[go: up one dir, main page]

WO2019034284A1 - METHOD AND DEVICE FOR FASTENING RADIATION OR FIXING ROLLERS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR FASTENING RADIATION OR FIXING ROLLERS Download PDF

Info

Publication number
WO2019034284A1
WO2019034284A1 PCT/EP2018/025194 EP2018025194W WO2019034284A1 WO 2019034284 A1 WO2019034284 A1 WO 2019034284A1 EP 2018025194 W EP2018025194 W EP 2018025194W WO 2019034284 A1 WO2019034284 A1 WO 2019034284A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
solidification
cooled
jet
hardening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/025194
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerd Waning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of WO2019034284A1 publication Critical patent/WO2019034284A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/02—Treating or finishing by applying pressure, e.g. knurling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/01—Aircraft parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for solidification blasting of a component, wherein the surface or at least a part of the surface of the component is subjected to a hardening beam from a blasting medium.
  • Solidification beam of a blasting agent and optionally a fluid such as air directed to the surface of a component are, for example, in the aerospace and automotive field used steering, drive and
  • blasting agent are mostly spherical or approximately spherical particles (so-called. Strahlkarkugeln) used, such as steel balls. These blasting agent balls strike the component surface at high speed of, for example, over 80 m / s, bounce off the surface and release part of their kinetic energy.
  • the blasting agent acts like a small forging hammer.
  • the blasting agent beads penetrate at least partially into the material of the component and leave in the component surface mostly dome-shaped impacts.
  • the component material is at least partially displaced by the penetrating blasting agent balls and thereby compacted, whereby a plastic deformation is formed.
  • a compressive residual stress is generated in the component edge zone, ie in the surface or in a region of the component near the surface.
  • Solidification rollers known in which a component with pressure of a roller is applied to increase the fatigue strength of the component.
  • the object of the present invention is to further improve the solidification blasting or rolling, in particular to produce higher compressive residual stresses and thus to further increase the fatigue strength of components.
  • This object is achieved by a method and a device for
  • the surface or at least part of the surface of the component is subjected to a hardening jet with a blasting medium.
  • the device has a solidification jet unit for this purpose.
  • this solidification jet unit may have one or more nozzles or at least one centrifugal or paddle wheel.
  • blasting agent spherical or approximately spherical particles are expediently used, so-called.
  • Blasting agent balls such as steel balls, glass beads, sand and / or high-pressure water jets.
  • the blasting agent in the hardening jet is directed onto the surface of the component together with a conveying medium, eg air.
  • the pumped medium is in particular under pressure, whereby the blasting agent can be accelerated and transported to the component surface.
  • the surface or at least the part of the surface of the component is cooled before and / or during the application of the solidification jet.
  • the device has a cooling unit.
  • a temperature gradient is expediently generated in the surface of the component. Due to the cooling of the component surface and in particular by the temperature gradient thus generated, a volume contraction arises, which leads in particular to tensile residual stresses in the surface.
  • Blasting agent balls are these tensile residual stresses expediently in
  • Hardening jet methods in particular a lower susceptibility to corrosion and a higher resistance to change of the component by higher
  • Solidification jets are particularly cost-effective and performed with higher efficiency than conventional hardening beam methods, as in particular a beam time, ie the time duration for which the component surface with the
  • Solidification beam is applied, can be reduced.
  • the cooling of the Surface can be achieved that this retained austenite only in the surface or in near-surface areas to martensite, which in particular leads to the generation of additional residual compressive stresses and a higher surface hardness.
  • the retained austenite can be retained in the core or in the inner regions of the component, which improves in particular
  • Toughness properties can be achieved in the core of the component.
  • the service life of the component in terms of fatigue strength and resistance to stress and vibration crack corrosion can be increased by the compressive stresses generated, in particular on components which are exposed to strong alternating stresses.
  • the invention is particularly suitable for aerospace and automotive components, e.g. for springs, shafts such as drive or crankshafts, gears, connecting rods, steering and transmission parts, turbine blades, etc.
  • a so-called pressure-blasting can be performed, wherein the blasting agent is conveyed and accelerated by means of nozzles through liquid or gaseous carrier means.
  • Solidification jet unit may have one or more nozzles for this purpose.
  • solidifying jets for example, a so-called.
  • Spinning wheel blasting can be performed, wherein the blasting agent is accelerated by blast wheels, which are provided with throwing blades or corresponding devices.
  • the corresponding solidification jet unit has for this purpose at least one spinner or paddle wheel.
  • Another aspect of the present invention relates to a method and a
  • Apparatus for solidifying a component The surface or at least a part of the surface of the component is subjected to a hardening roller. Before and / or during the application of the hardening roller, the surface or at least the part of the surface of the component is cooled.
  • solidification rolling is a mechanical surface hardening of components by mechanical pressurization the component surface compressive stresses in the surface or in
  • the cooling of the component surface according to the invention and the temperature gradient thus generated in the component surface produce those generated by the solidification rolls
  • the component or its surface can in particular initially have room temperature and be cooled down by this. It is also conceivable that the component or the component surface initially has a temperature above room temperature and is cooled down to a temperature below room temperature before or during the application of the hardening jet or the hardening roller. According to a particularly preferred embodiment, the surface or at least the part of the surface of the component is cooled during the application of the hardening beam by the solidification jet itself. In particular, the component or its surface can be pre-pressurized with the
  • Solidification beam have room temperature and are not actively cooled and passively cooled during the application of the solidification itself, preferably to temperatures below room temperature. In this way, during the solidification jet, in particular, that part of the component surface which is acted upon by the blasting agent is automatically cooled. Preferably, the blasting agent is cooled, in particular before it is in the
  • the blasting agent can be stored, for example, cooled or cooled (immediately) before introduction into the hardening beam to the desired temperature.
  • the component surface itself can be cooled by the impacting shot blasting balls.
  • the hardening beam advantageously becomes one
  • Coolant added is expedient to use a mixture of conveying air, blasting medium and cooling medium as hardening jet.
  • the component surface is thus subjected to a cooled hardening beam and cooled in this way expediently.
  • liquid nitrogen and / or supercooled water ice granules can be used as the cooling medium.
  • the surface or at least the part of the surface of the component is advantageously cooled by itself during the application of the hardening roller.
  • the hardening roller is cooled for this purpose by a suitable cooling device.
  • the blasting agent is cooled by means of liquid nitrogen.
  • the hardening roll is advantageously cooled by means of liquid nitrogen.
  • the blasting agent or the solidification roller can thus be cooled to low temperatures in a cost-effective and low-effort manner.
  • C0 2 pellets and / or C0 2 snow may be advantageously added to the solidification jet to cool the abrasive.
  • a mixture of conveying air, blasting agent and C02 pellets and / or C0 2 snow is used as hardening beam.
  • Dry ice in the form of C0 2 pellets or C0 2 snow in particular enables a cost-effective and low-cost cooling of the component surface.
  • the C0 2 pellets and / or the C0 2 snow are pre-cooled, in particular by means of liquid nitrogen.
  • the surface or at least the part of the surface of the component is preferably cooled by means of the pre-cooled C02 pellets and / or the pre-cooled C0 2 snow.
  • the temperature of the dry ice is reduced before it is supplied to the component surface or the solidification jet.
  • the surface of the component can thus be even more cooled in a cost effective and low-cost manner.
  • a cost effective and low-cost manner in particular, thus a
  • the surface or at least the part of the surface of the component is first preheated, in particular to a
  • the surface of the component is cooled by the solidification jet or the solidification roller.
  • the surface temperature is increased to or near the tempering temperature of the component material.
  • the surface is cooled in particular by the hardening jet or the hardening roller, in particular to temperatures below room temperature, whereby a high temperature gradient can be generated in the surface.
  • supercooled water ice granules are added to the solidification jet as the cooling medium.
  • Hardening beam can thus be further increased, since in this way particularly high heat transfer coefficients can be achieved.
  • a component containing retained austenite martensite can be immediately expanded when it is at the appropriate tempering temperature or at temperatures close to
  • properties of the surface of the component are specifically influenced by means of the temperature gradient generated in the surface of the component.
  • the invention thus produces the product generated in the component surface Temperature gradient as a parameter for the solidification blasting or for the
  • Surface of the component in particular the residual compressive stresses in the surface or near-surface areas of the component and / or the fatigue strength of the component, can be selectively influenced.
  • one or more further parameters of the solidification jet or of the solidification rolling are set and / or regulated in order to influence properties of the surface of the component in a targeted manner.
  • the solidification blasting or hardening rolling can advantageously be carried out fully automatically.
  • locally different properties can be generated by suitably setting or regulating these parameters in different parts of the component surface.
  • Solidification beam is applied (beam time); the special one used
  • Blasting media in particular the type or material of the blasting medium (for example steel balls, glass beads, sand, high-pressure water jet) and / or a diameter or size of the individual blasting abrasive balls; a component pretreatment.
  • the type or material of the blasting medium for example steel balls, glass beads, sand, high-pressure water jet
  • a diameter or size of the individual blasting abrasive balls for example steel balls, glass beads, sand, high-pressure water jet
  • the jet speed must not be too high, as the surface can be damaged if the jet speeds are too high.
  • the jet speed can be in particular in a range of up to 160 m / s.
  • Conveying medium may suitably affect the jet velocity become.
  • the pressure of the pumped medium can be up to 10 bar.
  • the angle of impact can be determined in particular by the spatial orientation of the
  • Solidification jet nozzle are changed to the surface.
  • Component pretreatment can be carried out, for example, heat treatment processes before solidification blasting.
  • the device for solidification blasting may in particular comprise one or more nozzles.
  • a solidification jet nozzle may be provided to guide the solidification jet to the component surface.
  • a cooling medium nozzle may for example be provided to a cooling medium for cooling the
  • a hardening jet nozzle can be provided in order to guide a mixture of blasting agent and cooling medium as hardening jet onto the component surface.
  • a conventional device for solidification jets can be retrofitted in a structurally and financially simple manner by such nozzles in the
  • FIGS 1 to 4 schematically each show a preferred embodiment of a
  • Solidification blasting device which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention for solidification blasting
  • Figures 5 and 6 each schematically a preferred embodiment of a
  • Solidification rolling device which is adapted to carry out a preferred embodiment of a solidification rolling method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a device according to the invention for the solidification blasting of a component 101 is shown schematically and with 100 designated.
  • the solidification jet apparatus 100 is configured to perform a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • the component 101 may be, for example, a component of the aerospace or automotive sector, such as a drive or crankshaft.
  • a component of the aerospace or automotive sector such as a drive or crankshaft.
  • Solidification blasting is the surface 102 of the component 101 with a
  • Solidification jet device 100 a solidification jet unit 1 10 on.
  • the solidification jet device 100 for so-called.
  • a solidification jet 120 is in this example, a mixture of a blasting agent 121 and a fluid 122 of the
  • Component surface 102 is supplied.
  • a blasting agent 121 for example
  • the solidification jet unit 1 10 has for this purpose a nozzle 1 1 1 and a blasting agent supply 121 a and an air supply 122a.
  • the blasting agent balls 121 in the solidifying jet 120 strike with high
  • Fatigue strength of the component 101 is increased.
  • the surface 102 of the component 101 is cooled and a temperature gradient is generated in the component surface 102.
  • the solidification jet apparatus 100 has a cooling unit 130.
  • the cooling unit 130 is set up to cool the blasting agent 121 by means of liquid nitrogen and to supply a cooled blasting medium 121 to the hardening jet 120.
  • the cooling unit 130 has a LIN supply 131 a.
  • the component surface 102 is thus supplied with a mixture of precooled steel balls 121, air 122 and cooling medium 131 as solidification jet 120.
  • the component surface 102 is thus cooled by the solidification jet 120 itself, in particular to a temperature below room temperature, in particular to a value below -80 ° C., for example to -100 ° C.
  • a control unit 140 is set up to regulate parameters of the solidification jet in order to specifically influence the compressive residual stresses generated in the surface 102 and thus the fatigue strength of the component 101.
  • FIG. 2 schematically shows a further preferred embodiment of a device according to the invention for solidification blasting and designated by 200. Identical reference numerals in the figures designate identical or identical elements.
  • the device 200 has a solidification jet unit 210 with a nozzle 21 1, a blasting agent feed 221a and an air feed 222a in order to supply a mixture of a blasting agent in the form of steel balls 221 and a conveying medium in the form of air 222 as solidifying jet 220 to the component surface 102. whereby dome-shaped impacts 103 are generated in the surface 102.
  • the device 200 has a cooling unit 230 with a coolant supply 231 a and a second nozzle 232. By means of this cooling unit 230, a cooling medium 231 in the form of liquid nitrogen is supplied to the part of the component surface 102 which passes through the
  • Solidification jet 220 is acted upon.
  • the nozzles 211 and 232 are moved along the processing direction 104 over the component surface 102 in order to process individual portions of the surface 102 consecutively or the component 101 is moved relative to the nozzles 21 1 and 232.
  • a control unit 140 is provided in order to regulate parameters of the solidification jet and to selectively influence residual compressive stresses in the surface 102 and the fatigue strength of the component 101.
  • FIG. 3 diagrammatically shows a further preferred embodiment of a device according to the invention for solidification blasting and designated by 300.
  • Identical reference numerals in the figures designate identical or identical elements.
  • the apparatus 300 has a solidification jet unit 210, analogous to the solidification jet unit shown in FIG. 2, in order to guide a first hardening jet 220 of steel balls 221 and air 222 onto the component surface 102.
  • the device 300 has a solidification jet unit 1 10 with cooling unit 130, analogous to the solidification jet unit from FIG. 1, around which
  • Component surface 102 to supply a second, cooled solidification jet 120.
  • the component surface 102 is cooled.
  • a conventional solidification blasting apparatus can be easily retrofitted by, for example, the
  • Solidification jet unit 1 10 is implemented in the conventional device. As solidification jets advantageously also a so-called. Blast Wheel blasting can be performed. A corresponding preferred embodiment of a
  • a corresponding solidification jet unit 410 in this example has a spinner 41 1 with blades to accelerate the abrasive.
  • a blasting agent supply 421 a is provided to supply the blast wheel 41 1 blasting agent 121 in the form of steel balls.
  • a cooling unit 430 is arranged to cool the blasting agent balls 121 by means of liquid nitrogen before they are fed to the blast wheel 41 1.
  • the cooling unit 430 has a LIN supply 431a.
  • the component 101 may, for example, be positioned on a conveyor belt and thus moved along a processing direction 404 relative to the device 400.
  • FIG. 5 schematically shows a preferred embodiment of a device according to the invention for consolidating rolling of a component 501 and designated 500, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention for solidification rolling.
  • the component 501 is, for example, a component of the aerospace or automotive sector, for example a drive or crankshaft.
  • the surface 502 of the component 501 is subjected to a hardening roller 520.
  • the component 501 is thereby along a Machining direction 504 moves relative to the solidification roller 520, which rotates along the direction of rotation 505.
  • the device 500 has a cooling unit 530 with a coolant supply 531 a and a nozzle 532 through which a cooling medium 531, e.g. in the form of liquid nitrogen the
  • Solidification roller 520 and the component surface 502 is supplied.
  • a control unit 540 is arranged to control parameters of hardening rolling, e.g. a force with which the solidification roller 520 on the
  • Component surface 502 acts to generate those in surface 502
  • FIG. 6 diagrammatically shows a further preferred embodiment of a device 600 according to the invention for hardening rollers.
  • the apparatus 600 is preferably configured to cool the surface 502 of the component 501 itself by the consolidation roller 520.
  • a cooling unit 630 is provided with a coolant supply 631 a and a nozzle 632, through which a cooling medium 631, for example liquid nitrogen, is supplied to the hardening roller 520 in order to cool it.
  • a cooling medium 631 for example liquid nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif (100) de consolidation par décapage à l'abrasif ou de consolidation par laminage d'un composant (101), la surface (102) ou au moins une partie de la surface (102) du composant (101) étant sollicitée par un jet de consolidation (120) comportant un abrasif de décapage (121) ou par un rouleau de consolidation, la surface (102) ou au moins la partie de la surface (102) du composant (101) étant refroidie avant et/ou pendant la sollicitation par le jet de consolidation (120) ou par le rouleau de consolidation.The present invention relates to a method and a device (100) for consolidation by abrasive blasting or rolling consolidation of a component (101), the surface (102) or at least a part of the surface (102) of the component (101) being biased by a consolidating jet (120) having a pickling abrasive (121) or a consolidation roll, the surface (102) or at least the portion of the surface (102) of the component (101) being cooled before and / or during the solicitation by the consolidation jet (120) or by the consolidation roll.

