribution of 1 to 1000 pm and in particular a size distribution of 1 to 10 pm when using oil and 10 pm to 1000 pm when using fat.
Zur Bearbeitung durch das Strömungsschleifen wird als erstes das Bauteil in einen Kanal eingebracht, durch den das die Schleifpartikel enthaltende fließfähige Trägermaterial strömt. Wenn äußere Oberflächen des Bauteils bearbeitet werden sollen, wird das Bauteil so in den Kanal eingebracht, dass das die Schleifpartikel enthaltende fließfähige Trägerma terial die Oberflächen überströmen kann. Bei einer Bearbeitung von inneren Oberflächen, beispielsweise von Bohrungen, wird das Bauteil so an den Kanal angeschlossen, dass das die Schleifpartikel enthaltende fließfähige Trägermaterial durch die zu bearbeitenden Öff nungen, beispielsweise Bohrungen, strömt, jedoch nicht in Kontakt kommt mit Oberflächen, die nicht bearbeitet werden sollen. Für das Schleifen von Bohrungen können zum Beispiel geeignete Anschlüsse am Bauteil vorgesehen sein, über die das die Schleifpartikel enthal tende fließfähige Trägermaterial zugeführt wird und wieder aus dem Bauteil strömt. For processing by flow grinding, the component is first introduced into a channel through which the flowable carrier material containing the grinding particles flows. If outer surfaces of the component are to be machined, the component is introduced into the channel in such a way that the flowable carrier material containing the abrasive particles can flow over the surfaces. When machining inner surfaces, for example bores, the component is connected to the channel in such a way that the flowable carrier material containing the abrasive particles flows through the openings to be machined, for example bores, but does not come into contact with surfaces that are not machined should be. For the grinding of bores, for example, suitable connections can be provided on the component, via which the flowable carrier material containing the grinding particles is supplied and flows out of the component again.
Um an den Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials ändert, einen Strömungsabriss und damit einen unerwünschten Materialabtrag durch Kavitation zu verhindern, ist der Roh ling an den Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials ändert, mit einem Radius abge rundet, der dem 0,1 bis 2,5 fachen des mittleren Abstandes zwischen der überströmten Oberfläche und der gegenüberliegenden Wandung des von dem die Schleifpartikel enthal tenden fließfähigen Trägermaterial durchströmten Kanals entspricht. Bevorzugt ist der Roh ling an den Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials ändert, mit einem Radius abge rundet, der dem 0,25 bis 1,5 fachen und insbesondere dem 0,5 fachen des mittleren Abstan des zwischen der überströmten Oberfläche und der gegenüberliegenden Wandung des von dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial durchströmten Kanals ent spricht. In order to prevent stalling at the positions at which the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles changes during overflow and thus undesirable material removal by cavitation, the raw material is at the positions at which the flow direction of the abrasive particles changes when overflowing containing flowable carrier material changes rounded with a radius that corresponds to 0.1 to 2.5 times the average distance between the flowed surface and the opposite wall of the channel flowed through by the flowable carrier material containing the abrasive particles. The Roh ling is preferred at the positions where the flow direction of the flow when flowing Flowable carrier material containing abrasive particles changes, rounded off with a radius that is 0.25 to 1.5 times, and in particular 0.5 times, the mean distance between the flowed-over surface and the opposite wall of the flowed through by the flowable carrier material containing the abrasive particles Channel corresponds.
Der mittlere Abstand kann dabei zum Beispiel numerisch ermittelt werden. Vorzugsweise ist der mittlere Abstand jedoch der Mittelwert aus dem minimalen Abstand zwischen der über strömen Oberfläche und der gegenüberliegenden Wandung und dem maximalen Abstand zwischen überströmen Oberfläche und der gegenüberliegenden Wandung. Der minimale Ab stand und der maximale Abstand können dabei sowohl beide vor der Änderung der Strö mungsrichtung oder beide nach der Änderung der Strömungsrichtung liegen oder eine der beiden Abstände liegt vor der Änderung der Strömungsrichtung und der andere der beiden Abstände liegt hinter der Strömungsrichtung. I nsbesondere bei einem durchströmten Kanal, der eine Richtungsänderung aufweist, ist es zum Beispiel möglich, dass der Kanal einen ersten hydraulischen Durchmesser vor der Richtungsänderung und einen zweiten hydrauli schen Durchmesser nach der Richtungsänderung aufweist. Hierbei kann der erste hydrauli sche Durchmesser kleiner als der zweite hydraulische Durchmesser sein oder der erste hydraulische Durchmesser ist größer als der zweite hydraulische Durchmesser. The mean distance can be determined numerically, for example. However, the mean distance is preferably the mean of the minimum distance between the overflowing surface and the opposite wall and the maximum distance between the overflowing surface and the opposite wall. The minimum distance and the maximum distance can be both both before the change in the flow direction or both after the change in the flow direction, or one of the two distances is before the change in the flow direction and the other of the two distances is behind the flow direction. In particular in the case of a flow through a channel which has a change in direction, it is possible, for example, for the channel to have a first hydraulic diameter before the change in direction and a second hydraulic diameter after the change in direction. Here, the first hydraulic diameter can be smaller than the second hydraulic diameter or the first hydraulic diameter is larger than the second hydraulic diameter.
Der hydraulische Durchmesser berechnet sich dabei zu:
Figure imgf000006_0001
wobei Dh der hydraulische Durchmesser, U der Umfang und A die Querschnittsfläche des durchströmten Kanals sind. The hydraulic diameter is calculated as follows:
Figure imgf000006_0001
where D h is the hydraulic diameter, U the circumference and A the cross-sectional area of the flowed channel.
Eine Änderung der Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trä germaterials ergibt sich zum Beispiel dann, wenn ein Kanal, in den der Rohling eingebracht ist, und der von dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial durch strömt wird, um die äußeren Oberflächen des Rohlings zu bearbeiten, eine Krümmung oder einen Knick aufweist und der zu bearbeitende Rohling im Bereich der Krümmung oder des Knicks positioniert ist. Weiterhin ergibt sich eine Änderung der Strömungsrichtung auch dann, wenn der Rohling einen Kanal enthält und dieser Kanal eine Krümmung oder einen Knick aufweist und die den Kanal begrenzenden Wandungen durch das Strömungsschleif verfahren bearbeitet werden sollen. In diesem Fall wird der Kanal im Rohling von dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial durchströmt. A change in the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles results, for example, when a channel into which the blank is introduced and through which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows through in order to process the outer surfaces of the blank, has a curvature or kink and the blank to be machined is positioned in the area of the curvature or kink. Furthermore, there is a change in the direction of flow even if the blank contains a channel and this channel has a curvature or a bend and the walls delimiting the channel are to be processed by the flow loop. In this case, the flowable carrier material containing the abrasive particles flows through the channel in the blank.
Wenn äußere Oberflächen des Rohlings durch das Strömungsschleifverfahren bearbeitet werden sollen, wird der Rohling üblicherweise in einem gerade verlaufenden Kanal ohne Knick oder Krümmung und ohne Einschnürung oder Erweiterung positioniert. Um in diesem Fall zu verhindern, dass durch Kavitation aufgrund von Strömungsabriss unkontrolliert Ma terial abgetragen wird, wird an Positionen, an denen am fertig bearbeiteten Bauteil ein Strö mungsabriss auftritt, zusätzliches Material angebracht. Bei einem Bauteil mit einer angeströmten rotationssymmetrischen Projektionsfläche weist das zusätzliche Material auf der der Strömung zugewandten Seite eine in Strömungsrichtung zu einer zentralen Achse des Kanals, in dem das die Schleifpartikel enthaltende fließfähige Trägermaterial strömt, geneigte und konkav verlaufende Oberfläche auf. When external surfaces of the blank are to be machined by the flow grinding process, the blank is usually positioned in a straight channel without kinking or curvature and without constriction or expansion. In order to prevent material from being removed in an uncontrolled manner due to stall due to cavitation, additional material is attached to positions where a stall occurs on the finished component. For a component with a The rotationally symmetrical projection surface against which the flow flows has an inclined and concave surface on the side facing the flow in the direction of flow to a central axis of the channel in which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows.
