Kugelstrahlen

Kugelstrahlen, eine Oberflächenbehandlung, die in vielen Branchen zu einem kritischen Prozess geworden ist, da sie die Fähigkeit besitzt, die Eigenschaften wie Metallermüdung oder Lebensdauer von Komponenten nahezu jeder Größe oder Geometrie zu verlängern.
Metallermüdung tritt bei zyklischer Belastung durch Zugspannung auf, die in stark beanspruchten Bereichen zur Rissbildung führen kann. Kugelstrahlen mildert dies, indem es in potenziellen Bruchbereichen eine hohe Druckeigenspannung auf die Oberfläche aufbringt.

Beim Betrieb in einer Umgebung mit höherer Zyklusermüdung (geringere Spannung) sind typische Ermüdungsverbesserungen durch Kugelstrahlen folgende:

• 3- bis 10-fache Erhöhung der Ermüdungslebensdauer
• 10–30 % höhere Dauerfestigkeit

Shot Peening – Prozessvideo

Kontrolliertes Kugelstrahlen – Verfahren

Kontrolliertes Kugelstrahlen ist ein Kaltbearbeitungsverfahren mit kugelförmigen Strahlmitteln. Beim Auftreffen der einzelnen Strahlmittel auf die Oberfläche entsteht eine Vertiefung und eine vorteilhafte Druckeigenspannung. Diese entsteht durch die lokale Verformung, die durch das Trägermaterial begrenzt wird (ABBILDUNG 1). Gegebenenfalls vorhandene Zugspannungen aus der Fertigung werden in Druckeigenspannungen umgewandelt. Druckspannungen gleichen die einwirkende Zugspannung aus oder verringern sie. Kurz gesagt: Weniger (Zug-)Spannung bedeutet eine längere Lebensdauer des Bauteils. Ein typisches Kugelstrahl-Spannungsprofil ist in (ABBILDUNG 2) dargestellt.

ABBILDUNG 1

ABBILDUNG 2

CWST verfügt über einen technischen Plan mit Verarbeitungsanweisungen für jede Teilenummer. Unsere Einrichtungen speichern seit vielen Jahren Tausende von technischen Plänen. Die technischen Pläne berücksichtigen die Teilegeometrie, Maskierungsanforderungen, die Eigenschaften des Grundmaterials und die Überprüfung dünner Abschnitte, um das Risiko von Verzerrungen zu minimieren.

Kugelstrahlarten und -anwendungen

Kugelstrahlen- Metallermüdung tritt bei zyklischer Belastung durch Zugspannung auf, was in stark beanspruchten Bereichen zu Rissbildung führen kann. Kugelstrahlen mildert dies, indem es in potenziellen Bruchbereichen eine hohe Druckeigenspannung an der Oberfläche erzeugt.

Laser Peening—Beim Laser-Peening (manchmal auch als Laser-Schock-Peening bezeichnet) werden tiefe plastische Spannungen in ein Bauteil eingebracht, wodurch eine hohe Druckeigenspannung 1 bis 10 mm unter der Oberfläche entsteht. Dies verbessert die Dauerfestigkeit, Haltbarkeit, Schadenstoleranz und Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisskorrosion kritischer Metallkomponenten.

Ultraschall-Kavitationsstrahlen—Ultraschall-Kavitationsstrahlen erzeugt geringe Strahltiefen, was ideal für Bauteile mit dünnen Querschnitten ist. Diese geringe Tiefe verbessert die Lebensdauer von Bauteilen mit dünnem Querschnitt

Kugelstrahlformen - Bei diesem Verfahren wird die durch kontrolliertes Kugelstrahlen erzeugte Druckspannung genutzt, um die Form des Bauteils zu verändern. Sanfte Kurven innerhalb des Elastizitätsbereichs des Materials werden regelmäßig mit gleichbleibenden Toleranzen geformt.

C.A.S.E. Isotropes Superfinishing- C.A.S.E. (Chemically Assisted Surface Enhancement) ist ein zweistufiger Prozess, der aus Kugelstrahlen und anschließender Vibrations-Superfinishing-Behandlung besteht.

Nachbearbeitung der additiven Fertigung - CWST has developed many additive manufacturing post processes, which have several benefits.