Description

Beschreibung  description

Verfahren und Vorrichtung zum Verfestiqunqsstrahlen oder Verfestiqunqswalzen Process and apparatus for solidification or solidification rolls

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen eines Bauteils, wobei die Oberfläche oder zumindest ein Teil der Oberfläche des Bauteils mit einem Verfestigungsstrahl aus einem Strahlmittel beaufschlagt wird. The invention relates to a method and a device for solidification blasting of a component, wherein the surface or at least a part of the surface of the component is subjected to a hardening beam from a blasting medium.

Stand der Technik State of the art

Beim sogenannten Verfestigungsstrahlen (engl, "shot peening") wird ein In the so-called solidification blasting (English, "shot peening") is a

Verfestigungsstrahl aus einem Strahlmittel und gegebenenfalls einem Fördermedium wie Luft auf die Oberfläche eines Bauteils gelenkt. Typische Bauteile sind etwa im Luft- und Raumfahrt- sowie im Automobilbereich eingesetzte Lenk-, Antriebs- und Solidification beam of a blasting agent and optionally a fluid such as air directed to the surface of a component. Typical components are, for example, in the aerospace and automotive field used steering, drive and

Getriebeteile. Als Strahlmittel werden dabei zumeist kugelförmig oder annähernd kugelförmige Partikel (sog. Strahlmittelkugeln) verwendet, etwa Stahlkugeln. Diese Strahlmittelkugeln treffen mit hoher Geschwindigkeit von beispielsweise über 80 m/s auf die Bauteiloberfläche auf, prallen an der Oberfläche ab und geben dabei einen Teil ihrer kinetischen Energie ab. Transmission parts. As a blasting agent are mostly spherical or approximately spherical particles (so-called. Strahlmittelkugeln) used, such as steel balls. These blasting agent balls strike the component surface at high speed of, for example, over 80 m / s, bounce off the surface and release part of their kinetic energy.

Das Strahlmittel wirkt dabei wie ein kleinster Schmiedehammer. Die Strahlmittelkugeln dringen zumindest teilweise in den Werkstoff des Bauteils ein und hinterlassen in der Bauteiloberfläche zumeist kalottenförmige Einschläge. Das Bauteilmaterial wird durch die eindringenden Strahlmittelkugeln zumindest teilweise verdrängt und verdichtet sich dabei, wodurch eine plastische Verformung entsteht. Durch diese plastische The blasting agent acts like a small forging hammer. The blasting agent beads penetrate at least partially into the material of the component and leave in the component surface mostly dome-shaped impacts. The component material is at least partially displaced by the penetrating blasting agent balls and thereby compacted, whereby a plastic deformation is formed. Through this plastic

Verformung wiederum wird in der Bauteilrandzone, also in der Oberfläche bzw. in einem oberflächennahen Bereich des Bauteils eine Druckeigenspannung erzeugt. Deformation in turn, a compressive residual stress is generated in the component edge zone, ie in the surface or in a region of the component near the surface.

Eine Beschädigung oder Zerstörung von Bauteilen nimmt zumeist in der Damage or destruction of components is usually in the

Bauteilrandzone bzw. in oberflächennahen Bereichen ihren Ursprung. Jedoch können Risse in Bauteilen nicht oder zumindest kaum in Bereichen mit Druckeigenspannungen entstehen oder sich ausbreiten. Durch das Verfestigungsstrahlen und die dadurch erzeugte Druckeigenspannung in oberflächennahen Bauteilbereichen kann somit die Dauerfestigkeit des Bauteils erhöht werden. Beispielsweise bei einer dynamischen Beanspruchung des Bauteils müssten auf das Bauteil ausgeübte (Zug-)Kräfte zunächst die Druckeigenspannung in den Component border zone or in near-surface areas their origin. However, cracks in components can not or at least hardly occur in areas with compressive residual stresses or propagate. As a result of the solidification blasting and the compressive residual stress generated in the component regions near the surface, the fatigue strength of the component can thus be increased. For example, in the case of dynamic loading of the component, (tensile) forces exerted on the component would first have to be applied to the compressive residual stress in the

oberflächennahen Bereichen überwinden, bevor sie in der Bauteilrandzone wirksam werden und dort Risse entstehen können. Je höher also die Druckeigenspannungen sind, welche durch das Verfestigungsstrahlen erzeugt werden können, desto weiter kann die Dauerfestigkeit des Bauteils erhöht werden. Daneben ist das Overcome near-surface areas before they take effect in the component edge zone and where cracks can arise. Thus, the higher the residual compressive stresses which can be generated by the solidification jetting, the further the fatigue strength of the component can be increased. It is beside that

Verfestigungswalzen bekannt, bei dem ein Bauteil mit Druck einer Walze beaufschlagt wird, um die Dauerfestigkeit des Bauteils zu erhöhen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfestigungsstrahlen bzw. -walzen weiter zu verbessern, insbesondere um höhere Druckeigenspannungen zu erzeugen und um somit die Dauerfestigkeit von Bauteilen weiter zu erhöhen. Solidification rollers known in which a component with pressure of a roller is applied to increase the fatigue strength of the component. The object of the present invention is to further improve the solidification blasting or rolling, in particular to produce higher compressive residual stresses and thus to further increase the fatigue strength of components.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum This object is achieved by a method and a device for

Verfestigungsstrahlen eines Bauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Solidification jets of a component with the characteristics of independent

Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Claims solved. Advantageous embodiments are the subject of

Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in analoger Art und Weise. Subclaims and the following description. Embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention will become apparent from the following description in an analogous manner.

