Shot Peening - Strahlen für mehr Lebensdauer
Shot Peening-Testcenter mit Röntgendiffraktometer
Durch das Shot Peening, auch Verdichtungs- oder Kugelstrahlstrahlen genannt, lassen sich Festigkeit und Lebensdauer dynamisch hoch beanspruchter Bauteile deutlich erhöhen.
Beim Shot Peening, einem speziellen Verfahren der Strahltechnik, wird kugelförmiges Strahlmittel gezielt auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks gestrahlt. Durch die Energie der auftreffenden Kugeln kommt es in den Randschichten des Metalls zu einer plastischen Kaltverformung wie sie auch beim Schmieden oder Hämmern entsteht. Die Oberflächenschicht wird dabei gedehnt, was in der Oberfläche und in oberflächennahen Schichten zu Druckeigenspannungen führt.
Sie kompensieren vorhandene Zugspannungen und wirken äußeren Zugspannungen entgegen. Die Dauerfestigkeit des Materials erhöht sich dadurch und die Gefahr einer Spannungsrissbildung wird nachweislich stark reduziert. Abhängig vom Material und der Beanspruchung wird durch das Shot Peening eine um bis zu 1.300% erhöhte Schwingfestigkeit erreicht.
Die erreichbaren Ergebnisse und die dafür erforderlichen Prozess- und Maschineneigenschaften ermittelt Rösler auf Basis von umfangreicher Erfahrung, Versuchen im eigenen Testzentrum und Messungen.
Wichtige Prozessparameter dabei sind:
- Material, Beschaffenheit und Gefüge der Werkstücke
- Material und Korngröße des Strahlmittels
- Aufprallgeschwindigkeit und Auftreffwinkel des Strahlmittels auf die Werkstückoberfläche
- Strahlmittelmenge und Trefferquote pro Zeiteinheit
Um den Prozess exakt an das jeweilige Material und anwendungsspezifische Anforderungen anpassen zu können, ist ein Nachweis der bei Versuchen erreichten Druckeigenspannung erforderlich. Eine bewährte Methode dafür sind Messungen mit einem Röntgendiffraktometer. Bei diesem Verfahren werden Röntgenstrahlen in einem bestimmten Winkel gezielt in die Oberfläche eines Metalls mit kristalliner oder teilkristalliner Struktur gesendet.
Ein Großteil der Röntgenstrahlen durchdringt die Kristalle. Der geringe Anteil, der von der Gitterebene der Kristalle abgelenkten und reflektierten Strahlen, wird über einen speziellen Detektor empfangen. Durch diese so genannte Röntgenbeugung kann über die Bragg-Gleichung auf Basis der bekannten Materialeigenschaften die Druckeigenspannung ermittelt werden. Mehrfache Messungen mit verschiedenen Strahlwinkeln sorgen für sehr genaue Ergebnisse.
Die Investition in ein mit einem Röntgendiffraktometer ausgestatteten Messlabor ermöglicht Rösler diese Messungen intern durchzuführen. Dies beschleunigt einerseits die Entwicklung kundenspezifischer Shot Peening-Prozesse enorm, da die Testreihen nicht mehr aufwendig zur Analyse außer Haus gegeben werden müssen und andererseits kann auf die Anforderungen durch die fortschreitende Werkstoffentwicklung deutlich schneller reagiert werden. Rösler bietet zudem als Dienstleistung die Messung von verschiedensten Werkstücken an und damit die Prüfung des gesamten Shot Peening Prozesses - auch von Fremdanlagen.
Eine einfache Methode, die Reproduzierbarkeit des Shot Peening-Prozesses zu überwachen, ist der so genannte Almentest. Es werden dafür genormte, auf einem speziellen Block befestigte Almen-Testplättchen aus Federstahl über verschiedene Strahlzeiten, aber identischer Intensität mit Strahlmittel beaufschlagt. Die maximale Ausprägung der Bogenhöhe des jeweiligen Almenplättchens gibt Auskunft über den Sättigungsgrad, der in eine Sättigungskurve eingetragen wird. Der Sättigungspunkt ist erreicht, wenn bei verdoppelter Strahlzeit die Bogenhöhe um nicht mehr als zehn Prozent ansteigt.
Mehr Informationen zu Rösler:
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Rösler Oberflächentechnik GmbH |
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Hausen 1 |
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96231 Bad Staffelstein |
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Tel.: +49 / 9533 / 924-0 |
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Fax: +49 / 9533 / 924-300 |
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E-Mail: info@rosler.com |
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