Shot Peening
SHOT PEENING

Shot Peening erklĂ€rt: Gezielte OberflĂ€chenverfestigung fĂŒr verbesserte Bauteileigenschafte

Shot Peening, auch Kugel- oder Verfestigungsstrahlen genannt, erhöht die WiderstandsfÀhigkeit metallischer Bauteile
 

Dieser Strahlprozess hat viele Vorteile: Das Shot Peening (auch: Kugelstrahlen, Verfestigungsstrahlen, Verdichtungsstrahlen bzw. Kaltverfestigung) erhöht die Lebensdauer eines Bauteils und sorgt fĂŒr eine höhere Belastbarkeit bei geringerem Bauteilgewicht, schließt Mikrorisse, reduziert die Korrosionsneigung bzw. KorrosionsermĂŒdung und erhöht die Ausfallsicherheit sowie die Dauerschwingfestigkeit (etwa bei Federn, Pleuelstangen, Kurbelwellen).

Diese Technik ist fĂŒr alle metallischen OberflĂ€chen geeignet und gehört zu den wichtigsten mechanischen OberflĂ€chenbehandlungsverfahren in der Industrie. Gerade fĂŒr Branchen, in denen höchste Anforderungen an die Dauerfestigkeit und ErmĂŒdungsbestĂ€ndigkeit von WerkstĂŒcken gestellt werden und in denen die Bauteile stĂ€ndig unter Stress stehen, hat sich die Anwendung dieses Prozesses als unverzichtbar erwiesen.

Quasi nebenbei werden die Bauteile beim Shot Peening durch das permanente Einschlagen der Kugeln (Kugelstrahlen) auf das Material auch entgratet, entzundert und entrostet und erhalten somit ein umfassendes Surface Finishing. Typische WerkstĂŒcke, die mittels Shot Peening oder Verdichtungsstrahlen bearbeitet werden, sind kleinere Massenteile wie: ZahnrĂ€der, Wellen, Getriebekomponenten, Federn, Achsen, Pleuelstangen, Ventile, Kurbelwellen, aber auch ganze Fahrwerksteile oder große Strukturbauteile.

Was ist das Besondere an der Shot Peening-Technologie bei Rösler?

Unsere Shot Peening-Verfahren / Verfestigungsstrahlen zeichnen sich durch intelligente ProzessĂŒberwachung,
innovative Details und besonders langlebige Komponenten aus.
Diese sind im Besonderen:

  • Die Überwachung des Strahlmitteldurchflusses beim Druckluftstrahlen auf magnetischer Basis oder durch einmalige Coriolis-Dosiersysteme – je nachdem, ob metallisches oder nichtmetallisches Strahlmittel zum Einsatz kommt. Beim Turbinenstrahlen kann zur Überwachung und Regelung das Rösler Power Line Valve eingesetzt werden.
  • Die automatische Erfassung, Auswertung, Aufbereitung und Speicherung von Daten innerhalb des Bearbeitungsprozesses durch unser HMI-Schnittstellensystem „PC Supervisor“ fĂŒr maximale Prozesskonstanz und -sicherheit bei Druckluftstrahlanlagen.
  • Der Strahlmittelkreislauf mittels ausgefeilter Klassifizierungssysteme, z. B. strömungsoptimierte Windsichtung oder Integration, Siebeinheit zur Klassifizierung der StrahlmittelkorngrĂ¶ĂŸe.
  • LaufĂŒberwachung der WerkstĂŒcktransportsysteme.
  • Hochleistungsturbinen RUTTEN Gamma mit beidseitig verwendbaren Wurfschaufeln fĂŒr eine bis zu 16-fache Standzeit, die einen konstanten Strahlprozess mit wenig Anpassungsbedarf garantiert.

Was mĂŒssen Sie ĂŒber das Shot Peening wissen?
HĂ€ufige Fragen im Überblick (FAQ)

Strength is forged under pressure: Beim Shot Peening-Verfahren/Verfestigungsstrahlen oder Kugelstrahlen werden besonders dafĂŒr ausgewĂ€hlte runde Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit definiert und reproduzierbar auf die metallischen OberflĂ€chen von ZahnrĂ€dern, Pleuelstangen, Kurbelwellen usw. appliziert. Durch den Aufprall werden in die OberflĂ€che und bis zu einer maximalen Eindringtiefe sogenannte Druckeigenspannungen (englisch: residual stress) eingebracht, die besonders bei hochbelasteten Bauteilen (Verzahnungen, Turbinenschaufeln, Pleuelstangen etc.) die Lebensdauer signifikant erhöhen.

Hinter diesem Strahlprozess steckt eine Technik, die dem Schmieden von Metall Àhnelt, nur dass die Behandlung der OberflÀche nicht durch den Aufprall eines Hammers, sondern durch den Aufprall der "Kugeln" in einem massiven Strahl und mit hoher Geschwindigkeit erfolgt. Jedes einzelne Strahlkorn erzeugt im Laufe des Prozesses eine winzig kleine Verformung. In der Summe komprimieren sich all diese Mikrodellen zu einer verdichteten OberflÀche, die enorme Druckeigenspannungen aufweist.