Im Rahmen des Verfestigungsstrahlens wird die die Oberfläche oder zumindest ein Teil der Oberfläche des Bauteils mit einem Verfestigungsstrahl mit einem Strahlmittel beaufschlagt. Die Vorrichtung weist zu diesem Zweck eine Verfestigungsstrahleinheit auf. Beispielsweise kann diese Verfestigungsstrahleinheit eine oder mehrere Düsen oder mindestens ein Schleuder- bzw. Schaufelrad aufweisen. In the context of solidification blasting, the surface or at least part of the surface of the component is subjected to a hardening jet with a blasting medium. The device has a solidification jet unit for this purpose. By way of example, this solidification jet unit may have one or more nozzles or at least one centrifugal or paddle wheel.

Als Strahlmittel werden zweckmäßigerweise kugelförmig oder annähernd kugelförmige Partikel verwendet, sog. Strahlmittelkugeln, beispielsweise Stahlkugeln, Glasperlen, Sand und/oder Hochdruckwasserstrahlen. Insbesondere wird das Strahlmittel in dem Verfestigungsstrahl zusammen mit einem Fördermedium, z.B. Luft, auf die Oberfläche des Bauteils gelenkt. Das Fördermedium steht dabei insbesondere unter Druck, wodurch das Strahlmittel beschleunigt und auf die Bauteiloberfläche transportiert werden kann. Erfindungsgemäß wird die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils vor und/oder während der Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl gekühlt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung eine Kühleinheit auf. Somit wird in der Oberfläche des Bauteils zweckmäßigerweise ein Temperaturgradient erzeugt. Durch die Abkühlung der Bauteiloberfläche und insbesondere durch den somit erzeugten Temperaturgradienten stellt sich eine Volumenkontraktion ein, welche insbesondere zu Zugeigenspannungen in der Oberfläche führt. Durch die auftreffenden As blasting agent spherical or approximately spherical particles are expediently used, so-called. Blasting agent balls, such as steel balls, glass beads, sand and / or high-pressure water jets. In particular, the blasting agent in the hardening jet is directed onto the surface of the component together with a conveying medium, eg air. The pumped medium is in particular under pressure, whereby the blasting agent can be accelerated and transported to the component surface. According to the invention, the surface or at least the part of the surface of the component is cooled before and / or during the application of the solidification jet. For this purpose, the device has a cooling unit. Thus, a temperature gradient is expediently generated in the surface of the component. Due to the cooling of the component surface and in particular by the temperature gradient thus generated, a volume contraction arises, which leads in particular to tensile residual stresses in the surface. By the impinging

Strahlmittelkugeln werden diese Zugeigenspannungen zweckmäßigerweise in Blasting agent balls are these tensile residual stresses expediently in

Druckeigenspannungen umgewandelt. Wenn sich die abgekühlte Bauteiloberfläche nach der Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl wieder erwärmt, führt die hieraus resultierende Volumenzunahme zweckmäßigerweise zu einer Erhöhung der bereits erzeugten Druckeigenspannungen. Durch die erfindungsgemäße Abkühlung der Bauteiloberfläche können somit die durch das Verfestigungsstrahlen erzeugten Druckeigenspannungen in oberflächennahen Bereichen des Bauteils erhöht werden. Die Erfindung stellt somit eine Möglichkeit bereit, um im Vergleich zu herkömmlichen Verfestigungsstrahlmethoden nach dem Stand der Technik höhere Druckeigenspannungen zu erzeugen und die Dauerfestigkeit des Bauteils weiter zu erhöhen. Converted residual compressive stresses. If the cooled component surface reheats after being subjected to the solidification jet, the resulting increase in volume expediently leads to an increase in the already generated compressive residual stresses. As a result of the cooling according to the invention of the component surface, it is thus possible to increase the compressive residual stresses generated in the surface-near regions of the component by the solidification jets. The invention thus provides a possibility to produce higher residual compressive stresses and to increase the fatigue strength of the component in comparison to conventional prior art solidification blast methods.

Durch die Erfindung können im Vergleich zu herkömmlichen By the invention, compared to conventional

Verfestigungsstrahlmethoden insbesondere eine geringere Korrosionsanfälligkeit sowie eine höhere Wechselfestigkeit des Bauteils durch höhere  Hardening jet methods, in particular a lower susceptibility to corrosion and a higher resistance to change of the component by higher

Oberflächendruckeigenspannungen erreicht werden. Insbesondere wird es ermöglicht, das Gewicht des Bauteils bei gleicher mechanischer Belastbarkeit zu reduzieren, Bauteile können somit kleiner und leichter gebaut werden. Weiterhin kann das Surface residual stresses can be achieved. In particular, it is possible to reduce the weight of the component with the same mechanical load capacity, components can thus be made smaller and lighter. Furthermore, that can

Verfestigungsstrahlen insbesondere kostengünstiger und mit höherer Effizienz als herkömmliche Verfestigungsstrahlmethoden durchgeführt werden, da insbesondere eine Strahlzeit, also die Zeitdauer, für welche die Bauteiloberfläche mit dem Solidification jets are particularly cost-effective and performed with higher efficiency than conventional hardening beam methods, as in particular a beam time, ie the time duration for which the component surface with the

Verfestigungsstrahl beaufschlagt wird, reduziert werden kann. Solidification beam is applied, can be reduced.

Bei Bauteilen aus Stahl, welche einen gewissen, erhöhten Restaustenitanteil aufweisen, beispielsweise aufgrund von vor dem Verfestigungsstrahlen durchgeführten Wärmebehandlungsprozessen, kann zweckmäßigerweise durch die Abkühlung der Oberfläche erreicht werden, dass sich dieser Restaustenit nur in der Oberfläche bzw. in oberflächennahen Bereichen zu Martensit umwandelt, was insbesondere zur Erzeugung weiterer Druckeigenspannungen sowie einer höheren Oberflächenhärte führt. Des Weiteren kann in diesem Fall der Restaustenit im Kern bzw. in den inneren Bereichen des Bauteils erhalten bleiben, wodurch insbesondere verbesserte In the case of components made of steel, which have a certain, increased retained austenite content, for example due to heat treatment processes carried out before the solidification blasting, the cooling of the Surface can be achieved that this retained austenite only in the surface or in near-surface areas to martensite, which in particular leads to the generation of additional residual compressive stresses and a higher surface hardness. Furthermore, in this case, the retained austenite can be retained in the core or in the inner regions of the component, which improves in particular

Zähigkeitseigenschaften im Kern des Bauteils erreicht werden. Toughness properties can be achieved in the core of the component.

Zweckmäßigerweise können durch die erzeugten Druckeigenspannungen eine Standzeit des Bauteils hinsichtlich der Dauerschwingfestigkeit und die Beständigkeit gegen Spannungs- und Schwingungs-Risskorrosion erhöht werden, insbesondere an Bauteilen, welche starken Wechselbeanspruchungen ausgesetzt sind. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Bauteile der Luft- und Raumfahrt sowie des Automotive- Bereichs, z.B. für Federn, Wellen wie Antriebs- oder Kurbelwellen, Zahnräder, Pleuelstangen, Lenkungs- und Getriebeteile, Turbinenschaufeln, usw. Conveniently, the service life of the component in terms of fatigue strength and resistance to stress and vibration crack corrosion can be increased by the compressive stresses generated, in particular on components which are exposed to strong alternating stresses. The invention is particularly suitable for aerospace and automotive components, e.g. for springs, shafts such as drive or crankshafts, gears, connecting rods, steering and transmission parts, turbine blades, etc.

Beispielsweise kann als Verfestigungsstrahlen ein sogenanntes Druckstrahlen durchgeführt werden, wobei das Strahlmittel mithilfe von Düsen durch flüssige oder gasförmige Trägermittel gefördert und beschleunigt wird. Die entsprechende For example, as solidification jets, a so-called pressure-blasting can be performed, wherein the blasting agent is conveyed and accelerated by means of nozzles through liquid or gaseous carrier means. The corresponding

Verfestigungsstrahleinheit kann zu diesem Zweck eine oder mehrere Düsen aufweisen. Solidification jet unit may have one or more nozzles for this purpose.

Als Verfestigungsstrahlen kann beispielsweise auch ein sog. Schleuderradstrahlen durchgeführt werden, wobei das Strahlmittel durch Schleuderräder beschleunigt wird, die mit Wurfschaufeln oder entsprechenden Einrichtungen versehen sind. Die entsprechende Verfestigungsstrahleinheit weist zu diesem Zweck wenigstens ein Schleuder- bzw. Schaufelrad auf. As solidifying jets, for example, a so-called. Spinning wheel blasting can be performed, wherein the blasting agent is accelerated by blast wheels, which are provided with throwing blades or corresponding devices. The corresponding solidification jet unit has for this purpose at least one spinner or paddle wheel.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Another aspect of the present invention relates to a method and a

Vorrichtung zum Verfestigungswalzen eines Bauteils. Die Oberfläche oder zumindest ein Teil der Oberfläche des Bauteils wird mit einer Verfestigungswalze beaufschlagt. Vor und/oder während der Beaufschlagung mit der Verfestigungswalze wird die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils gekühlt. Apparatus for solidifying a component. The surface or at least a part of the surface of the component is subjected to a hardening roller. Before and / or during the application of the hardening roller, the surface or at least the part of the surface of the component is cooled.

Wie auch das Verfestigungsstrahlen stellt das Verfestigungswalzen ein mechanisches Oberflächenhärten von Bauteilen dar, wobei durch mechanische Druckbeaufschlagung der Bauteiloberfläche Druckeigenspannungen in der Oberfläche bzw. in As well as solidification blasting, solidification rolling is a mechanical surface hardening of components by mechanical pressurization the component surface compressive stresses in the surface or in

oberflächennahen Bereichen erzeugt werden. near-surface areas are generated.