Kugelstrahlen – Branchenspezifikationen

Unsere Einrichtungen sind nach den geltenden Branchenzulassungen zertifiziert, darunter NADCAP, ISO und Hunderte von OEM-Zertifizierungen (und Tier 1), darunter:

• P11TF8
• P11TF3
• BPS 4409
• RRP-56000
• AMS-S-13165
• BAC 5730
• PWA 6
• RPS 428
• AMS 2430
• AMS 2432
• J2441
• MIL-S-13165
• ABP 1-2028
• MIL-P 81985 (AS)
• MIL-STD-852

Weitere Einzelheiten zu unseren Zulassungen und Akkreditierungen erhalten Sie Kontaktieren Sie uns

Kugelstrahlen – Vorteile

• Ermüdungsbrüche vermeiden – meist im Zusammenhang mit zyklischer Belastung. Zugspannungen an der Oberfläche entstehen meist durch Biegung oder Torsion. Auch während der Herstellung entstehende Restzugspannungen können zum Versagen beitragen.
• Metallermüdung vorbeugen

Verbessert die Ermüdungseigenschaften von Metallen durch die Nutzung vorteilhafter Druckspannungen. Dies verbessert nachweislich den Schutz vor Ausfällen aufgrund von:

• Metallermüdung häufig mit Biege- oder Torsionsbelastung verbunden
• Spannungsrisskorrosion (SCC)
• Reibkorrosion tritt häufig bei rotierenden Komponenten auf
• Kontaktermüdung (Mikro-/Makro-Pitting) im Zusammenhang mit der Zahngeometrie
• Reduzierung der Ermüdungsstreuung durch vorherige Fertigungsvorgänge (Schweißen, Schleifen, Eloxieren, Plattieren, aggressive Bearbeitung/Schleifen, unsachgemäße Wärmeeinwirkung)

Kugelstrahlen – vor Ort

Wir können vor Ort Kugelstrahlen von Großkomponenten durchführen, deren Abmessungen die Transportbeschränkungen überschreiten oder die auf Fundamenten installiert sind. Unsere Außendienstmitarbeiter führen Kugelstrahlarbeiten weltweit vor Ort nach den gleichen Qualitätsstandards wie unsere Bearbeitungszentren durch. Wir nutzen zertifizierte Kugelstrahltechniken, um das gleiche Qualitätsniveau zu erreichen.
Durch unsere Vor-Ort-Kapazitäten können wir unseren Kunden dabei helfen, die Logistik und die Kosten für den Versand übergroßer Geräte zu vermeiden und gleichzeitig die Ausfallzeiten der Geräte zu minimieren.
Die Außendienstteams verwenden Almen-Streifen, Abdeckungsüberprüfungen und zertifizierte Strahlmittel, um vor Ort das gleiche hohe Qualitätsniveau zu erreichen wie intern.
Beispiele für Kugelstrahlprojekte vor Ort, die die CWST Company erfolgreich durchgeführt hat, sind:

• Schweißkonstruktionen (Druckbehälter, Brechergehäuse, Schiffsrümpfe, Chemikalienlagertanks, Brücken)
• Überholung und Reparatur von Flugzeugkomponenten (Tragflächen, Fahrwerke, andere dynamisch belastete Komponenten, Korrosionsentfernung)
• Kraftwerkskomponenten (Wärmetauscherrohre, Turbinengehäuse, rotierende Komponenten, große Ventilatoren)
• Kunststoff-Pellets-Transferanlagen für gerichtetes Strahlen
• Verschiedene Verarbeitungsanlagen (Stahlwerke, Papierfabriken, Bergbauanlagen)

Erfahren Sie mehr über unsere Kugelstrahlen vor Ort Dienstleistungen

Kugelstrahlen im Vergleich zum Laserstrahlen

Beim Kugelstrahlen werden Kugeln aus Glas, Keramik oder Metall verwendet. Beim Laserstrahlen kommt digital angewandte Lasertechnologie zum Einsatz. So finden Sie heraus, ob sich Kugelstrahlen oder Laserstrahlen für Ihre Anwendung eignet.Erfahren Sie den Unterschied zwischen Kugelstrahlen und Laserstrahlen 

Kugelstrahlen – Erfolgsgeschichten

Kugelstrahlen ist für mehrere Branchen von Vorteil, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Chemie und Petrochemie, Metallveredelung und Sonstiges, Modifizierung der Oberflächenbeschaffenheit, Turbomaschinen und Energieerzeugung.