„Auf der der Strömung zugewandten Seite“ bedeutet in diesem Zusammenhang die Seite, über die das die Schleifpartikel enthaltende fließfähige Trägermaterial strömt. In this context, “on the side facing the flow” means the side over which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows.
Ein Bauteil mit einer angeströmten rotationssymmetrischen Projektionsfläche ist zum Bei spiel eine Kugel. Auch jedes andere Bauteil, das in Strömungsrichtung des die Schleifparti kel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials eine kreisförmige Ansicht zeigt, hat eine an geströmte rotationssymmetrische Projektionsfläche. Ein solches Bauteil kann zum Beispiel auch eine Tropfenform aufweisen, wobei das Bauteil in diesem Fall am halbkugelförmigen Ende des Tropfens angeströmt wird. A component with a flow onto a rotationally symmetrical projection surface is, for example, a ball. Every other component, which shows a circular view in the flow direction of the flowable carrier material containing the grinding particles, has a flowed-on, rotationally symmetrical projection surface. Such a component can, for example, also have a teardrop shape, in which case the component flows against the hemispherical end of the drop.
Um einen Strömungsabriss zu verhindern, weist die geneigte und konkav verlaufende Ober fläche des zusätzlich aufgebrachten Materials eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 1 bis 5 fachen des Durchmessers der rotationssymmetrischen Projektionsfläche auf. Weiter bevorzugt weist die geneigte und konkav verlaufende Oberfläche des zusätzlich auf gebrachten Materials eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 1,5 bis 3 fachen des Durchmessers der rotationssymmetrischen Projektionsfläche, beispielsweise eine Krüm mung mit einem Radius, der dem doppelten des Durchmessers der rotationssymmetrischen Projektionsfläche entspricht. In order to prevent a stall, the inclined and concave surface of the additionally applied material has a curvature with a radius in the range of 1 to 5 times the diameter of the rotationally symmetrical projection surface. More preferably, the inclined and concave surface of the additionally applied material has a curvature with a radius in the range of 1.5 to 3 times the diameter of the rotationally symmetrical projection surface, for example a curvature with a radius that is twice the diameter of the rotationally symmetrical projection surface corresponds.
Wenn die angeströmte Projektionsfläche nicht rotationssymmetrisch ist weist das zusätzli che Material, das an Positionen angebracht ist, an denen am fertig bearbeiteten Bauteil ein Strömungsabriss erfolgt, auf der der Strömung zugewandten Seite eine in Strömungsrich tung zu einer zentralen, parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufenden Ebene geneigte und konkav verlaufende Oberflä che auf. Auch in diesem Fall wird durch die zu der zentralen, parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufende Ebene ge neigte und konkave Oberfläche verhindert, dass ein Strömungsabriss erfolgt, der zu Kavita tion und damit unkontrolliertem Materialabtrag führt. If the flow onto the projection surface is not rotationally symmetrical, the additional material, which is attached at positions where the finished component is stalled, has a flow direction on the side facing the flow in a direction of flow to a central one parallel to the direction of flow of the abrasive particles flowable carrier material on the inclined and concave surface. In this case too, the inclined and concave surface to the central plane running parallel to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles prevents a flow stall which leads to cavitation and thus uncontrolled material removal.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zu der zentralen, parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufenden Ebene geneigte und konkav verlaufende Oberfläche des zusätzlichen Materials eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 2 bis 10 fachen des maximalen senkrechten Abstandes von der zent ralen, parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trä germaterials verlaufenden Ebene zum Rand der nicht rotationssymmetrischen Projektions fläche aufweist. Besonders bevorzugt weist die Krümmung der geneigten und konkav ver laufenden Oberfläche einen Radius im Bereich des 3 bis 6 fachen des maximalen senkrech ten Abstandes von der zentralen, parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel ent haltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufenden Ebene zum Rand der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche auf, beispielsweise einen Radius, der dem vierfa chen des maximalen senkrechten Abstandes von der zentralen, parallel zur Strömungsrich tung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufenden Ebene zum Rand der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche entspricht. It is particularly advantageous if the surface of the additional material which is inclined and concave to the central plane parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles has a curvature with a radius in the range from 2 to 10 times the maximum vertical distance from the central , parallel to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles plane to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface. The curvature of the inclined and concavely running surface particularly preferably has a radius in the range of 3 to 6 times the maximum vertical distance from the central plane running parallel to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles to the edge of the non-flow rotationally symmetrical projection surface, for example a radius which corresponds to four times the maximum vertical distance from the central plane running parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface.
„Zentral“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schnittgerade der parallel zur Strö mungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufen den Ebene mit der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche in der Mitte der Projekti onsfläche verläuft. Bei einer achssymmetrischen Projektionsfläche bildet die Schnittgerade der parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Träger materials verlaufenden Ebene mit der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche die Symmetrieachse der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche. In this context, “central” means that the line of intersection of the flowable carrier material running parallel to the direction of flow of the flowable abrasive particles contains the plane with the non-rotationally symmetrical projection surface in the middle of the projection surface. In the case of an axisymmetric projection surface, the line of intersection of the plane running parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the grinding particles and the non-rotationally symmetrical projection surface forms the axis of symmetry of the non-rotationally symmetrical projection surface.
Bauteile mit einer nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche sind zum Beispiel Rohre, Wellen oder Achsen, deren äußere Oberfläche durch das Strömungsschleifverfahren bear beitet werden soll. Die Rohre, Wellen oder Achsen können dabei jede beliebige Quer schnittsform haben, wobei ein runder Querschnitt besonders für die Bearbeitung durch das Strömungsschleifverfahren geeignet ist. Das zu bearbeitende Rohr, die zu bearbeitende Welle oder die zu bearbeitende Achse wird dabei quer zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials in den Kanal, durch den das die Schleifpartikel enthaltende fließfähige Trägermaterial geleitet wird, eingelegt, so dass die angeströmte Projektionsfläche des Rohrs, der Welle oder der Achse ein Rechteck ist, des sen Länge der Länge des Rohrs, der Welle oder der Achse entspricht und dessen Höhe dem Durchmesser des Rohrs, der Welle oder der Achse entspricht. Die zentrale, parallel zur Strö mungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlau fende Ebene erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Länge des Rechtecks und schneidet die Projektionsfläche auf halber Höhe. I n diesem Fall beträgt der Radius der Krümmung der geneigten und konkaven Oberfläche also dem 2 bis 10 fachen des Radius des Rohrs, der Welle oder der Achse. Components with a projection surface that is not rotationally symmetrical are, for example, tubes, shafts or axes, the outer surface of which is to be processed by the flow grinding method. The tubes, shafts or axes can have any cross-sectional shape, a round cross-section being particularly suitable for processing by the flow grinding method. The tube to be machined, the shaft to be machined or the axis to be machined is placed transversely to the direction of flow of the flowable carrier material containing the abrasive particles into the channel through which the flowable carrier material containing the abrasive particles is passed, so that the flow onto the projection surface of the tube the shaft or the axis is a rectangle, the length of which corresponds to the length of the tube, the shaft or the axis and the height of which corresponds to the diameter of the tube, the shaft or the axis. The central plane running parallel to the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles preferably extends parallel to the length of the rectangle and intersects the projection surface at half height. In this case the radius of curvature of the inclined and concave surface is 2 to 10 times the radius of the tube, the shaft or the axis.