Die OberflĂ€che bzw. das Material ist nach dem Shot Peening / Verdichtungsstrahlen belastbarer, neigt weniger zu KorrosionsermĂŒdung, weist eine höhere Lebensdauer und eine erhöhte Dauerschwingfestigkeit auf (etwa bei Federn, Pleuelstangen, Kurbelwellen) und verfĂŒgt ĂŒber zahlreiche weitere positive und nĂŒtzliche Eigenschaften. Besonders in der Luftfahrt wurde die Entwickelung des Kugelstrahlens seit den 50er Jahren extrem vorangetrieben. Mittlerweile sind die Vorteile des Shot Peenings / Verfestigungsstrahlens aus zahlreichen Industrien nicht mehr wegzudenken. Genutzt wird es dort zur Verbesserung sĂ€mtlicher Komponenten, die ganz oder in Teilen höchsten Belastungen ausgesetzt sind wie Turbinenschaufeln, Triebwerkskomponenten, Pleuelstangen, Fahrwerk oder Strukturteile. Diese Teile werden durch das Shot Peening / Verfestigungsstrahlen vor ErmĂŒdungsbrĂŒchen geschĂŒtzt bzw. das Verfahren sorgt fĂŒr Gewichtsoptimierungen und macht die Teile widerstandsfĂ€higer hinsichtlich des Stresses, dem sie permanent ausgesetzt sind.

Enormem Druck und Materialstress sind auch sÀmtliche Aerospace-Parts ausgesetzt. Deshalb zÀhlt das Shot Peening / Verfestigungsstrahlen als Mittel zur Erhöhung der Druckeigenspannung zu den Standardverfahren in der Raumfahrt und wird zur Verbesserung der OberflÀchenstruktur fast aller Bauteile eingesetzt.

sand blasting media

Wie bereits die auch im deutschsprachigen Raum gebrĂ€uchliche Bezeichnung „Kugelstrahlen“ nahelegt, kommt beim Shot Peening / Verfestigungsstrahlen ein kugelförmiges Strahlmittel zur Anwendung. Ziel ist es, durch den ImpulsĂŒbertrag gezielt Druckeigenspannung (englisch: residual stress) in der oberflĂ€chennahen Zone des WerkstĂŒcks zu induzieren. Dabei spielt neben der hohen Geschwindigkeit des Strahlmittels die Wahl der KorngrĂ¶ĂŸe eine entscheidende Rolle: Ein zu großes Strahlmittel kann zwar Spannungen in tiefere Schichten einbringen, fĂŒhrt jedoch gleichzeitig zu unerwĂŒnschten plastischen Deformationen an der OberflĂ€che, was die dort wirksamen Druckeigenspannungen reduziert.

Ein weiterer kritischer Aspekt ist die StrahlmittelintegritĂ€t. Durch Kornbruch entstehende scharfkantige Partikel können die OberflĂ€che stark aufrauen oder gar beschĂ€digen, was lokal zu einer strukturellen SchwĂ€chung fĂŒhren kann. Um dies zu vermeiden, ist eine hohe StrahlmittelqualitĂ€t essenziell – insbesondere im Hinblick auf eine enge KorngrĂ¶ĂŸenverteilung, hohe HĂ€rte und geringe Bruchneigung.

Diese Anforderungen erfĂŒllt insbesondere Drahtkornstrahlmittel, dessen Betriebsgemisch aus abgerundeten Drahtabschnitten besteht und so eine gleichmĂ€ĂŸige, prozesssichere Behandlung der OberflĂ€che wĂ€hrend des Strahlprozesses gewĂ€hrleistet.

FĂŒr die richtige Auswahl des Strahlmittels beraten wir Sie gerne. In unserem Customer Experience Center steht eine Vielzahl an Strahl- und Kugelstrahlanlagen fĂŒr die Ermittlung der Verfahrensparameter fĂŒr Sie bereit.

Aus SicherheitsgrĂŒnden ist das Shot Peening / Verfestigungsstrahlen oder Kugelstrahlen beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie (Aerospace) nicht mehr wegzudenken, wo unter anderem Turbinenschaufeln, Strukturbauteile, Stringer, Fan blades und sogar ganze Flugzeugkabinen mithilfe dieses Prozesses widerstandsfĂ€higer gemacht werden.

Essenziell ist das Verfahren auch fĂŒr den Bereich E-MobilitĂ€t. Dort gilt: Weniger Bauteilgewicht gleich mehr Leistung – gleich geringerer Ressourceneinsatz sowie grĂ¶ĂŸere Reichweite. Durch das Shot Peening-Verfahren / Verfestigungsstrahlen werden form- und gewichtsoptimierte Bauteile, die in den modernen Fahrzeugen verbaut werden, verfestigt und belastbarer gemacht.

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