Lesen Sie unsere Erfolgsgeschichten

Steuerung des Kugelstrahlprozesses

Nach dem Kugelstrahlen kann nicht mehr sichergestellt werden, dass das Produkt gemäß den Spezifikationen durchgeführt wurde, ohne dass es dabei zu Produktschäden kommt. Daher müssen während des Kugelstrahlprozesses strenge Prozesskontrollen eingehalten werden, darunter:

• Medien
• Intensität
• Abdeckung
• Ausrüstung

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Häufig gestellte Fragen zum Kugelstrahlen

Kann mein Unternehmen das Kugelstrahlen im eigenen Haus durchführen?

Für einen optimalen Produktionsablauf kann für jeden Vorgang eine andere Maschine erforderlich sein, was die Anlaufkosten und die laufenden Betriebskosten erhöht. Innen- und Außenstrahlen, Kugel- und Glasperlenstrahlen sowie unterschiedliche Teilegrößen sind alles Faktoren, die zusätzliche Maschinen erforderlich machen können.

Welchen Luftkompressor benötigt man zum Kugelstrahlen?

Pneumatische Strahlmaschinen benötigen große Mengen sauberer, trockener und ununterbrochener Luft. Normalerweise sind Lufttrockner erforderlich, um Feuchtigkeit aus dem System fernzuhalten.

Gibt es Nachteile beim Inhouse-Kugelstrahlen?

Ja, das Kugelstrahlen im eigenen Betrieb hat auch Nachteile, darunter:

Lärm – Kugelstrahlmaschinen sind laut und stören daher den bestehenden Arbeitsablauf

Umfeld – Kugelstrahlmaschinen erzeugen große Mengen Staub und müssen sorgfältig eingedämmt werden. Sie sind möglicherweise nicht mit vielen Fertigungsvorgängen kompatibel. Ausreichende Menge sauberer, trockener und ununterbrochener (Druck-)Luft.

Maschinen – Mit der Zeit verschleißt eine Strahlanlage von innen. Austausch und Reparaturen von Düsen, Gehäusewänden, Motoren, Halterungen und Leitungen sind regelmäßig erforderlich und erfordern möglicherweise sofortige Aufmerksamkeit. Beim Kugelstrahlen mehrerer Teile können zusätzliche Strahlmittel und Maschinen erforderlich sein.

Kosten – Wenn Maschinen nicht mit hoher Kapazität arbeiten, kann ihr Betrieb teuer werden

Zulassungen – Erwerb und Aufrechterhaltung von Branchenzertifizierungen

Welche Anforderungen gelten für Strahlmittel?

Hochwertige Strahlmittel gemäß AMS 2431 sind für den Prozess von grundlegender Bedeutung. Strahlmittel können bei qualifizierten Lieferanten häufig nachbestellt werden, was zu erheblichen Produktionsverzögerungen führen kann. Daher ist es unerlässlich, einen ausreichenden Bestand an Strahlmitteln vorzuhalten.

Welche Qualitätsanforderungen gelten für die Kugelstrahlspezifikation?

Neben der Notwendigkeit geschulter und qualifizierter Bediener umfassen die meisten Kugelstrahlspezifikationen weitere wichtige Anforderungen wie Prozessentwicklung, Ausrüstung und Prozessstrahlkontrolle.

Glauben Sie, dass Sie durch die Durchführung des Kugelstrahlprozesses im eigenen Unternehmen die Lagerumschlagshäufigkeit verbessern werden?

Wenn Sie einen festen Lieferanten in Ihrer Nähe hätten, könnten Sie Ihr Kapital besser anderweitig investieren? Wäre es eine Alternative, wenn ein zugelassener Lieferant eine Kugelstrahlabteilung in Ihrem Werk betreiben würde?

Wenn Sie Fragen zum Aufbau Ihrer eigenen internen Kugelstrahlkapazität haben, stehen Ihnen die technischen Servicemanager von Curtiss-Wright Surface Technologies zur Verfügung, um Ihre Anforderungen zu besprechen und zu bewerten und eine maßgeschneiderte Lösung zu entwickeln, die Ihren Anforderungen entspricht.

Weitere Anwendungen des Kugelstrahlens