Nach der Bearbeitung der Oberfläche durch das Strömungsschleifen muss das zusätzlich aufgebrachte Material entfernt werden, um das gewünschte Bauteil zu erhalten. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des die Schleifpartikel enthalten den fließfähigen Trägermaterials zu erhöhen und so gezielt das Material abzuschleifen. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Geschwindigkeit nicht zu stark erhöht wird, um ein unkontrolliertes Abfragen des zusätzlich aufgebrachten Materials zu verhindern. After machining the surface by flow grinding, the additional material applied must be removed in order to obtain the desired component. For this purpose, it is possible, for example, to increase the flow rate of the flowable carrier material containing the abrasive particles and thus to grind the material in a targeted manner. It is important to ensure that the speed is not increased too much to prevent uncontrolled querying of the additional material applied.
Wenn nicht die äußere Oberfläche des Rohlings bearbeitet werden soll, sondern ein Kanal innerhalb des Rohlings, ist vorzugsweise bei einer überströmten Oberfläche, die eine Wan dung des Kanals bildet, wobei der Kanal eine Richtungsänderung aufweist, auf der Wan dung des Kanals, die aufgrund der Richtungsänderung des Kanals von dem die Schleifparti kel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial angeströmt wird, Material aufgebracht, das in der Mitte eine konvex verlaufende und nach außen hin eine konkav verlaufende Oberfläche aufweist. Das zusätzlich aufgebrachte Material auf der von dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial angeströmten Seite verhindert, dass in die Wandung des Kanals durch das Strömungsschleifen eine Vertiefung eingebracht wird. Die in der Mitte konvex verlaufende und nach außen hin konkav verlaufende Oberfläche unterstützt die Umlenkung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials und verhindert insbeson dere unkontrollierten Materialabtrag durch Kavitation. Das auf die Wandung aufgebrachte Material wird so durch das Strömungsschleifverfahren kontrolliert entfernt, so dass auf ein fache Weise eine Schädigung der Wandung des Kanals verhindert werden kann. If it is not the outer surface of the blank that is to be machined, but rather a channel inside the blank, it is preferable for a flow-over surface that forms a wall of the channel, the channel having a change of direction, on the wall of the channel that is due to the Direction change of the channel is flowed from the flowable carrier material containing the abrasive particles, material applied which has a convex surface in the middle and a concave surface outwards. The additionally applied material on the side flowed against by the flowable carrier material containing the abrasive particles prevents a depression from being made in the wall of the channel by the flow grinding. The surface, which is convex in the middle and concave towards the outside, supports the deflection of the flowable carrier material containing the abrasive particles and in particular prevents uncontrolled material removal through cavitation. The material applied to the wall is removed in a controlled manner by the flow grinding method, so that damage to the wall of the channel can be prevented in a simple manner.
Vorzugsweise weist die konvex verlaufende Oberfläche eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 0,5 bis 5 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals auf. Beson ders bevorzugt weist die Krümmung einen Radius im Bereich des 0,5 bis 2 fachen des hyd raulischen Durchmessers des Kanals auf, beispielsweise das Einfache des hydraulischen Durchmessers des Kanals. Die maximale Dicke des aufgebrachten Materials entspricht vor zugsweise dem 0,1 bis 0,75 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals, insbeson dere dem 0,4 bis 0,6 fachen, beispielsweise dem 0,5 fachen. The convex surface preferably has a curvature with a radius in the range from 0.5 to 5 times the hydraulic diameter of the channel. Particularly preferably, the curvature has a radius in the range of 0.5 to 2 times the hydraulic diameter of the channel, for example the simplicity of the hydraulic diameter of the channel. The maximum thickness of the applied material preferably corresponds to 0.1 to 0.75 times the hydraulic diameter of the channel, in particular 0.4 to 0.6 times, for example 0.5 times.
Die nach außen hin konkav verlaufende Oberfläche des aufgebrachten Materials weist vor zugsweise eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 0,5 bis 5 fachen des hydrauli schen Durchmessers des Kanals auf. Besonders bevorzugt weist die nach außen hin konkav verlaufende Oberfläche eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 1 bis 3 fachen, beispielsweise des doppelten, des hydraulischen Durchmessers des Kanals auf. The outwardly concave surface of the applied material preferably has a curvature with a radius in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter of the channel. The outwardly concave surface particularly preferably has a curvature with a radius in the range from 1 to 3 times, for example twice, the hydraulic diameter of the channel.
Wenn der Kanal vor der Richtungsänderung einen anderen hydraulischen Durchmesser auf weist als nach der Richtungsänderung, ist der hydraulische Durchmesser auf den sich der Radius der konkaven Krümmung des aufgebrachten Materials und der Radius der konvexen Krümmung des aufgebrachten Materials beziehen, der hydraulische Durchmesser des Ka nals nach der Richtungsänderung. If the channel has a different hydraulic diameter before the change of direction than after the change of direction, the hydraulic diameter to which the radius of the concave curvature of the applied material and the radius of the convex curvature of the applied material refer is the hydraulic diameter of the channel the change of direction.
Wenn der Kanal eine Erweiterung aufweist, in der sich der Kanal von einem Bereich mit ei nem ersten hydraulischen Durchmesser auf einen Bereich mit einem zweiten hydraulischen Durchmesser vergrößert, das heißt, dass der zweite hydraulische Durchmesser größer ist als der erste hydraulische Durchmesser, wobei ein Übergangsabschnitt der Wandung des Kanals zwischen dem Bereich mit erstem hydraulischen Durchmesser und dem Bereich mit zweitem hydraulischen Durchmesser einen Winkel zwischen 7° und 90° , insbesondere zwischen 45° und 90° zur Hauptströmungsrichtung aufweist, kann sowohl am Übergangs abschnitt als auch im Bereich mit dem zweiten hydraulischen Durchmesser Kavitation und damit ein unkontrollierter Materialabtrag auftreten, wenn der Kanal in Richtung von dem Bereich mit erstem hydraulischem Durchmesser zum Bereich mit zweitem hydraulischem Durchmesser hin durchströmt wird. Bei einer entgegengesetzten Strömungsrichtung kann entsprechend Kavitation mit damit verbundenem unkontrolliertem Materialabtrag m Über gangbereich und dem sich daran in Strömungsrichtung dann anschließenden Bereich mit erstem hydraulischen Durchmesser auftreten. Um diesen unkontrollierten Materialabtrag zu verhindern, ist es bevorzugt, wenn bei einer überströmten Oberfläche, die eine Wandung eines Kanals bildet, wobei der Kanal eine Er weiterung aufweist, in der der Kanal von einem Bereich mit einem ersten hydraulischen Durchmesser auf einen Bereich mit einem zweiten hydraulischen Durchmesser vergrößert wird, wobei ein Übergangsabschnitt der Wandung des Kanals zwischen dem Bereich mit erstem hydraulischen Durchmesser und dem Bereich mit zweitem hydraulischen Durchmes ser einen Winkel zwischen 7° und 90° , insbesondere zwischen 45° und 90° zur Haupt strömungsrichtung aufweist, wobei die überströmte Oberfläche beim Übergang vom Bereich mit erstem hydraulischem Durchmesser zum Übergangsabschnitt konvex verläuft und beim Übergang vom Übergangsabschnitt zum Bereich mit dem zweiten hydraulischen Durchmes ser konkav verläuft. Der Übergang vom Übergangsabschnitt zum Bereich mit dem zweiten hydraulischen Durchmesser kann jedoch auch einen Winkel aufweisen. If the channel has an extension in which the channel increases from an area with a first hydraulic diameter to an area with a second hydraulic diameter, that is to say that the second hydraulic diameter is larger than the first hydraulic diameter, with a transition section the wall of the channel between the area with the first hydraulic diameter and the area with the second hydraulic diameter has an angle between 7 ° and 90 °, in particular between 45 ° and 90 ° to the main flow direction, both at the transition section and in the area with the second hydraulic diameter cavitation and thus an uncontrolled material removal occur when the channel is flowed through in the direction from the area with the first hydraulic diameter to the area with the second hydraulic diameter. In the case of an opposite flow direction, cavitation with associated uncontrolled material removal in the transition region and the region with the first hydraulic diameter which then adjoins it in the flow direction can occur. In order to prevent this uncontrolled material removal, it is preferred if, in the case of an overflow surface which forms a wall of a channel, the channel has an extension in which the channel extends from an area with a first hydraulic diameter to an area with a second hydraulic diameter is increased, with a transition section of the wall of the channel between the area with the first hydraulic diameter and the area with the second hydraulic diameter, an angle between 7 ° and 90 °, in particular between 45 ° and 90 ° to the main flow direction, the flowed surface at the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section is convex and concave at the transition from the transition section to the area with the second hydraulic diameter. However, the transition from the transition section to the area with the second hydraulic diameter can also have an angle.
