WEITERE ANWENDUNGEN - Metal Improvement Company

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Layout 21.07.2005 10:42 Uhr Seite 35 Bei einem Großteil der zur Zeit produzierten Flugzeuge mit aerodynamisch geformten Flügelbeplankungen aus Aluminiumlegierungen wird das Kugelstrahlumformverfahren eingesetzt. Wir von der Metal Improvement Company haben computergestützte Umformungstechniken entwickelt, mit deren Hilfe man Durchführbarkeitsstudien für bestimmte Radien vornehmen kann. Das Programm akzeptiert dreidimensionale technische Daten und berechnet und verdeutlicht je nach Komplexität der Wölbung den erforderlichen Umfang des Kugelstrahlumformens. Außerdem können mit Hilfe dieses Programms numerische Daten für die Festlegung des für die jeweilige Wölbung erforderlichen Kugelstrahlumformens exportiert werden. Ein wichtiger Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß wir damit die Konstrukteure von Flugzeugflügeln bereits in frühen Entwicklungsstadien unterstützen können. Diese Technik stellt einen wirtschaftlichen Weg dar, die gewünschten aerodynamischen Wölbungen zu erzielen (ABBILDUNG 10-4). Z E H N T E S K A P I T E L FORMKORREKTUR Kugelstrahlen auf der Grundlage der Umformtechnik kann auch zur Korrektur von verzogenen geometrischen Konturen eingesetzt werden, und zwar, indem man ausgewählte Bereiche von Bauteilen kugelstrahlt und so die von der erzeugten Druckeigenspannung herrührende Oberflächenbeanspruchung nutzt, um die Geometrie des Bauteilbereiches wieder den Zeichnungsvorgaben anzupassen. Nachstehend einige Beispiele: o Richten von Antriebs- und Kurbelwellen o Korrektur der Ausrundung kreisförmiger Geometrien o Anpassung der Aussteifung in Flugzeugflügeln o Korrektur von Verzug durch Schweißen Beim Kugelstrahlen werden durch die Erzeugung der vorteilhaften Druckeigenspannungen die ungünstigen Zugeigenspannungen vermieden, die durch andere Richtverfahren verursacht werden. KALTVERFESTIGUNG Eine Reihe von Materialien und Legierungen neigen zur Härtesteigerung durch Kaltverfestigung. Bei bestimmten Legierungen der folgenden Werkstofftypen kann durch Kugelstrahlen die Oberflächenhärte beträchtlich erhöht werden: o Edelstahl o Aluminium o Mangan-Edelstahl o Inconel o Stellite o Hastalloy Dies kann bei Bauteilen, die nicht vergütet werden können, aber eine Verschleißfestigkeit an der Oberfläche erfordern, sehr vorteilhaft Abb. 10-4 Computergestütztes Modellieren eines Kugelstrahlumformvorgangs Material Vor dem Nach dem Prozentuale Kugelstrahlen Kugelstrahlen Erhöhung Patronen- 50 HRB 175 HRB 250 messing 340 Edelst. 243 HV 423 HV 74 316L Edelst. 283 HV 398 HV 41 Mn Edelst. 23 HRC 55 HRC 139 Inconel 625 300 HV 500 HV 67 Stellite 42 HRC 54 HRC 29 Hastalloy C* 18 HRC 40 HRC 122 Hastalloy C** 25 HRC 45 HRC 80 *geschmiedet ** gegossen sein. Die nebenstehende Tabelle gibt Beispiele für die Erhöhung der Oberflächenhärte durch das Kugelstrahlen an. WEITERE ANWENDUNGEN 35
Layout 21.07.2005 10:42 Uhr Seite 36 Z E H N T E S K A P I T E L WEITERE ANWENDUNGEN 36 PEENTEX SM Kontrolliertes Kugelstrahlen kann ebenso angewandt werden, um eine Vielzahl verschiedener, ästhetisch ansprechender Oberflächen zu erzeugen. Die Metal Improvement Company bevorratet eine große Bandbreite unterschiedlicher Strahlmitteltypen und -größen, von kleinen Glaskügelchen bis hin zu großen Stahl- (und Edelstahl-)Kugeln. Dank eines streng kontrollierten Verfahrens können wir architektonische Oberflächenausführungen in gleichmäßiger und wiederholbarer Form herstellen, die außerdem widerstandsfähiger gegen mechanische Beschädigung durch die Kaltverfestigung sind. So wird das Kugelstrahlverfahren zum Beispiel eingesetzt, um Plastiken, Handläufe, Portale, Gebäudefassaden, Eisenverzierungen und zahlreiche weitere Anwendungen mit einer Struktur zu versehen, um sie für das Auge ansprechend zu gestalten. Wir empfehlen, vor der Entscheidung für eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit verschiedene Ausführungen an Probestücken zu testen und miteinander zu vergleichen. ABBILDUNG 10-5 zeigt einen Handlauf, bei dem eine bestimmte Peentex SM Oberflächenausführung (ABBILDUNG 10-5 links) zur Minderung des Hochglanzes der unstrukturierten Oberfläche (rechts) gewählt wurde. Abb. 10-5 Vergleich: Vor (rechts) und nach (links) der Peentex SM Bearbeitung Bei einer strukturierten Oberfläche fallen oberflächliche Kratzer oder Schäden nicht so sehr ins Auge, die man an einer maschinell bearbeiteten oder polierten Oberfläche deutlich sehen würde. Formen für die Herstellung von Plastiken werden häufig strukturiert, um Oberflächenschäden zu verbergen. Die Struktur der Innenfläche der Form erscheint spiegelbildlich auf der Oberfläche der Plastik. TECHNISCHE OBERFLÄCHEN Die zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften strukturierten Oberflächen werden als technisch bearbeitete Oberflächen bezeichnet. Im folgenden werden einige Beispiele für spezielle Oberflächenausführungen angegeben, die mit Hilfe des Kugelstrahlverfahrens erzeugt wurden: o In den meisten Fällen hat eine strukturierte Oberfläche einen niedrigeren (Gleit-)Reibungskoeffizienten als eine glatte Oberfläche. Das kommt daher, daß der Oberflächenkontaktbereich auf die Ränder der durch das Kugelstrahlen entstandenen Kalotten reduziert ist. o Bei bestimmten Anwendungen stellen die vom Kugelstrahlen herrührenden Kalotten Reservoirs für Schmiermittel dar, was bei einer glatten Oberfläche nicht gegeben ist. o Manchmal ist eine nicht richtungsgebundene Struktur auf einer nur in einer Richtung maschinell bearbeiteten / geschliffenen Oberfläche wünschenswert. Dies hat sich z.B. bei Dichtungen bewährt. o Bei bestimmten Werkzeugformen verringert eine strukturierte Oberfläche den Vakuumeffekt und sorgt so dafür, daß das Produkt leichter aus der Form genommen werden kann.
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