Wie auch beim Verfestigungsstrahlen werden durch die erfindungsgemäße Abkühlung der Bauteiloberfläche und durch den somit erzeugten Temperaturgradienten in der Bauteiloberfläche die durch das Verfestigungswalzen erzeugten As in the case of solidification jetting, the cooling of the component surface according to the invention and the temperature gradient thus generated in the component surface produce those generated by the solidification rolls

Druckeigenspannungen in oberflächennahen Bereichen des Bauteils und dessen Dauerfestigkeit erhöht. Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zum Verfestigungswalzen sowie zum Verfestigungsstrahlen ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung in analoger Art und Weise, ohne dass dies wiederholten Ausführungen bedürfte. Vorteilhafterweise wird die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur abgekühlt, Increased internal compressive stresses in near-surface areas of the component and its fatigue strength. Advantages and preferred embodiments of the method according to the invention or of the device for solidification rolling and for solidification blasting result from the present description in an analogous manner, without this requiring repeated execution. Advantageously, the surface or at least the part of the surface of the component is cooled to a temperature below room temperature,

zweckmäßigerweise auf Temperaturen unterhalb von -80°C, insbesondere auf Temperaturen unterhalb von -100°C. Das Bauteil bzw. dessen Oberfläche kann dabei insbesondere zunächst Raumtemperatur besitzen und von dieser herunter gekühlt werden. Es ist auch denkbar, dass das Bauteil bzw. die Bauteiloberfläche zunächst eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur aufweist und vor oder während der Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl bzw. der Verfestigungswalze auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur herunter gekühlt wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils während der Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl durch den Verfestigungsstrahl selbst gekühlt. Insbesondere kann das Bauteil bzw. seine Oberfläche dabei vor der Beaufschlagung mit dem expediently to temperatures below -80 ° C., in particular to temperatures below -100 ° C. The component or its surface can in particular initially have room temperature and be cooled down by this. It is also conceivable that the component or the component surface initially has a temperature above room temperature and is cooled down to a temperature below room temperature before or during the application of the hardening jet or the hardening roller. According to a particularly preferred embodiment, the surface or at least the part of the surface of the component is cooled during the application of the hardening beam by the solidification jet itself. In particular, the component or its surface can be pre-pressurized with the

Verfestigungsstrahl Raumtemperatur besitzen und nicht aktiv gekühlt werden und während der Beaufschlagung von dem Verfestigungsstrahl selbst passiv abgekühlt werden, zweckmäßigerweise auf Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur. Auf diese Weise wird während des Verfestigungsstrahlens insbesondere automatisch derjenige Teil der Bauteiloberfläche gekühlt, welcher von dem Strahlmittel beaufschlagt wird. Vorzugsweise wird das Strahlmittel gekühlt, insbesondere bevor es in dem Solidification beam have room temperature and are not actively cooled and passively cooled during the application of the solidification itself, preferably to temperatures below room temperature. In this way, during the solidification jet, in particular, that part of the component surface which is acted upon by the blasting agent is automatically cooled. Preferably, the blasting agent is cooled, in particular before it is in the

Verfestigungsstrahl auf die Bauteiloberfläche geführt wird. Das Strahlmittel kann beispielsweise gekühlt gelagert werden oder (unmittelbar) vor Einführung in den Verfestigungsstrahl auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden. Somit kann die Bauteiloberfläche durch die aufprallenden Strahlmittelkugeln selbst gekühlt werden. Solidification is performed on the component surface. The blasting agent can be stored, for example, cooled or cooled (immediately) before introduction into the hardening beam to the desired temperature. Thus, the component surface itself can be cooled by the impacting shot blasting balls.

Alternativ oder zusätzlich wird dem Verfestigungsstrahl vorteilhafterweise ein Alternatively or additionally, the hardening beam advantageously becomes one

Kühlmedium beigefügt. Somit wird zweckmäßigerweise ein Gemisch aus Förderluft, Strahlmittel und Kühlmedium als Verfestigungsstrahl verwendet. Die Bauteiloberfläche wird somit mit einem gekühlten Verfestigungsstrahl beaufschlagt und auf diese Weise zweckmäßigerweise abgekühlt. Beispielsweise kann flüssiger Stickstoff und/oder unterkühltes Wassereisgranulat als Kühlmedium verwendet werden. Coolant added. Thus, it is expedient to use a mixture of conveying air, blasting medium and cooling medium as hardening jet. The component surface is thus subjected to a cooled hardening beam and cooled in this way expediently. For example, liquid nitrogen and / or supercooled water ice granules can be used as the cooling medium.

Auf analoge Weise wird die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils vorteilhafterweise während der Beaufschlagung mit der Verfestigungswalze durch diese selbst gekühlt. Vorzugsweise wird die Verfestigungswalze zu diesem Zweck durch eine geeignete Kühlvorrichtung gekühlt. In an analogous manner, the surface or at least the part of the surface of the component is advantageously cooled by itself during the application of the hardening roller. Preferably, the hardening roller is cooled for this purpose by a suitable cooling device.

Vorteilhafterweise wird das Strahlmittel mittels flüssigen Stickstoffs gekühlt. Beim Verfestigungswalzen wird vorteilhafterweise die Verfestigungswalze mittels flüssigen Stickstoffs gekühlt. Das Strahlmittel bzw. die Verfestigungswalze können somit auf kostengünstige und aufwandsarme Weise auf tiefe Temperaturen abgekühlt werden. Insbesondere können somit ein Temperaturunterschied zwischen Bauteiloberfläche und Verfestigungsstrahl bzw. Verfestigungswalze und somit der erzeugte Advantageously, the blasting agent is cooled by means of liquid nitrogen. In solidification rolling, the hardening roll is advantageously cooled by means of liquid nitrogen. The blasting agent or the solidification roller can thus be cooled to low temperatures in a cost-effective and low-effort manner. In particular, a temperature difference between the component surface and hardening beam or hardening roller and thus the generated

Temperaturgradient in der Bauteiloberfläche erhöht und der Prozess des Temperature gradient in the component surface increases and the process of

Verfestigungsstrahlens bzw. Verfestigungswalzens beschleunigt werden. Hardening or accelerating rolling accelerated.

Alternativ oder zusätzlich können C02-Pellets und/oder C02-Schnee vorteilhafterweise dem Verfestigungsstrahl beigefügt werden, um das Strahlmittel zu kühlen. Alternatively or additionally, C0 2 pellets and / or C0 2 snow may be advantageously added to the solidification jet to cool the abrasive.

Vorzugsweise wird somit ein Gemisch aus Förderluft, Strahlmittel sowie C02-Pellets und/oder C02-Schnee als Verfestigungsstrahl verwendet. Trockeneis in Form von C02- Pellets bzw. C02-Schnee ermöglicht insbesondere eine kostengünstige und aufwandsarme Abkühlung der Bauteiloberfläche. Bevorzugt werden die C02-Pellets und/oder der C02-Schnee vorgekühlt, insbesondere mittels flüssigen Stickstoffs. Die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils wird vorzugsweise mit Hilfe der vorgekühlten C02-Pellets und/oder des vorgekühlten C02-Schnee gekühlt. Somit wird die Temperatur des Trockeneises reduziert, bevor dieses der Bauteiloberfläche oder dem Verfestigungsstrahl zugeführt wird. Die Oberfläche des Bauteils kann somit auf kostengünstige und aufwandsarme Weise noch stärker abgekühlt werden. Insbesondere können somit ein Preferably, therefore, a mixture of conveying air, blasting agent and C02 pellets and / or C0 2 snow is used as hardening beam. Dry ice in the form of C0 2 pellets or C0 2 snow in particular enables a cost-effective and low-cost cooling of the component surface. Preferably, the C0 2 pellets and / or the C0 2 snow are pre-cooled, in particular by means of liquid nitrogen. The surface or at least the part of the surface of the component is preferably cooled by means of the pre-cooled C02 pellets and / or the pre-cooled C0 2 snow. Thus, the temperature of the dry ice is reduced before it is supplied to the component surface or the solidification jet. The surface of the component can thus be even more cooled in a cost effective and low-cost manner. In particular, thus a

Temperaturunterschied zwischen Bauteiloberfläche und Verfestigungsstrahl bzw. Verfestigungswalze und der erzeugte Temperaturgradient der Bauteiloberfläche erhöht und der Prozess des Verfestigungsstrahlens bzw. Verfestigungswalzens beschleunigt werden. Increases the temperature difference between the component surface and hardening beam and the generated temperature gradient of the component surface and accelerates the process of solidification rolling or solidification rolling.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche oder zumindest der Teil der Oberfläche des Bauteils zunächst vorgewärmt, insbesondere auf eine According to a preferred embodiment, the surface or at least the part of the surface of the component is first preheated, in particular to a

Temperatur von über 100°C, bevor die Oberfläche oder zumindest der Teil derTemperature of over 100 ° C, before the surface or at least the part of the

Oberfläche des Bauteils durch den Verfestigungsstrahl bzw. die Verfestigungswalze abgekühlt wird. Zweckmäßigerweise wird die Oberflächentemperatur bis zur oder nahe der Anlasstemperatur des Bauteilmaterials erhöht. Nachdem die Oberfläche entsprechend vorgewärmt wurde, wird sie insbesondere durch den Verfestigungsstrahl bzw. die Verfestigungswalze abgekühlt, insbesondere auf Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur, wodurch ein hoher Temperaturgradient in der Oberfläche erzeugt werden kann. Zweckmäßigerweise wird dem Verfestigungsstrahl in diesem Fall unterkühltes Wassereisgranulat als Kühlmedium zugefügt. Die Effektivität des Surface of the component is cooled by the solidification jet or the solidification roller. Conveniently, the surface temperature is increased to or near the tempering temperature of the component material. After the surface has been appropriately preheated, it is cooled in particular by the hardening jet or the hardening roller, in particular to temperatures below room temperature, whereby a high temperature gradient can be generated in the surface. Conveniently, in this case, supercooled water ice granules are added to the solidification jet as the cooling medium. The effectiveness of

Verfestigungsstrahlens kann somit noch weiter gesteigert werden, da auf diese Weise besonders hohe Wärmeübergangskoeffizienten erreicht werden können. Insbesondere kann ein Bauteil mit Martensit aus Restaustenit sofort entspannt werden, wenn es auf die entsprechende Anlasstemperatur oder auf Temperaturen nahe der Hardening beam can thus be further increased, since in this way particularly high heat transfer coefficients can be achieved. In particular, a component containing retained austenite martensite can be immediately expanded when it is at the appropriate tempering temperature or at temperatures close to

Anlasstemperatur vorgewärmt und mit dem Verfestigungsstrahl beaufschlagt und abgekühlt wird. Preheat the tempering temperature and applied with the solidification jet and cooled.

Vorteilhafterweise werden mittels des in der Oberfläche des Bauteils erzeugten Temperaturgradienten Eigenschaften der Oberfläche des Bauteils gezielt beeinflusst. Durch die Erfindung wird somit der in der Bauteiloberfläche erzeugte Temperaturgradient als Parameter für das Verfestigungsstrahlen bzw. für das Advantageously, properties of the surface of the component are specifically influenced by means of the temperature gradient generated in the surface of the component. The invention thus produces the product generated in the component surface Temperature gradient as a parameter for the solidification blasting or for the

Verfestigungswalzen eingeführt, mit dessen Hilfe spezielle Eigenschaften der Hardening rollers introduced, with the help of special properties of

Oberfläche des Bauteils, insbesondere die Druckeigenspannungen in der Oberfläche bzw. oberflächennahen Bereichen des Bauteils und/oder die Dauerfestigkeit des Bauteils, gezielt beeinflusst werden können. Surface of the component, in particular the residual compressive stresses in the surface or near-surface areas of the component and / or the fatigue strength of the component, can be selectively influenced.