Durch den konvexen Verlauf beim Übergang vom Bereich mit erstem hydraulischem Durch messer zum Übergangsabschnitt wird ein Strömungsabriss am Übergang vom Bereich mit erstem hydraulischem Durchmesser zum Übergangsabschnitt verhindert oder zumindest stark reduziert, so dass ein unkontrollierter Materialabtrag aufgrund der damit verbundenen Kavitation verhindert oder eingeschränkt werden kann. Due to the convex course at the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section, a stall at the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section is prevented or at least greatly reduced, so that uncontrolled material removal due to the associated cavitation can be prevented or restricted.
Vorzugsweise weist die beim Übergang vom Bereich mit erstem hydraulischem Durchmes ser zum Übergangsabschnitt konvex verlaufende Oberfläche eine Krümmung mit einem Ra dius im Bereich des 0,05 bis 2,5 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals vor der Erweiterung auf. Bevorzugt weist die beim Übergang vom Bereich mit erstem hydraulischem Durchmesser zum Übergangsabschnitt konvex verlaufende Oberfläche eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 0,25 bis 1 fachen, beispielsweise des 0,375 fachen, des hyd raulischen Durchmessers des Kanals vor der Erweiterung auf. Preferably, the surface which is convex during the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section has a curvature with a radius in the range from 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel before the expansion. Preferably, the surface which is convex during the transition from the area with the first hydraulic diameter to the transition section has a curvature with a radius in the range from 0.25 to 1 times, for example 0.375 times, the hydraulic diameter of the channel before the expansion.
Die beim Übergang vom Übergangsabschnitt zum Bereich mit dem zweiten hydraulischen Durchmesser konkav verlaufende Oberfläche weist vorzugsweise eine Krümmung mit einem Radius im Bereich des 0,05 bis 2,5 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals vor der Erweiterung auf. Besonders bevorzugt weist die Krümmung der beim Übergang vom Übergangsabschnitt zum Bereich mit dem zweiten hydraulischen Durchmesser konkav ver laufenden Oberfläche einen Radius im Bereich des 0,25 bis 1 fachen, beispielsweise des 0,375 fachen, des hydraulischen Durchmessers des Kanals vor der Erweiterung auf. The surface which is concave during the transition from the transition section to the area with the second hydraulic diameter preferably has a curvature with a radius in the range from 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel before the expansion. Particularly preferably, the curvature of the surface running concavely at the transition from the transition section to the region with the second hydraulic diameter ver has a radius in the range from 0.25 to 1 times, for example 0.375 times, the hydraulic diameter of the channel before the expansion.
Der Rohling, der durch das Strömungsschleifverfahren bearbeitet wird, kann durch verschie- dene Herstellerverfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann der Rohling durch ein Gießver- fahren hergestellt werden. Auch ist es möglich, den Rohling durch ein spanendes Verfahren hergestellt werden. Besonders bevorzugt wird der Rohling jedoch durch ein additives Herstel- lungsverfahren, beispielsweise 3D-Druck hergestellt. The blank, which is processed by the flow grinding process, can be manufactured by various manufacturing processes. For example, the blank can be produced by a casting process. It is also possible to produce the blank by a machining process. However, the blank is particularly preferably produced by an additive manufacturing process, for example 3D printing.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nach folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are shown in the figures and are explained in more detail in the description below. Show it:
Figur 1 einen Rohling mit kreisförmigem Querschnitt und daran angebrachtem Material, um einen Strömungsabriss zu verhindern, 1 shows a blank with a circular cross section and material attached to it in order to prevent a stall,
Figur 2 einen durchströmten Kanal, dessen Wandungen durch Strömungsschleifen bear beitet werden und der eine Richtungsänderung aufweist, FIG. 2 shows a flow-through channel, the walls of which are processed by flow loops and which has a change in direction,
Figur 3 einen durchströmten Kanal mit Erweiterung. Figure 3 shows a flow channel with expansion.
Figur 1 zeigt einen Rohling mit kreisförmigem Querschnitt und daran angebrachtem Mate rial, um einen Strömungsabriss zu verhindern. Figure 1 shows a blank with a circular cross section and attached Mate rial to prevent stall.
Ein Rohling 1 mit einer Oberfläche 3, die durch Strömungsschleifen bearbeitet werden soll, wird hierzu in einen geeigneten Kanal eingebracht, der von einem Schleifpartikel enthalten den fließfähigen Trägermaterial durchströmt wird. Um einen Strömungsabriss zu verhin dern, ist an dem Rohling 1 auf der der Strömung abgewandten Seite zusätzliches Material 5 angebracht. Das zusätzliche Material 5 weist auf der der Strömung zugewandten Seite 7 eine in Strömungsrichtung zu einer zentralen Ebene 9, die parallel zur Strömungsrichtung 25 des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verläuft, geneigte und konkav verlaufende Oberfläche 11 auf. For this purpose, a blank 1 with a surface 3, which is to be processed by flow grinding, is introduced into a suitable channel through which the flowable carrier material containing a grinding particle flows. In order to prevent a stall, additional material 5 is attached to the blank 1 on the side facing away from the flow. The additional material 5 has on the side 7 facing the flow a surface 11 which is inclined and concave in the flow direction to a central plane 9 which runs parallel to the flow direction 25 of the flowable carrier material containing the abrasive particles.
Der in Figur 1 dargestellte Rohling 1 hat einen kreisförmigen Querschnitt wie beispielsweise ein Zylinder oder eine Kugel. Wenn der Rohling 1 ein Zylinder ist, hat dieser eine ange strömte nicht rotationssymmetrische Projektionsfläche, nämlich eine rechteckige Projekti onsfläche. Die zentrale Ebene 9, die parallel zur Strömungsrichtung 25 des Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verläuft, bildet mit der rechteckigen Projektions fläche eine Schnittgerade, die in der Mitte der Projektionsfläche verläuft, so dass der Ab stand von der Schnittgerade zum Rand der Projektionsfläche dem Radius des Zylinders ent spricht. The blank 1 shown in Figure 1 has a circular cross section such as a cylinder or a ball. If the blank 1 is a cylinder, it has a non-rotationally symmetrical projection surface, namely a rectangular projection surface. The central plane 9, which runs parallel to the flow direction 25 of the flowable carrier material containing abrasive particles, forms with the rectangular projection surface a straight line that runs in the middle of the projection surface, so that the distance from the straight line to the edge of the projection surface was the radius of the cylinder speaks accordingly.
Wenn der Rohling kein Zylinder sondern eine Kugel ist, hat dieser eine rotationssymmetri sche Projektionsfläche, wobei in diesem Fall das zusätzliche Material auf der Strömung zu gewandten Seite eine in Strömungsrichtung 25 zu einer zentralen Achse geneigt und konkav verlaufende Oberfläche aufweist. Die zentrale Achse verläuft dabei entsprechend der zent ralen Ebene 9 durch den Mittelpunkt der Kugel parallel zur Strömungsrichtung 25 des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials. If the blank is not a cylinder but a sphere, it has a rotationally symmetrical projection surface, in which case the additional material on the flow-facing side has a surface that is inclined in the direction of flow 25 to a central axis and has a concave surface. The central axis runs according to the central plane 9 through the center of the ball parallel to the flow direction 25 of the flowable carrier material containing the abrasive particles.
Bei einem zylinderförmigen Rohling 1 weist die die zur zentralen Ebene 9 geneigte und kon kav verlaufende Oberfläche 11 vorzugsweise eine Krümmung mit einem Radius 13 auf, der dem 2 bis 10 fachen des maximalen senkrechten Abstandes von der zentralen Ebene 9 zum Rand der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche entspricht, das heißt, der dem 2 bis 10 fachen des Radius 15 des zylinderförmigen Rohlings 1 entspricht. Entsprechend weist die zur zentralen Achse geneigte und konkav verlaufende Oberfläche bei einem kugelförmi gen Rohling 1 eine Krümmung mit einem Radius 13 auf, der dem 1 bis 5 fachen des Durch messers des kugelförmigen Rohlings 1, das heißt dem 2 bis 10 fachen des Radius des ku gelförmigen Rohlings 1, entspricht. In the case of a cylindrical blank 1, the surface 11 which is inclined to the central plane 9 and runs in a concave manner preferably has a curvature with a radius 13 which corresponds to 2 to 10 times the maximum vertical distance from the central plane 9 to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface , that is, which corresponds to 2 to 10 times the radius 15 of the cylindrical blank 1. Correspondingly points the inclined to the central axis and concave surface in a kugelförmi gene blank 1 has a curvature with a radius 13 which is 1 to 5 times the diameter of the spherical blank 1, that is 2 to 10 times the radius of the spherical blank 1, corresponds.
Besonders bevorzugt beträgt der Radius 13 der Krümmung der geneigt und konkav verlau fenden Oberfläche 11 das 3 bis 6 fache des maximalen senkrechten Abstandes von der zentralen Ebene 9 zum Rand der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche bezie hungsweise des Radius 15 der rotationssymmetrischen Projektionsfläche, beispielsweise, wie in Figur 1 dargestellt, das 4 fache des Radius 15 der rotationssymmetrischen Projekti onsfläche oder des Zylinders beziehungsweise das doppelte des Radius 15 der rotations symmetrischen Projektionsfläche oder des Zylinders. The radius 13 of the curvature of the inclined and concave surface 11 is particularly preferably 3 to 6 times the maximum vertical distance from the central plane 9 to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface or the radius 15 of the rotationally symmetrical projection surface, for example, as in FIG 1 shown, 4 times the radius 15 of the rotationally symmetrical projection surface or the cylinder or twice the radius 15 of the rotationally symmetrical projection surface or the cylinder.
Bevorzugt ist die geneigt und konkav verlaufende Oberfläche des zusätzlich aufgebrachten Materials so geneigt, dass die zentrale Ebene 9 bei einem Rohling 1 mit nicht rotationssym metrischer Projektionsfläche in Strömungsrichtung 25 oder die zentralen Achse bei einem Rohling 1 mit rotationssymmetrischer Projektionsfläche in Strömungsrichtung eine Tan gente der geneigte und konkav verlaufende Oberfläche 11 ist. Preferably, the inclined and concave surface of the additionally applied material is inclined such that the central plane 9 in a blank 1 with a non-rotationally symmetrical projection surface in the flow direction 25 or the central axis in a blank 1 with a rotationally symmetrical projection surface in the flow direction is a tan of the inclined and concave surface 11.
Bei einem Rohling 1, bei dem die zentrale Ebene 9 eine Symmetrieebene ist, ist auch das zusätzliche Material 5 symmetrisch zur zentralen Ebene 9 angebracht, so dass das zusätzli che Material 5 auf beiden Seiten der zentralen Ebene 9 eine geneigte und konkav verlau fende Oberfläche 11 aufweist, die tangential zur zentralen Ebene 9 endet. Bei einem Rohling 1 mit einer in Strömungsrichtung rotationssymmetrischen Projektionsfläche ist das zusätzli che Material 5 vorzugsweise ebenfalls rotationssymmetrisch am Rohling 1 angebracht. Bei einer nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche, die in Strömungsrichtung 25 auch nicht zur Schnittgeraden mit der zentralen Ebene 9 achssymmetrisch ist, ist das zusätzliche Material vorzugsweise so aufgebracht, dass der Radius der Krümmung auf beiden Seiten der zentralen Ebene 9 unterschiedlich ist, so dass die zentrale Ebene 9 auf beiden Seiten an der gleichen Position in Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähi gen Trägermaterials eine Tangente zur geneigt und gekrümmt verlaufenden Oberfläche bil det. In a blank 1, in which the central plane 9 is a plane of symmetry, the additional material 5 is also attached symmetrically to the central plane 9, so that the additional material 5 on both sides of the central plane 9 has an inclined and concave surface 11 has, which ends tangential to the central plane 9. In the case of a blank 1 with a projection surface that is rotationally symmetrical in the direction of flow, the additional material 5 is preferably likewise rotationally symmetrically attached to the blank 1. In the case of a projection surface which is not rotationally symmetrical and which is not axially symmetrical in the flow direction 25 either to the line of intersection with the central plane 9, the additional material is preferably applied such that the radius of curvature is different on both sides of the central plane 9, so that the central plane 9 on both sides at the same position in the flow direction of the flowable carrier material containing the abrasive particles form a tangent to the inclined and curved surface.
Figur 2 zeigt einen durchströmten Kanal, dessen Wandungen durch Strömungsschleifen be arbeitet werden und der eine Richtungsänderung aufweist Figure 2 shows a flow-through channel, the walls of which are processed by flow loops and which has a change in direction
Der in Figur 2 dargestellte Kanal 17 weist einen ersten Abschnitt mit einem ersten hydrauli schen Durchmesser 19 und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten hydraulischen Durchmesser 21 auf. Der zweite Abschnitt schließt sich nach einer Richtungsänderung an den ersten Abschnitt an. The channel 17 shown in FIG. 2 has a first section with a first hydraulic diameter 19 and a second section with a second hydraulic diameter 21. The second section follows the first section after a change of direction.