Vorteilhafterweise werden, neben dem Temperaturgradienten, einer oder mehrere weitere Parameter des Verfestigungsstrahlens bzw. des Verfestigungswalzens eingestellt und/oder geregelt, um Eigenschaften der Oberfläche des Bauteils gezielt zu beeinflussen. Das Verfestigungsstrahlen bzw. Verfestigungswalzen kann dabei zweckmäßigerweise vollautomatisiert durchgeführt werden. Insbesondere können durch geeignetes Einstellen bzw. Regeln dieser Parameter in unterschiedlichen Teilen der Bauteiloberfläche lokal unterschiedliche Eigenschaften erzeugt werden. Advantageously, in addition to the temperature gradient, one or more further parameters of the solidification jet or of the solidification rolling are set and / or regulated in order to influence properties of the surface of the component in a targeted manner. The solidification blasting or hardening rolling can advantageously be carried out fully automatically. In particular, locally different properties can be generated by suitably setting or regulating these parameters in different parts of the component surface.

Vorzugsweise werden die Druckeigenspannungen in der Oberfläche bzw. Preferably, the residual compressive stresses in the surface or

oberflächennahen Bereichen des Bauteils durch Einstellen und/oder Regeln der Parameter gezielt beeinflusst. near-surface areas of the component targeted by adjusting and / or controlling the parameters.

Vorteilhafterweise werden einer oder mehrere der folgenden Parameter eingestellt und/oder geregelt: eine Strahlgeschwindigkeit; ein Druck des Verfestigungsstrahls; ein Abstand zwischen der Bauteiloberfläche und einer Verfestigungsstrahldüse bzw. einem Schleuderrad, welche bzw. welches verwendet wird, um den Verfestigungsstrahl auf die Bauteiloberfläche zu führen; ein Auftreffwinkel des Verfestigungsstrahls auf die Bauteiloberfläche; eine Zeitdauer, für welche die Bauteiloberfläche mit dem Advantageously, one or more of the following parameters are adjusted and / or regulated: a jet velocity; a pressure of the solidification jet; a gap between the component surface and a solidification jet nozzle or impeller used to guide the solidification jet to the component surface; an angle of incidence of the solidification jet on the component surface; a period of time for which the component surface with the

Verfestigungsstrahl beaufschlagt wird (Strahlzeit); das spezielle verwendete Solidification beam is applied (beam time); the special one used

Strahlmittel, insbesondere die Art bzw. das Material des Strahlmittels (z.B. Stahlkugeln, Glasperlen, Sand, Hochdruckwasserstrahl) und/oder ein Durchmesser bzw. eine Größe der einzelnen Strahlmittelkugeln; eine Bauteilvorbehandlung. Blasting media, in particular the type or material of the blasting medium (for example steel balls, glass beads, sand, high-pressure water jet) and / or a diameter or size of the individual blasting abrasive balls; a component pretreatment.

Je höher die Strahlgeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit welcher die The higher the jet speed, ie the speed with which the

Strahlmittelkugeln auf die Bauteiloberfläche auftreffen, desto höher der Energieeintrag in die Oberfläche. Jedoch darf die Strahlgeschwindigkeit nicht zu hoch gewählt werden, da die Oberfläche bei zu hohen Strahlgeschwindigkeiten beschädigt werden kann. Die Strahlgeschwindigkeit kann insbesondere in einem Bereich von bis zu 160 m/s liegen. Durch den Druck des Verfestigungsstrahls, insbesondere den Druck des Blasting agent balls impinge on the component surface, the higher the energy input into the surface. However, the jet speed must not be too high, as the surface can be damaged if the jet speeds are too high. The jet speed can be in particular in a range of up to 160 m / s. By the pressure of the solidification jet, in particular the pressure of the

Fördermediums, kann zweckmäßigerweise die Strahlgeschwindigkeit beeinflusst werden. Beispielsweise kann der Druck des Fördermediums bis zu 10 bar betragen. Der Auftreffwinkel kann insbesondere durch die räumliche Orientierung der Conveying medium, may suitably affect the jet velocity become. For example, the pressure of the pumped medium can be up to 10 bar. The angle of impact can be determined in particular by the spatial orientation of the

Verfestigungsstrahldüse zu der Oberfläche verändert werden. Im Zuge der Solidification jet nozzle are changed to the surface. In the course of

Bauteilvorbehandlung können beispielsweise Wärmebehandlungsprozesse vor dem Verfestigungsstrahlen durchgeführt werden. Component pretreatment can be carried out, for example, heat treatment processes before solidification blasting.

Die Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen kann insbesondere eine oder mehrere Düsen aufweisen. Beispielsweise kann eine Verfestigungsstrahldüse vorgesehen sein, um den Verfestigungsstrahl auf die Bauteiloberfläche zu führen. Eine Kühlmediumdüse kann beispielsweise vorgesehen sein, um ein Kühlmedium zum Abkühlen derThe device for solidification blasting may in particular comprise one or more nozzles. For example, a solidification jet nozzle may be provided to guide the solidification jet to the component surface. A cooling medium nozzle may for example be provided to a cooling medium for cooling the

Bauteiloberfläche auf selbige zu führen. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere eine Verfestigungsstrahldüse vorgesehen sein, um ein Gemisch aus Strahlmittel und Kühlmedium als Verfestigungsstrahl auf die Bauteiloberfläche zu führen. Insbesondere kann eine herkömmliche Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen auf konstruktiv und finanziell einfache Weise nachgerüstet werden, indem derartige Düsen in die Guide component surface on selbige. Alternatively or additionally, in particular, a hardening jet nozzle can be provided in order to guide a mixture of blasting agent and cooling medium as hardening jet onto the component surface. In particular, a conventional device for solidification jets can be retrofitted in a structurally and financially simple manner by such nozzles in the

Vorrichtung implementiert werden. Device to be implemented.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigen The invention and its advantages will now be explained with reference to the accompanying drawings. In this show

Figuren 1 bis 4 schematisch jeweils eine bevorzugte Ausgestaltung einer Figures 1 to 4 schematically each show a preferred embodiment of a

erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verfestigungsstrahlen durchzuführen, und  Solidification blasting device according to the invention, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention for solidification blasting, and

Figuren 5 und 6 schematisch jeweils eine bevorzugte Ausgestaltung einer Figures 5 and 6 each schematically a preferred embodiment of a

erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verfestigungswalzen, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verfestigungswalzen durchzuführen.  Solidification rolling device according to the invention, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a solidification rolling method according to the invention.

In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen eines Bauteils 101 schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. Die Verfestigungsstrahlvorrichtung 100 ist dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. 1 shows a preferred embodiment of a device according to the invention for the solidification blasting of a component 101 is shown schematically and with 100 designated. The solidification jet apparatus 100 is configured to perform a preferred embodiment of a method according to the invention.

Das Bauteil 101 kann beispielsweise ein Bauteil der Luft- und Raumfahrt oder des Automotive-Bereichs sein, etwa eine Antriebs- oder Kurbelwelle. Im Zuge des The component 101 may be, for example, a component of the aerospace or automotive sector, such as a drive or crankshaft. In the course of the

Verfestigungsstrahlens wird die Oberfläche 102 des Bauteils 101 mit einem Solidification blasting is the surface 102 of the component 101 with a

Verfestigungsstrahl 120 beaufschlagt. Zu diesem Zweck weist die Solidification beam 120 applied. For this purpose, the

Verfestigungsstrahlvorrichtung 100 eine Verfestigungsstrahleinheit 1 10 auf. Im Beispiel von Figur 1 ist die Verfestigungsstrahlvorrichtung 100 zum sog. Solidification jet device 100 a solidification jet unit 1 10 on. In the example of Figure 1, the solidification jet device 100 for so-called.

Druckstrahlen ausgebildet. Als Verfestigungsstrahl 120 wird in diesem Beispiel ein Gemisch aus einem Strahlmittel 121 und einem Fördermedium 122 der  Pressure jets formed. As a solidification jet 120 is in this example, a mixture of a blasting agent 121 and a fluid 122 of the

Bauteiloberfläche 102 zugeführt. Als Strahlmittel 121 werden beispielsweise Component surface 102 is supplied. As a blasting agent 121, for example

Stahlkugeln verwendet, als Fördermedium 122 z.B. Luft. Die Verfestigungsstrahleinheit 1 10 weist zu diesem Zweck eine Düse 1 1 1 sowie eine Strahlmittelzufuhr 121 a und eine Luftzufuhr 122a auf. Used steel balls, as conveying medium 122 e.g. Air. The solidification jet unit 1 10 has for this purpose a nozzle 1 1 1 and a blasting agent supply 121 a and an air supply 122a.

Die Strahlmittelkugeln 121 in dem Verfestigungsstrahl 120 treffen mit hoher The blasting agent balls 121 in the solidifying jet 120 strike with high

Geschwindigkeit von beispielsweise etwa 80 m/s auf die Bauteiloberfläche 102 auf, prallen dort ab und wandeln dabei einen Teil ihrer kinetischen Energie um. Dabei dringen die Strahlmittelkugeln 121 zumindest teilweise in den Werkstoff des Bauteils 101 ein und hinterlassen in der Bauteiloberfläche 102 kalottenförmige Einschläge 103. Auf diese Weise wird in der Oberfläche 102 bzw. in oberflächennahen Bereichen des Bauteils 101 eine Druckeigenspannung erzeugt, durch welche wiederum die Speed of, for example, about 80 m / s on the component surface 102, bounce off and thereby convert a portion of their kinetic energy. In this case, the blasting agent balls 121 penetrate at least partially into the material of the component 101 and leave in the component surface 102 dome-shaped strikes 103. In this way, a compressive residual stress is generated in the surface 102 or in near-surface areas of the component 101, which in turn

Dauerfestigkeit des Bauteils 101 erhöht wird. Fatigue strength of the component 101 is increased.

Um diese erzeugten Druckeigenspannungen und somit die Dauerfestigkeit des Bauteils weiter zu erhöhen, wird die Oberfläche 102 des Bauteils 101 abgekühlt und ein Temperaturgradient in der Bauteiloberfläche 102 erzeugt. Zu diesem Zweck weist die Verfestigungsstrahlvorrichtung 100 eine Kühleinheit 130 auf. In order to further increase these generated compressive residual stresses and thus the fatigue strength of the component, the surface 102 of the component 101 is cooled and a temperature gradient is generated in the component surface 102. For this purpose, the solidification jet apparatus 100 has a cooling unit 130.