Auf der Wandung 23 des Kanals 17, die aufgrund der Richtungsänderung des Kanals von dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial, dessen Strömungsrich tung mit einem Pfeil 25 gekennzeichnet ist, angeströmt wird, ist zusätzliches Material 5 aufgebracht, das in der Mitte eine konvex verlaufende Oberfläche 27 und nach außen hin eine konkav verlaufende Oberfläche 29 aufweist. On the wall 23 of the channel 17, the flow due to the change in direction of the channel from the flowable carrier material containing the abrasive particles, the direction of flow is indicated by an arrow 25, is additional material 5th applied, which has a convex surface 27 in the middle and a concave surface 29 towards the outside.
Die konvex verlaufende Oberfläche 27 weist vorzugsweise eine Krümmung mit einem Ra dius 31 auf, der im Bereich des 0,5 bis 5 fachen des hydraulischen Durchmessers liegt. Be sonders bevorzugt beträgt der Radius 31 der Krümmung der konvex verlaufenden Oberflä che 27 das 0,5 bis 2 fache des hydraulischen Durchmessers des Kanals 17. Wenn der Kanal 17 wie hier dargestellt, vor der Richtungsänderung einen ersten hydraulischen Durchmesser 19 aufweist und nach der Richtungsänderung einen zweiten hydraulischen Durchmesser 21, ist der hydraulische Durchmesser, auf den sich die Größe des Radius 31 bezieht, der zweite hydraulische Durchmesser 21. Besonders bevorzugt beträgt der Radius 31 der Krümmung der konvex verlaufenden Oberfläche das Einfache des zweiten hydraulischen Durchmessers 21, wie hier dargestellt. The convex surface 27 preferably has a curvature with a radius 31, which is in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter. The radius 31 of the curvature of the convex surface 27 is particularly preferably 0.5 to 2 times the hydraulic diameter of the channel 17. If the channel 17, as shown here, has a first hydraulic diameter 19 before the change of direction and after the change of direction a second hydraulic diameter 21, the hydraulic diameter to which the size of the radius 31 relates is the second hydraulic diameter 21. Particularly preferably, the radius 31 of the curvature of the convex surface is the simple one of the second hydraulic diameter 21, as shown here .
Die konkav verlaufende Oberfläche 29 weist vorzugsweise eine Krümmung mit einem Ra dius 33 im Bereich des 0,5 bis 5 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals 17 auf. Besonders bevorzugt beträgt der Radius 33 das 1 bis 3 fache des hydraulischen Durchmes sers des Kanals 17. Wie auch für den Radius 31 der Krümmung der konvex verlaufenden Oberfläche 27 ist der hydraulische Durchmesser, auf den sich der Radius 33 der Krümmung der konkav verlaufenden Oberfläche 29 bezieht, der zweite hydraulische Durchmesser 21. Insbesondere beträgt der Radius 33 der Krümmung der konvex verlaufenden Oberfläche 27 dem doppelten des 2. hydraulischen Durchmessers 21, wie hier dargestellt. The concave surface 29 preferably has a curvature with a radius 33 in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter of the channel 17. The radius 33 is particularly preferably 1 to 3 times the hydraulic diameter of the channel 17. As is also the case for the radius 31 of the curvature of the convex surface 27, the hydraulic diameter is the radius 33 of the curvature of the concave surface 29 relates, the second hydraulic diameter 21. In particular, the radius 33 of the curvature of the convex surface 27 is twice the 2nd hydraulic diameter 21, as shown here.
Die Dicke des aufgebrachten zusätzlichen Materials 5 weist eine maximale Dicke auf, die dem 0,2 bis 0,75 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals 17 entspricht. Beson ders bevorzugt entspricht die Dicke des aufgebrachten zusätzlichen Materials 5 dem 0,5 fa chen des hydraulischen Durchmessers des Kanals 17, wobei auch hier der hydraulische Durchmesser, auf den sich die Dicke des aufgebrachten zusätzlichen Materials 5 bezieht, der zweite hydraulische Durchmesser 21 ist. The thickness of the additional material 5 applied has a maximum thickness which corresponds to 0.2 to 0.75 times the hydraulic diameter of the channel 17. The thickness of the applied additional material 5 particularly preferably corresponds to the 0.5 times the hydraulic diameter of the channel 17, the hydraulic diameter, to which the thickness of the applied additional material 5 relates, being the second hydraulic diameter 21.
Auf der der aufgrund der Richtungsänderung des Kanals von dem die Schleifpartikel enthal tenden fließfähigen Trägermaterial angeströmten Wandung gegenüberliegenden Seite, an der sich aufgrund der Richtungsänderung des Kanals 17 ein Strömungsabriss ergeben kann, ist die Wandung 37 abgerundet. Der Radius 39, mit dem die Wandung 37 abgerundet ist, entspricht vorzugsweise dem 0,1 bis 2,5 fachen des hydraulischen Durchmessers des Ka nals 17, wobei der hydraulische Durchmesser des Kanals 17 bei einem Kanal mit einem ers ten hydraulischen Durchmesser 19 vor der Richtungsänderung und einem zweiten hydrauli schen Durchmesser 21 nach der Richtungsänderung der mittlere hydraulische Durchmesser verwendet wird. Hierbei wird der arithmetische Mittelwert verwendet, das heißt der mittlere hydraulische Durchmesser berechnet sich aus der Summe des ersten hydraulischen Durch messers 19 und des zweiten hydraulischen Durchmessers 21 dividiert durch 2. Besonders bevorzugt entspricht der Radius 39 dem 0,25 bis einfachen des mittleren hydraulischen Durchmessers und insbesondere dem 0,5 fachen des mittleren hydraulischen Durchmes sers. Figur 3 zeigt einen durchströmten Kanal mit einer Erweiterung. On the opposite side due to the change in direction of the channel from the wall flowing against the flowable carrier material containing the abrasive particles, on which a flow stall may occur due to the change in direction of the channel 17, the wall 37 is rounded. The radius 39, with which the wall 37 is rounded, preferably corresponds to 0.1 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel 17, the hydraulic diameter of the channel 17 for a channel with a first hydraulic diameter 19 before Change of direction and a second hydraulic diameter's 21 after the change of direction, the average hydraulic diameter is used. The arithmetic mean value is used here, that is to say the mean hydraulic diameter is calculated from the sum of the first hydraulic diameter 19 and the second hydraulic diameter 21 divided by 2. The radius 39 particularly preferably corresponds to 0.25 to a simple one of the mean hydraulic diameter and in particular 0.5 times the average hydraulic diameter. Figure 3 shows a flow channel with an extension.
Ein durchströmter Kanal 41 mit einer Erweiterung 43 weist einen ersten Bereich 45 mit ei nem ersten hydraulischen Durchmesser 47 und einen zweiten Bereich 49 mit einem zweiten hydraulischen Durchmesser 51 auf. Der zweite hydraulische Durchmesser 51 ist dabei grö ßer als der erste hydraulische Durchmesser 47. An der Erweiterung 43 weist der durch strömte Kanal 41 einen Übergangsabschnitt 53 auf, in dem die Wandung des Kanals 41 ei nen Winkel zwischen 45° und 90° zur Strömungsrichtung 25 aufweist. In der hier darge stellten Ausführungsform weist die Wandung des Kanals 41 Übergangsabschnitt einen Win kel von 90° zur Strömungsrichtung 25 auf. A flow-through channel 41 with an extension 43 has a first area 45 with a first hydraulic diameter 47 and a second area 49 with a second hydraulic diameter 51. The second hydraulic diameter 51 is larger than the first hydraulic diameter 47. At the extension 43, the channel 41 through which flow flows has a transition section 53, in which the wall of the channel 41 has an angle between 45 ° and 90 ° to the flow direction 25 having. In the embodiment shown here, the wall of the channel 41 transition section has a 90 ° angle to the flow direction 25.