Die Kühleinheit 130 ist in diesem Beispiel dazu eingerichtet, das Strahlmittel 121 mittels flüssigen Stickstoffs zu kühlen und dem Verfestigungsstrahl 120 ein gekühltes Strahlmittel 121 zuzuführen. Zu diesem Zweck weist die Kühleinheit 130 eine LIN- Zufuhr 131 a auf. Über die Düse 1 11 wird der Bauteiloberfläche 102 somit ein Gemisch aus vorgekühlten Stahlkugeln 121 , Luft 122 und Kühlmedium 131 als Verfestigungsstrahl 120 zugeführt. Die Bauteiloberfläche 102 wird somit durch den Verfestigungsstrahl 120 selbst gekühlt, insbesondere auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur, insbesondere auf einen Wert von unter -80°C, beispielsweise auf -100°C. In this example, the cooling unit 130 is set up to cool the blasting agent 121 by means of liquid nitrogen and to supply a cooled blasting medium 121 to the hardening jet 120. For this purpose, the cooling unit 130 has a LIN supply 131 a. Via the nozzle 11, the component surface 102 is thus supplied with a mixture of precooled steel balls 121, air 122 and cooling medium 131 as solidification jet 120. The component surface 102 is thus cooled by the solidification jet 120 itself, in particular to a temperature below room temperature, in particular to a value below -80 ° C., for example to -100 ° C.

Eine Steuereinheit 140 ist dazu eingerichtet, Parameter des Verfestigungsstrahlens zu regeln, um die in der Oberfläche 102 erzeugten Druckeigenspannungen und somit die Dauerfestigkeit des Bauteils 101 gezielt zu beeinflussen. A control unit 140 is set up to regulate parameters of the solidification jet in order to specifically influence the compressive residual stresses generated in the surface 102 and thus the fatigue strength of the component 101.

Als Parameter werden dabei neben der Temperatur, auf welche die Oberfläche 102 abgekühlt wird bzw. der in der Oberfläche 102 erzeugte Temperaturgradient, beispielsweise die Strahlgeschwindigkeit, der Druck des Fördermediums 122, ein Abstand zwischen der Bauteiloberfläche 102 und der Düse 1 11 , ein Auftreffwinkel des Verfestigungsstrahls 120 auf der Bauteiloberfläche 120 und die Strahlzeit geregelt. In this case, besides the temperature at which the surface 102 is cooled or the temperature gradient generated in the surface 102, for example the jet velocity, the pressure of the conveying medium 122, a distance between the component surface 102 and the nozzle 11, an angle of incidence of the Solidification beam 120 on the component surface 120 and the beam time regulated.

Die Vorrichtung 100 bzw. die Düse 110 wird entlang einer Bearbeitungsrichtung 104 über die Bauteiloberfläche 102 bewegt, um einzelne Teile bzw. Teilbereiche der Oberfläche 102 konsekutiv bearbeiten zu können. Alternativ kann auch das Bauteil 101 relativ zu der Vorrichtung entlang der Bearbeitungsrichtung 104 bewegt werden. Durch die Regelung der einzelnen Parameter können insbesondere in unterschiedlichen Teilen der Oberfläche 102 unterschiedliche Druckeigenspannungen erzeugt werden. In Figur 2 ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen schematisch dargestellt und mit 200 bezeichnet. Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente. Die Vorrichtung 200 weist eine Verfestigungsstrahleinheit 210 mit einer Düse 21 1 , einer Strahlmittelzufuhr 221 a und einer Luftzufuhr 222a auf, um der Bauteiloberfläche 102 ein Gemisch aus einem Strahlmittel in Form von Stahlkugeln 221 und einem Fördermedium in Form von Luft 222 als Verfestigungsstrahl 220 zuzuführen, wodurch kalottenförmige Einschläge 103 in der Oberfläche 102 erzeugt werden. Zur Kühlung des Strahl mittels 121 bzw. der Bauteiloberfläche 102 weist die Vorrichtung 200 eine Kühleinheit 230 mit einer Kühlmittelzufuhr 231 a und einer zweiten Düse 232 auf. Mittels dieser Kühleinheit 230 wird ein Kühlmedium 231 in Form von flüssigem Stickstoff dem Teil der Bauteiloberfläche 102 zugeführt, welcher durch den The device 100 or the nozzle 110 is moved over the component surface 102 along a processing direction 104 in order to be able to process individual parts or partial regions of the surface 102 consecutively. Alternatively, the component 101 can also be moved relative to the device along the machining direction 104. By regulating the individual parameters, different compressive residual stresses can be generated in particular in different parts of the surface 102. FIG. 2 schematically shows a further preferred embodiment of a device according to the invention for solidification blasting and designated by 200. Identical reference numerals in the figures designate identical or identical elements. The device 200 has a solidification jet unit 210 with a nozzle 21 1, a blasting agent feed 221a and an air feed 222a in order to supply a mixture of a blasting agent in the form of steel balls 221 and a conveying medium in the form of air 222 as solidifying jet 220 to the component surface 102. whereby dome-shaped impacts 103 are generated in the surface 102. For cooling the jet by means of 121 or the component surface 102, the device 200 has a cooling unit 230 with a coolant supply 231 a and a second nozzle 232. By means of this cooling unit 230, a cooling medium 231 in the form of liquid nitrogen is supplied to the part of the component surface 102 which passes through the

Verfestigungsstrahl 220 beaufschlagt wird. Solidification jet 220 is acted upon.

Die Düsen 211 und 232 werden entlang der Bearbeitungsrichtung 104 über die Bauteiloberfläche 102 bewegt, um einzelne Teilbereiche der Oberfläche 102 konsekutiv zu bearbeiten bzw. das Bauteil 101 wird relativ zu den Düsen 21 1 und 232 bewegt. The nozzles 211 and 232 are moved along the processing direction 104 over the component surface 102 in order to process individual portions of the surface 102 consecutively or the component 101 is moved relative to the nozzles 21 1 and 232.

Wie oben beschrieben ist eine Steuereinheit 140 vorgesehen, um Parameter des Verfestigungsstrahlens zu regeln und gezielt Druckeigenspannungen in der Oberfläche 102 und die Dauerfestigkeit des Bauteils 101 zu beeinflussen. As described above, a control unit 140 is provided in order to regulate parameters of the solidification jet and to selectively influence residual compressive stresses in the surface 102 and the fatigue strength of the component 101.

Auf diese Weise kann beispielsweise auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine herkömmliche Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen nachgerüstet werden, indem die Kühleinheit 230 in die herkömmliche Vorrichtung implementiert wird. In Figur 3 ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen schematisch dargestellt und mit 300 bezeichnet. Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente. Die Vorrichtung 300 weist einerseits eine Verfestigungsstrahleinheit 210 auf, analog zu der in Figur 2 dargestellten Verfestigungsstrahleinheit, um auf die Bauteiloberfläche 102 einen ersten Verfestigungsstrahl 220 aus Stahlkugeln 221 und Luft 222 zu führen. In this way, for example, a conventional device for solidification jetting can be retrofitted in a structurally simple and cost-effective manner by implementing the cooling unit 230 in the conventional device. FIG. 3 diagrammatically shows a further preferred embodiment of a device according to the invention for solidification blasting and designated by 300. Identical reference numerals in the figures designate identical or identical elements. On the one hand, the apparatus 300 has a solidification jet unit 210, analogous to the solidification jet unit shown in FIG. 2, in order to guide a first hardening jet 220 of steel balls 221 and air 222 onto the component surface 102.

Weiterhin weist die Vorrichtung 300 eine Verfestigungsstrahleinheit 1 10 mit Kühleinheit 130 auf, analog zu der Verfestigungsstrahleinheit aus Figur 1 , um der Furthermore, the device 300 has a solidification jet unit 1 10 with cooling unit 130, analogous to the solidification jet unit from FIG. 1, around which

Bauteiloberfläche 102 einen zweiten, gekühlten Verfestigungsstrahl 120 zuzuführen. Durch das Gemisch aus Stahlkugeln 121 , Luft 122 und Kühlmedium 131 in dem zweiten Verfestigungsstrahl 120 wird die Bauteiloberfläche 102 gekühlt. Auf diese Weise kann eine herkömmliche Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen auf einfache Weise nachgerüstet werden, indem beispielsweise die Component surface 102 to supply a second, cooled solidification jet 120. By the mixture of steel balls 121, air 122 and cooling medium 131 in the second solidification jet 120, the component surface 102 is cooled. In this way, a conventional solidification blasting apparatus can be easily retrofitted by, for example, the

Verfestigungsstrahleinheit 1 10 in die herkömmliche Vorrichtung implementiert wird. Als Verfestigungsstrahlen kann vorteilhafterweise auch ein sog. Schleuderradstrahlen durchgeführt werden. Eine entsprechende bevorzugte Ausgestaltung einer Solidification jet unit 1 10 is implemented in the conventional device. As solidification jets advantageously also a so-called. Blast Wheel blasting can be performed. A corresponding preferred embodiment of a

erfindungsgemäßen Vorrichtung ist schematisch in Figur 4 dargestellt und mit 400 bezeichnet. Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente. Device according to the invention is shown schematically in Figure 4 and designated 400. Identical reference numerals in the figures designate identical or identical elements.

Eine entsprechende Verfestigungsstrahleinheit 410 weist in diesem Beispiel ein Schleuder- bzw. Schaufelrad 41 1 mit Wurfschaufeln auf, um das Strahlmittel zu beschleunigen. Zu diesem Zweck ist eine Strahlmittelzufuhr 421 a vorgesehen, um dem Schleuderrad 41 1 Strahlmittel 121 in Form von Stahlkugeln zuzuführen. Eine Kühleinheit 430 ist dazu eingerichtet, die Strahlmittelkugeln 121 mittels flüssigen Stickstoffs zu kühlen, bevor diese dem Schleuderrad 41 1 zugeführt werden. Zu diesem Zweck weist die Kühleinheit 430 eine LIN-Zufuhr 431 a auf. A corresponding solidification jet unit 410 in this example has a spinner 41 1 with blades to accelerate the abrasive. For this purpose, a blasting agent supply 421 a is provided to supply the blast wheel 41 1 blasting agent 121 in the form of steel balls. A cooling unit 430 is arranged to cool the blasting agent balls 121 by means of liquid nitrogen before they are fed to the blast wheel 41 1. For this purpose, the cooling unit 430 has a LIN supply 431a.

Somit wird die Bauteiloberfläche mit einem Verfestigungsstrahl 420 aus den vorgekühlten Strahlmittelkugeln 121 und dem hier durch schwarze Punkte Thus, the component surface with a solidification jet 420 from the pre-cooled shot blasting balls 121 and the black dots here

dargestellten Kühlmedium 131 zugeführt. Das Bauteil 101 kann beispielsweise auf einem Förderband positioniert sein und somit entlang einer Bearbeitungsrichtung 404 relativ zu der Vorrichtung 400 bewegt werden. shown cooling medium 131 is supplied. The component 101 may, for example, be positioned on a conveyor belt and thus moved along a processing direction 404 relative to the device 400.