Um einen Strömungsabriss an der Erweiterung 43 zu verhindern, verläuft die überströmte Oberfläche des Kanals 41 am Übergang vom ersten Bereich 45 zum Übergangsabschnitt 53 konvex. In order to prevent a stall at the enlargement 43, the flowed-over surface of the channel 41 at the transition from the first region 45 to the transition section 53 is convex.
Die beim Übergang vom ersten Bereich 45 zum Übergangsabschnitt 53 konvex verlaufende Oberfläche 55 weist vorzugsweise eine Krümmung mit einem Radius 57 im Bereich des 0,05 bis 2,5 fachen des hydraulischen Durchmessers des Kanals vor der Erweiterung 43 auf, das heißt des ersten hydraulischen Durchmessers 47 im ersten Bereich 45. Besonders bevor zugt weist die beim Übergang vom ersten Bereich 45 zum Übergangsabschnitt 53 konvex verlaufende Oberfläche 55 eine Krümmung mit einem Radius 57 auf, der dem 0,25 bis 1 fa chen des ersten hydraulischen Durchmessers, beispielsweise, wie hier dargestellt, dem 0,375 fachen des ersten hydraulischen Durchmessers 47 im ersten Bereich 45, entspricht. The surface 55 which is convex during the transition from the first region 45 to the transition section 53 preferably has a curvature with a radius 57 in the range from 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter of the channel before the enlargement 43, that is to say the first hydraulic diameter 47 in the first region 45. Particularly preferably, the surface 55 which is convex during the transition from the first region 45 to the transition section 53 has a curvature with a radius 57 which is 0.25 to 1 times the first hydraulic diameter, for example, as here shown, which corresponds to 0.375 times the first hydraulic diameter 47 in the first region 45.
Der Übergang vom Übergangsabschnitt 53 zum zweiten Bereich 49 kann einen Winkel auf weisen, beispielsweise bei einer Wandung des Übergangsabschnitts 53, die einen Winkel von 90° zur Strömungsrichtung 25 aufweist, einen rechten Winkel, oder auch wie hier dar gestellt, konkav verlaufen. The transition from the transition section 53 to the second region 49 can have an angle, for example in the case of a wall of the transition section 53 which has an angle of 90 ° to the flow direction 25, a right angle, or as shown here, is concave.
Wenn die Oberfläche im Übergang vom Übergangsabschnitt 53 zum 2. Bereich 49 konkav verläuft, weist diese vorzugsweise eine Krümmung mit einem Radius 59 auf, der dem 0,05 bis 2,5 fachen des ersten hydraulischen Durchmessers 47 im ersten Bereich 45, das heißt dem hydraulischen Durchmesser vor der Erweiterung 43, entspricht. Besonders bevorzugt weist die Krümmung beim Übergang vom Übergangsabschnitt 53 einen Radius 59 auf, der dem 0,25 bis 1 fachen des ersten hydraulischen Durchmessers 47 entspricht, beispiels weise, wie hier dargestellt, dem 0,375 fachen des ersten hydraulischen Durchmessers, das heißt dem hydraulischen Durchmesser vor der Erweiterung 43 im ersten Bereich 45. If the surface in the transition from the transition section 53 to the second region 49 is concave, it preferably has a curvature with a radius 59 which is 0.05 to 2.5 times the first hydraulic diameter 47 in the first region 45, that is to say that hydraulic diameter before the extension 43 corresponds. Particularly preferably, the curvature at the transition from the transition section 53 has a radius 59 which corresponds to 0.25 to 1 times the first hydraulic diameter 47, for example, as shown here, 0.375 times the first hydraulic diameter, that is to say the hydraulic diameter before the extension 43 in the first area 45.
Durch den konvexen Übergang vom ersten Bereich 45 zum Übergangsabschnitt 53 und den konkaven Übergang vom Übergangsabschnitt 53 zum zweiten Bereich 49 wird ein Strö mungsabriss an der Erweiterung 43 verhindert und zudem das Auftreten einer unerwünsch ten Rückströmung, die zu Kavitation und damit unkontrolliertem Materialabtrag führen kön nen. Bezugszeichenliste The convex transition from the first region 45 to the transition section 53 and the concave transition from the transition section 53 to the second region 49 prevent a flow stall at the extension 43 and also the occurrence of an undesirable backflow, which can lead to cavitation and thus uncontrolled material removal . Reference list
I Rohling I blank
3 Oberfläche  3 surface
5 zusätzliches Material  5 additional material
7 der Strömung zugewandte Seite  7 side facing the flow
9 zentrale Ebene  9 central level
II geneigte und konkav verlaufende Oberfläche  II inclined and concave surface
13 Radius der geneigt und konkav verlaufenden Oberfläche 11 15 Radius des Rohlings 1  13 radius of the inclined and concave surface 11 15 radius of the blank 1
17 Kanal  17 channel
19 erster hydraulischer Durchmesser  19 first hydraulic diameter
21 zweiter hydraulischer Durchmesser  21 second hydraulic diameter
23 Wandung  23 wall
25 Strömungsrichtung  25 flow direction
27 konvex verlaufende Oberfläche  27 convex surface
29 konkav verlaufende Oberfläche  29 concave surface
31 Radius der konvex verlaufenden Oberfläche  31 Radius of the convex surface
33 Radius der konkav verlaufenden Oberfläche  33 radius of the concave surface
35 Dicke des zusätzlichen Materials  35 thickness of additional material
37 Wandung  37 wall
39 Radius  39 radius
41 durchströmter Kanal  41 channel flowed through
43 Erweiterung  43 extension
45 erster Bereich  45 first area
47 erster hydraulischer Durchmesser  47 first hydraulic diameter
49 zweiter Bereich  49 second area
51 zweiter hydraulischer Durchmesser  51 second hydraulic diameter
53 Übergangsabschnitt  53 transition section
55 konvex verlaufende Oberfläche  55 convex surface
57 Radius  57 radius
59 Radius  59 radius

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Bauteils durch Strömungsschleifen, um fassend folgende Schritte: 1. Method for surface processing a component by flow grinding, comprising the following steps:
(a) Bereitstellen eines Rohlings (1), (a) providing a blank (1),
(b) Überströmen mindestens einer Oberfläche des Rohlings (1) mit einem Schleif partikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) an Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strömungsrichtung (25) des die Schleifpartikel enthaltenden fließfä higen (b) overflowing at least one surface of the blank (1) with a flowable carrier material containing abrasive particles, characterized in that the blank (1) at positions at which the flow direction (25) of the flowable containing the abrasive particles flows when overflowing
Trägermaterials ändert, abgerundet ist und an Positionen, an denen am fertig bearbei teten Bauteil ein Strömungsabriss erfolgt, zusätzliches Material (5) so angebracht ist, dass zu Beginn des Überströmens ein Strömungsabriss verhindert wird.  Carrier material changes, is rounded and at positions where the finished component is stalled, additional material (5) is attached so that a stall is prevented at the beginning of the overflow.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) an den Positionen, an denen sich beim Überströmen die Strömungsrichtung (25) des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials ändert, mit einem Radius (39; 57) abgerundet ist, der dem 0,1 bis 2,5 fachen des mittleren Abstandes zwischen der überströmten Oberfläche und der gegenüberliegenden Wandung des von dem die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterial durchströmten Kanals ent spricht. 2. The method according to claim 1, characterized in that the blank (1) is rounded at the positions at which the flow direction (25) of the flowable carrier material containing the abrasive particles changes when flowing over, with a radius (39; 57) that the 0.1 to 2.5 times the average distance between the flowed-over surface and the opposite wall of the channel flowed through by the flowable carrier material containing the abrasive particles ent speaks.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Material (5), das an Positionen angebracht ist, an denen am fertig bearbeiteten Bauteil ein Strömungsabriss erfolgt, auf der der Strömung zugewandten Seite (7) bei einem Bau teil mit einer angeströmten rotationssymmetrischen Projektionsfläche eine in Strö mungsrichtung (25) zu einer zentralen Achse eines Kanals, in dem das die Schleifpar tikel enthaltende fließfähigen Trägermaterial strömt, geneigte und konkav verlaufende Oberfläche (11) aufweist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the additional material (5) which is attached at positions at which the finished component is stalled on the flow-facing side (7) in a construction part with a flow rotationally symmetrical projection surface in flow direction (25) to a central axis of a channel in which the flowable carrier material containing the abrasive particles flows, inclined and concave surface (11).