In Figur 5 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verfestigungswalzen eines Bauteils 501 schematisch dargestellt und mit 500 bezeichnet, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verfestigungswalzen durchzuführen. FIG. 5 schematically shows a preferred embodiment of a device according to the invention for consolidating rolling of a component 501 and designated 500, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention for solidification rolling.

Analog zu obiger Beschreibung ist das Bauteil 501 beispielsweise ein Bauteil der Luft- und Raumfahrt oder des Automotive-Bereichs, etwa eine Antriebs- oder Kurbelwelle. Im Zuge des Verfestigungswalzens wird die Oberfläche 502 des Bauteils 501 mit einer Verfestigungswalze 520 beaufschlagt. Das Bauteil 501 wird dabei entlang einer Bearbeitungsrichtung 504 relativ zu der Verfestigungswalze 520 bewegt, welche entlang der Drehrichtung 505 rotiert. Analogous to the above description, the component 501 is, for example, a component of the aerospace or automotive sector, for example a drive or crankshaft. In the course of hardening rolling, the surface 502 of the component 501 is subjected to a hardening roller 520. The component 501 is thereby along a Machining direction 504 moves relative to the solidification roller 520, which rotates along the direction of rotation 505.

Durch die Beaufschlagung mit der Verfestigungswalze 520 werden in der Oberfläche 502 bzw. in oberflächennahen Bereichen Druckeigenspannungen erzeugt, durch welche die Dauerfestigkeit des Bauteils 501 erhöht wird. Um diese erzeugten By applying the hardening roller 520, compressive residual stresses are generated in the surface 502 or in regions near the surface, which increase the fatigue strength of the component 501. To those generated

Druckeigenspannungen und somit die Dauerfestigkeit weiter zu erhöhen, wird die Oberfläche 502 des Bauteils 501 abgekühlt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 500 eine Kühleinheit 530 mit einer Kühlmittelzufuhr 531 a und einer Düse 532 auf, durch welche ein Kühlmedium 531 z.B. in Form von flüssigem Stickstoff der Compressive residual stresses and thus to increase the fatigue strength, the surface 502 of the component 501 is cooled. For this purpose, the device 500 has a cooling unit 530 with a coolant supply 531 a and a nozzle 532 through which a cooling medium 531, e.g. in the form of liquid nitrogen the

Verfestigungswalze 520 und der Bauteiloberfläche 502 zugeführt wird. Solidification roller 520 and the component surface 502 is supplied.

Eine Steuereinheit 540 ist dazu eingerichtet, Parameter des Verfestigungswalzens zu regeln, z.B. eine Kraft, mit welcher die Verfestigungswalze 520 auf die A control unit 540 is arranged to control parameters of hardening rolling, e.g. a force with which the solidification roller 520 on the

Bauteiloberfläche 502 einwirkt, um die in der Oberfläche 502 erzeugten Component surface 502 acts to generate those in surface 502

Druckeigenspannungen und somit die Dauerfestigkeit des Bauteils 501 gezielt zu beeinflussen.  Compressive residual stresses and thus to influence the fatigue strength of the component 501 targeted.

In Figur 6 ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 600 zum Verfestigungswalzen schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 600 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Oberfläche 502 des Bauteils 501 durch die Verfestigungswalze 520 selbst zu kühlen. Zu diesem Zweck ist eine Kühleinheit 630 vorgesehen mit einer Kühlmittelzufuhr 631 a und einer Düse 632, durch welche ein Kühlmedium 631 , z.B. flüssiger Stickstoff, der Verfestigungswalze 520 zugeführt wird, um diese zu kühlen. Auch eine Abkühlung der Verfestigungswalze 520 von Innen, etwa durch entsprechende Zuleitungen für ein Kältemittel, ist denkbar. FIG. 6 diagrammatically shows a further preferred embodiment of a device 600 according to the invention for hardening rollers. The apparatus 600 is preferably configured to cool the surface 502 of the component 501 itself by the consolidation roller 520. For this purpose, a cooling unit 630 is provided with a coolant supply 631 a and a nozzle 632, through which a cooling medium 631, for example liquid nitrogen, is supplied to the hardening roller 520 in order to cool it. A cooling of the hardening roller 520 from the inside, for example through corresponding supply lines for a refrigerant, is conceivable.

Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES

100, 200, 300, 400 Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen 101 Bauteil 100, 200, 300, 400 Apparatus for solidification blasting 101 component

102 Oberfläche des Bauteils  102 Surface of the component

103 kalottenförmige Einschläge in der Oberfläche des Bauteils 103 dome-shaped impacts in the surface of the component

104 Bearbeitungsrichtung 1 10 Verfestigungsstrahleinheit 104 Machining direction 1 10 solidification jet unit

1 1 1 Düse  1 1 1 nozzle

120 Verfestigungsstrahl  120 hardening beam

121 Strahlmittel, Strahlmittelkugeln, Stahlkugeln  121 blasting media, shot blasting balls, steel balls

121 a Strahlmittelzufuhr 121 a blasting agent supply

122 Fördermedium, Luft 122 fluid, air

122a Luftzufuhr  122a air supply

130 Kühleinheit  130 cooling unit

131 Kühlmedium  131 cooling medium

131 a LIN-Zufuhr 131 a LIN supply

140 Steuereinheit 140 control unit

210 Verfestigungsstrahleinheit 210 solidification jet unit

21 1 Düse  21 1 nozzle

220 Verfestigungsstrahl  220 hardening beam

221 Strahlmittel, Strahlmittelkugeln, Stahlkugeln 221 Blasting media, shot blasting balls, steel balls

221 a Strahlmittelzufuhr  221 a Blasting agent feed

222 Fördermedium, Luft  222 Fluid, air

222a Luftzufuhr  222a air supply

230 Kühleinheit  230 cooling unit

231 Kühlmedium 231 Cooling medium

231 a LIN-Zufuhr  231 a LIN supply

232 Düse  232 nozzle

404 Bearbeitungsrichtung 404 machining direction

410 Verfestigungsstrahleinheit 41 1 Schleuderrad 410 solidification jet unit 41 1 blast wheel

420 Verfestigungsstrahl  420 hardening jet

421 a Strahlmittelzufuhr  421 a Blasting agent feed

430 Kühleinheit  430 cooling unit

431 a LIN-Zufuhr 431 a LIN supply

500, 600 Vorrichtung zum Verfestigungswalzen500, 600 Apparatus for solidification rolling