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte und konkav verlaufende Oberfläche (11) eine Krümmung mit einem Radius (13) im Bereich des 1 bis 5 fachen des Durchmessers der rotationssymmetrischen Projektionsfläche auf weist. 4. The method according to claim 3, characterized in that the inclined and concave surface (11) has a curvature with a radius (13) in the range of 1 to 5 times the diameter of the rotationally symmetrical projection surface.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Material (5), das an Positionen angebracht ist, an denen am fertig bearbeiteten Bauteil ein Strömungsabriss erfolgt, auf der der Strömung zugewandten Seite (7) bei einem Bau teil mit einer angeströmten nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche eine in Strömungsrichtung zu einer zentralen, parallel zur Strömungsrichtung (25) des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufenden Ebene (9) ge neigte und konkav verlaufende Oberfläche (11) aufweist. 5. The method according to claim 1, characterized in that the additional material (5), which is attached at positions at which the finished component is stalled, on the side facing the flow (7) in a construction part with a flow non-rotationally symmetrical projection surface in the flow direction to a central, parallel to the flow direction (25) of the Flowing carrier material containing abrasive particles level (9) has inclined and concave surface (11).
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte und konkav verlaufende Oberfläche (11) eine Krümmung mit einem Radius (13) im Bereich des 2 bis 10 fachen des maximalen senkrechten Abstandes von der zentralen, parallel zur Strömungsrichtung des die Schleifpartikel enthaltenden fließfähigen Trägermaterials verlaufenden Ebene zum Rand der nicht rotationssymmetrischen Projektionsfläche aufweist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the inclined and concave surface (11) has a curvature with a radius (13) in the range of 2 to 10 times the maximum vertical distance from the central, parallel to the flow direction of the containing the abrasive particles has flowable carrier material extending plane to the edge of the non-rotationally symmetrical projection surface.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer über strömten Oberfläche, die eine Wandung eines Kanals (17) bildet, wobei der Kanal (17) eine Richtungsänderung aufweist, auf der Wandung (23) des Kanals (17), die auf grund der Richtungsänderung des Kanals (17) von dem die Schleifpartikel enthalten den fließfähigen Trägermaterial angeströmt wird, Material (5) aufgebracht ist, das in der Mitte eine konvex verlaufende Oberfläche (27) und nach außen hin eine konkav verlaufende Oberfläche (29) aufweist. 7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of an overflowed surface which forms a wall of a channel (17), the channel (17) having a change of direction, on the wall (23) of the channel (17) Due to the change in direction of the channel (17) from which the abrasive particles containing the flowable carrier material flow, material (5) is applied which has a convex surface (27) in the middle and a concave surface (29 ) having.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex verlaufende Oberfläche (27) eine Krümmung mit einem Radius (31) im Bereich des 0,5 bis 5 fa chen des hydraulischen Durchmessers (21) des Kanals (17) aufweist. 8. The method according to claim 7, characterized in that the convex surface (27) has a curvature with a radius (31) in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter (21) of the channel (17).
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Material (5) eine maximale Dicke (35) aufweist, die dem 0,1 bis 0,75 fachen des hyd raulischen Durchmessers (21) des Kanals entspricht. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the applied material (5) has a maximum thickness (35) which corresponds to 0.1 to 0.75 times the hydraulic diameter (21) of the channel.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die konkav verlaufende Oberfläche (29) eine Krümmung mit einem Radius (33) im Bereich des 0,5 bis 5 fachen des hydraulischen Durchmessers (21) des Kanals (17) aufweist. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the concave surface (29) has a curvature with a radius (33) in the range of 0.5 to 5 times the hydraulic diameter (21) of the channel (17) having.
11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer überströmten Oberfläche, die eine Wandung eines Kanals (41) bildet, wobei der Kanal (41) eine Er weiterung (43) aufweist, in der der Kanal von einem Bereich (45) mit einem ersten hydraulischen Durchmesser (47) auf einen Bereich (49) mit einem zweiten hydrauli schen Durchmesser (51) erweitert wird, wobei ein Übergangsabschnitt (53) der Wan dung des Kanals zwischen dem Bereich mit erstem hydraulischen Durchmesser (47) und dem Bereich mit zweitem hydraulischen Durchmesser (51) einen Winkel zwischen 7° und 90° zur Hauptströmungsrichtung (25) aufweist, wobei die überströmte Ober fläche beim Übergang vom Bereich (45) mit erstem hydraulischem Durchmesser (47) zum Übergangsabschnitt (53) konvex verläuft. 11. The method according to claim 1, characterized in that in the case of an overflow surface which forms a wall of a channel (41), the channel (41) having an extension (43) in which the channel extends from an area (45). with a first hydraulic diameter (47) is extended to an area (49) with a second hydraulic diameter (51), a transition section (53) of the wall of the channel between the area with the first hydraulic diameter (47) and the area with a second hydraulic diameter (51) has an angle between 7 ° and 90 ° to the main flow direction (25), the overflowed upper surface being convex at the transition from the area (45) with the first hydraulic diameter (47) to the transition section (53).
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Übergang vom Bereich (45) mit erstem hydraulischem Durchmesser (47) zum Übergangsabschnitt (53) konvex verlaufende Oberfläche eine Krümmung mit einem Radius (57) im Bereich des 0,05 bis 2,5 fachen des hydraulischen Durchmessers (47) des Kanals (41) vor der Erweiterung (43) aufweist. 12. The method according to claim 11, characterized in that the surface which is convex during the transition from the region (45) with the first hydraulic diameter (47) to the transition section (53) has a curvature with a radius (57) in the region of 0.05 to 2.5 times the hydraulic diameter (47) of the channel (41) before the extension (43).
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die überströmte Oberfläche beim Übergang vom Übergangsabschnitt (53) zum Bereich (49) mit dem zweiten hydraulischen Durchmesser (51) konkav verläuft. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the flowed-over surface at the transition from the transition section (53) to the region (49) with the second hydraulic diameter (51) is concave.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Übergang vom Übergangsabschnitt (53) zum Bereich (49) mit dem zweiten hydraulischen Durchmes- ser (51) konkav verlaufende Oberfläche eine Krümmung mit einem Radius (59) im Be reich des 0,05 bis 2,5 fachen des hydraulischen Durchmessers (47) des Kanals (41) vor der Erweiterung (43) aufweist. 14. The method according to claim 13, characterized in that the concavely extending surface at the transition from the transition section (53) to the region (49) with the second hydraulic diameter (51) has a curvature with a radius (59) in the range of 0 , 05 to 2.5 times the hydraulic diameter (47) of the channel (41) before the extension (43).
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Trägermaterial Wasser, Öl oder ein hochviskoses Fett ist. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the flowable carrier material is water, oil or a highly viscous fat.
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