501 Bauteil 501 component

502 Oberfläche des Bauteils  502 Surface of the component

504 Bearbeitungsrichtung 504 machining direction

505 Drehrichtung der Verfestigungswalze 505 Direction of rotation of the hardening roller

520 Verfestigungswalze 520 hardening roller

530, 630 Kühleinheit 530, 630 cooling unit

531 Kühlmedium  531 cooling medium

531 a LIN-Zufuhr 531 a LIN supply

532 Düse  532 nozzle

540 Steuereinheit  540 control unit

631 Kühlmedium  631 cooling medium

631 a LIN-Zufuhr  631 a LIN supply

632 Düse 632 nozzle

Claims

Patentansprüche claims 1 . Verfahren zum Verfestigungsstrahlen eines Bauteils (101 ), wobei die Oberfläche (102) oder zumindest ein Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) mit einem Verfestigungsstrahl (120, 220, 420) mit einem Strahlmittel (121 , 221 ) beaufschlagt wird, 1 . A method for solidification blasting of a component (101), wherein the surface (102) or at least part of the surface (102) of the component (101) is acted upon by a hardening beam (120, 220, 420) with a blasting medium (121, 221), dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that die Oberfläche (102) oder zumindest der Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) vor und/oder während der Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl (120, 220, 420) gekühlt wird.  the surface (102) or at least the part of the surface (102) of the component (101) is cooled before and / or during the application of the solidification jet (120, 220, 420). 2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Oberfläche (102) oder zumindest der Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur abgekühlt wird. 2. The method of claim 1, wherein the surface (102) or at least the part of the surface (102) of the component (101) is cooled to a temperature below room temperature. 3. Verfahren nach einem Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberfläche (102) oder 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the surface (102) or zumindest der Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) während der  at least the part of the surface (102) of the component (101) during the Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl (120, 420) durch den  Loading with the hardening beam (120, 420) through the Verfestigungsstrahl (120, 420) selbst gekühlt wird.  Solidification jet (120, 420) is cooled itself. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Strahlmittel (121 ) gekühlt wird und/oder wobei dem Verfestigungsstrahl (120, 420) ein Kühlmedium (131 ) beigefügt wird. 4. The method of claim 3, wherein the blasting agent (121) is cooled and / or wherein the solidification jet (120, 420) a cooling medium (131) is attached. 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Strahlmittel (121 ) mittels flüssigen 5. The method of claim 4, wherein the blasting agent (121) by means of liquid Stickstoffs (131 ) gekühlt wird.  Nitrogen (131) is cooled. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei dem Verfestigungsstrahl (120) C02- Pellets und/oder C02-Schnee (131 ) beigefügt werden. 6. The method of claim 4 or 5, wherein the solidification jet (120) C0 2 - pellets and / or C02 snow (131) are attached. 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die C02-Pellets und/oder der C02-Schnee (131 , 231 ) vorgekühlt werden, insbesondere mittels flüssigen Stickstoffs, und wobei die Oberfläche (102) oder zumindest der Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) mit Hilfe der vorgekühlten C02-Pellets und/oder des vorgekühlten C02-Schnees (131 , 231 ) gekühlt wird. 7. The method of claim 6, wherein the C0 2 pellets and / or the C0 2 snow (131, 231) are pre-cooled, in particular by means of liquid nitrogen, and wherein the surface (102) or at least the part of the surface (102). of the component (101) by means of the pre-cooled C0 2 pellets and / or the pre-cooled C0 2 -snow (131, 231) is cooled. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (102) oder zumindest der Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) zunächst vorgewärmt wird, insbesondere auf eine Temperatur von über 100°C, bevor die Oberfläche (102) oder zumindest der Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) abgekühlt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the surface (102) or at least the part of the surface (102) of the component (101) is first preheated, in particular to a temperature of above 100 ° C, before the surface (102) or at least the part of the surface (102) of the component (101) is cooled. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mittels eines in der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) erzeugten Temperaturgradienten 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein by means of a in the surface (102) of the component (101) generated temperature gradient Eigenschaften der Oberfläche (101 ) des Bauteils (102) gezielt beeinflusst werden.  Properties of the surface (101) of the component (102) are selectively influenced. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei wenigstens ein weiterer Parameter des 10. The method according to claim 9, wherein at least one further parameter of the Verfestigungsstrahlens eingestellt und/oder geregelt wird, insbesondere um Eigenschaften der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) zu beeinflussen.  Solidification beam is adjusted and / or regulated, in particular to influence properties of the surface (102) of the component (101). 1 1 . Verfahren zum Verfestigungswalzen eines Bauteils (501 ), wobei die Oberfläche (502) oder zumindest ein Teil der Oberfläche (502) des Bauteils (501 ) mit einer Verfestigungswalze (520) beaufschlagt wird, 1 1. Method for solidifying a component (501), wherein the surface (502) or at least part of the surface (502) of the component (501) is acted on by a hardening roller (520), dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that die Oberfläche (502) oder zumindest der Teil der Oberfläche (502) des Bauteils (501 ) vor und/oder während der Beaufschlagung mit der Verfestigungswalze (520) gekühlt wird.  the surface (502) or at least the part of the surface (502) of the component (501) is cooled before and / or during the application of the hardening roller (520). 12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die Oberfläche (502) oder zumindest der Teil der Oberfläche (502) des Bauteils (501 ) auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur abgekühlt wird. 12. The method of claim 1 1, wherein the surface (502) or at least the part of the surface (502) of the component (501) is cooled to a temperature below room temperature. 13. Verfahren nach einem Anspruch 1 1 oder 12, wobei die Oberfläche (502) oder zumindest der Teil der Oberfläche (502) des Bauteils (501 ) während der 13. The method of claim 1 1 or 12, wherein the surface (502) or at least the part of the surface (502) of the component (501) during the Beaufschlagung mit der Verfestigungswalze (520) durch die Verfestigungswalze (520) selbst gekühlt wird.  Feeding with the hardening roller (520) is cooled by the hardening roller (520) itself. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verfestigungswalze (520) mittels flüssigen Stickstoffs gekühlt wird. 14. The method of claim 13, wherein the solidification roller (520) is cooled by liquid nitrogen. 15. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) zum Verfestigungsstrahlen eines Bauteils (101 ), mit einer Verfestigungsstrahleinheit (1 10, 210, 410), die dazu eingerichtet ist, die Oberfläche (102) oder zumindest einen Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) mit einem Verfestigungsstrahl (120, 220, 420) mit einem Strahlmittel (121 , 221 ) zu beaufschlagen, Apparatus (100, 200, 300, 400) for solidifying blasting of a component (101), comprising a solidification jet unit (110, 210, 410) arranged to cover the surface (102) or at least a part of the surface (102 ) of the component (101) with a hardening beam (120, 220, 420) with a blasting agent (121, 221), gekennzeichnet durch  marked by eine Kühleinheit (130, 230, 430), die dazu eingerichtet ist, die Oberfläche (102) oder zumindest den Teil der Oberfläche (102) des Bauteils (101 ) vor und/oder während der Beaufschlagung mit dem Verfestigungsstrahl (120, 220, 420) zu kühlen.  a cooling unit (130, 230, 430), which is adapted to the surface (102) or at least the part of the surface (102) of the component (101) before and / or during the application of the hardening beam (120, 220, 420 ) to cool. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Kühleinheit (130, 420) dazu eingerichtet ist, das Strahlmittel (121 ) zu kühlen, insbesondere mittels flüssigen Stickstoffs und/oder dem Verfestigungsstrahl (120, 420) ein Kühlmedium (131 ) beizufügen . 16. The apparatus of claim 15, wherein the cooling unit (130, 420) is adapted to cool the blasting agent (121), in particular by means of liquid nitrogen and / or the solidification jet (120, 420) to attach a cooling medium (131). 17. Vorrichtung (500, 600) zum Verfestigungswalzen eines Bauteils (501 ), mit einer Verfestigungswalze (520), die dazu eingerichtet ist, die Oberfläche (502) oder zumindest einen Teil der Oberfläche (502) des Bauteils (501 ) zu beaufschlagen, gekennzeichnet durch 17. Apparatus (500, 600) for solidifying a component (501), comprising a hardening roller (520) adapted to act on the surface (502) or at least part of the surface (502) of the component (501), marked by eine Kühleinheit (530, 630), die dazu eingerichtet ist, die Oberfläche (502) oder zumindest den Teil der Oberfläche (502) des Bauteils (501 ) vor und/oder während der Beaufschlagung mit der Verfestigungswalze (520) zu kühlen.  a cooling unit (530, 630) configured to cool the surface (502) or at least the portion of the surface (502) of the component (501) prior to and / or during loading with the consolidation roller (520). Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Kühleinheit (630) dazu eingerichtet ist, die Verfestigungswalze (520) zu kühlen, insbesondere mittels flüssigen Stickstoffs. The apparatus of claim 17, wherein the cooling unit (630) is adapted to cool the solidification roller (520), particularly by means of liquid nitrogen.
PCT/EP2018/025194 2017-08-17 2018-07-12 METHOD AND DEVICE FOR FASTENING RADIATION OR FIXING ROLLERS Ceased WO2019034284A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017007801.7A DE102017007801A1 (en) 2017-08-17 2017-08-17 Method and apparatus for solidification blasting or solidification rolling
DE102017007801.7 2017-08-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019034284A1 true WO2019034284A1 (en) 2019-02-21

Family

ID=62986035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/025194 Ceased WO2019034284A1 (en) 2017-08-17 2018-07-12 METHOD AND DEVICE FOR FASTENING RADIATION OR FIXING ROLLERS

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017007801A1 (en)
WO (1) WO2019034284A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115056147A (en) * 2022-06-21 2022-09-16 华东理工大学 Surface-enhancing polishing device of water jet of rotary workpiece and processing method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022106559A1 (en) 2022-03-21 2023-09-21 Muyo Oberflächentechnik GmbH METHOD AND DEVICE FOR PRETREATING A COMPONENT BEFORE A COATING PROCESS

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3276234A (en) * 1963-07-11 1966-10-04 Pangborn Corp Freeze peening apparatus and method
DE3142270A1 (en) * 1981-10-24 1983-05-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Process for improving the strength properties in the superficial regions of workpieces, especially of steel
JPS5988259A (en) * 1982-11-13 1984-05-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Peening device
JPS6138869A (en) * 1984-07-31 1986-02-24 Toyota Motor Corp shot peening equipment
EP0947589A1 (en) * 1998-03-31 1999-10-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Process for treating a metallic workpiece
WO2004048039A1 (en) * 2002-11-26 2004-06-10 Sung-Hyouck Lim Impeller-type shot peening system with cooling unit
US6874344B1 (en) * 1999-11-04 2005-04-05 C. D. Wälzholz-Brockhaus Gmbh Cold rolling method
EP1598444A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-23 Siemens Aktiengesellschaft Process to adjust the electric conductivity of a coating on a machine component by dry ice blasting, the electric conductivity being variable by pressure
EP1842617A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-10 ThyssenKrupp Technologies AG Process and device for partial hardening of metal sheets or semi finished products using a laser beam and protective gas having solid particles; Metal sheet or semi finished product made of steel with a partial hardening
WO2016113552A1 (en) * 2015-01-16 2016-07-21 Cummins Ltd A method for manufacturing a turbine wheel
EP3132882A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-22 Linde Aktiengesellschaft Device and method for laser hardening a workpiece

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3276234A (en) * 1963-07-11 1966-10-04 Pangborn Corp Freeze peening apparatus and method
DE3142270A1 (en) * 1981-10-24 1983-05-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Process for improving the strength properties in the superficial regions of workpieces, especially of steel
JPS5988259A (en) * 1982-11-13 1984-05-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Peening device
JPS6138869A (en) * 1984-07-31 1986-02-24 Toyota Motor Corp shot peening equipment
EP0947589A1 (en) * 1998-03-31 1999-10-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Process for treating a metallic workpiece
US6874344B1 (en) * 1999-11-04 2005-04-05 C. D. Wälzholz-Brockhaus Gmbh Cold rolling method
WO2004048039A1 (en) * 2002-11-26 2004-06-10 Sung-Hyouck Lim Impeller-type shot peening system with cooling unit
EP1598444A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-23 Siemens Aktiengesellschaft Process to adjust the electric conductivity of a coating on a machine component by dry ice blasting, the electric conductivity being variable by pressure
EP1842617A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-10 ThyssenKrupp Technologies AG Process and device for partial hardening of metal sheets or semi finished products using a laser beam and protective gas having solid particles; Metal sheet or semi finished product made of steel with a partial hardening
WO2016113552A1 (en) * 2015-01-16 2016-07-21 Cummins Ltd A method for manufacturing a turbine wheel
EP3132882A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-22 Linde Aktiengesellschaft Device and method for laser hardening a workpiece

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115056147A (en) * 2022-06-21 2022-09-16 华东理工大学 Surface-enhancing polishing device of water jet of rotary workpiece and processing method thereof
CN115056147B (en) * 2022-06-21 2023-11-14 华东理工大学 Water jet surface strengthening polishing device for rotating workpiece and its processing method

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017007801A1 (en) 2019-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69927635T2 (en) Process for the surface treatment of a metal product
EP2093021B1 (en) Method and apparatus for controlled shot-peening of blisk blades
DE102008014726A1 (en) Method of shot blasting of integrally bladed rotors
DE102010037077B4 (en) Process for conditioning the surface of hardened corrosion-protected steel sheet components
WO2019034284A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR FASTENING RADIATION OR FIXING ROLLERS
EP2652437B1 (en) Projectile casing for an explosive projectile and method for handling a projectile casing
EP3601837B1 (en) Spring leaf and method for producing a spring leaf
DE3142270C2 (en) Process for improving the strength of workpiece surfaces
DE102012003791B3 (en) Manufacturing high strength moldings, comprises smelting molten steel, and casting in mold, where unprocessed cast parts with predominant martensitic microstructure are subjected to a final assembly by cold forming in specific temperature
DE102015211901B4 (en) Inductor for an induction hardening plant
DE1483023A1 (en) Method for producing a narrowed leaf spring
EP1842617A1 (en) Process and device for partial hardening of metal sheets or semi finished products using a laser beam and protective gas having solid particles; Metal sheet or semi finished product made of steel with a partial hardening
EP1831409B1 (en) Method for case hardening a component by means of oil jets and device for carrying out said method
EP3041963B1 (en) Method for hardening sheet metal material and hardened metal sheet material
DE19936082A1 (en) Needle for knitting fabric
WO2012059373A1 (en) Method, abrasive and device for treating a component
EP1772558A1 (en) Apparatus for selective heat treatment of railway wheels
DE102011051682B4 (en) Method and apparatus for treating a steel product and steel product
WO1998026910A1 (en) Method for increasing boundary layer solidity on surfaces of workpieces manufactured from hard brittle materials
DE102007045423B4 (en) Method for solidifying the surface of a vehicle chassis component made of metal
DE102011055104B4 (en) Method for solidifying blasting of metal components and blasting machine for carrying out the method
DE102010018171A1 (en) Processing elastomeric parts provided with reinforcing inserts, preferably parts of steel cord conveyor belt, comprises destroying structure of elastomeric parts by effect of high pressure fluid and irradiating it with high pressure fluid
DE102006016348A1 (en) Partial laser hardening
DE102017102447B4 (en) Method for installing a compressive residual stress in a rotationally symmetrical metal component, torsion bar and use of such
DE3415684C1 (en) Method of improving the bullet-proof resistance of metallic materials in plate form

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18743680

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18743680

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1