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  Das Kugelstrahlverfahren
  Werkstoffermüdung Spannungsrisskorrosion Unser Unternehmen Metal Improvement Company (MIC), eine 100prozentige Tochter der Curtiss-Wright Corporation, ist seit 1945 auf dem Gebiet der industriellen Oberflächenveredelung und hier insbesondere dem kontrollierten Kugelstrahlentätig. Unser Unternehmen ist ein Vorreiter dieser Technologie. MIC hat neue Verfahrens- und Ausrüstungstechniken eingeführt und die verwendeten Strahlmittel weiterentwickelt, was zu einer beträchtlichenErweiterung der Anwendungsgebiete geführt hat. Heute nutzen zahlreiche neue Industriezweige das Kugelstrahlverfahren, um vorzeitigem Versagen ihrer Produkte vorzubeugen, oder das Potential neuer und bestehender Konstruktionen voll auszuschöpfen. Mit der Entwicklung des Laser-Peenings (siehe Inhaltsverzeichnis) besteht die Möglichkeit dieses Verfahren auch auf Bereiche auszuweiten, die bisher dafür nicht in Betracht gezogen wurden. An unserem tiefgreifendes Know-How über das Verfahren, dessen Leistungsfähigkeit und dessen stetige Weiterentwicklung möchten wir Interessenten weltweit teilhaben lassen.
  Zurzeit ist unser Verfahren in derLuft- und Raumfahrt-, Automobil-, chemische, Schiffs-, landwirtschaftliche, Bergwerks- und der medizintechnische Industrie zugelassen. Darüber hinaus sind wir in Deutschland vom Luftfahrt-Bundesamt (LBA) auf der Rechtsgrundlage der europäischen Agentur für Flugsicherung (EASA), Federal Aviation Administration (FAA) und European Aerospace Supplier Evaluation (EASA) zugelassen. Das Qualitätssystem ist von Det Norske Veritas (DNV) nach EN ISO 9001 bzw. dem Germanischen Lloyd (GL) nach EN ISO 9100 zertifiziert.
  MIC besitzt über 60 Betriebsstätten in den Vereinigten Staaten, Kanada, England, Frankreich, Deutschland, Belgien, Spanien, Österreich und Schweden. Wir bearbeiten Ihre Werkstücke in diesen Betriebsstätten oder auch vor Ort, wo immer der Standort Ihres Unternehmens sich befindet. Weiterhin hat MIC 1979 mit dem Service auf dem Gebiet der Wärmebehandlung begonnen und betreibt zur Zeit zahlreiche Härtereien in den Vereinigten Staaten. Darüber hinaus fertigen wir Membranventile in unserem Werk in Bloomfield, Connecticut. Diese Präzisionsmembranventile werden in hermetisch geschlossenen Kompressoren für Kühleinrichtungen sowie in Fahrzeugkompressoren eingesetzt.
  Darüber hinaus betreibt MIC Beschichtungsbetriebe in Nord-Amerika, Großbritannien und Deutschland.
  Lesen: Das Kugelstrahlverfahren | Werkstoffermüdung | Spannungsrisskorrosion Fragen?
  Deutschland-Nord:
  Otto-Hahn-Str. 3 D-59423 Unna Tel: +49-2303-9188-0 Fax: +49-2303-9188-11 E-mai: micunna@metalimprovement.com
  Deutschland-Süd:
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  Deutschland-Ost:
  Tel: +49-3381-79374-0 Fax: +49-3381-79374-11 E-mail: micbrandenburg@metalimprovement.com
  www.kugelstrahlen-shotpeening-mic.de
  Hans-Piber-Str. 16
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  www.metalimprovement.at
  Das Kugelstrahlverfahren Beim Kugelstrahlen handelt es sich um ein Kaltverfestigungsverfahren, bei dem die Oberfläche eines Werkstücks mit kleinen kugelförmigen Teilchen, dem Strahlmittel, beschossen bzw. bestrahlt wird. Jedes dieser auf den Werkstoff auftreffenden Teilchen wirkt wie ein winziger Hammer, der auf der Oberfläche eine kleine Vertiefung, d.h. Kalotte verursacht. Damit diese Kalotte entstehen kann, muß die Oberfläche des Werkstoffes in ihrer Spannung nachgeben. Unter der Oberfläche versucht der Werkstoff seinen ursprünglichen Zustand wieder herzustellen, wodurch unterhalb der Kalotte ein halbkugelförmiger hoch druckbeanspruchter Bereich von kaltverfestigtem Werkstoff entsteht.
  Auf unserer Website möchten wir unsere umfassenden Erfahrungen und Kenntnisse auf dem Gebiet des Kugelstrahlens weitergeben und so Ingenieuren und Metallurgen die Vorzüge dieses Bearbeitungsverfahrens näher bringen. Unsere Fachleute stehen Ihnen gern bei der Behandlung der vielfältigen technischen Probleme zur Seite, die mit Hilfe des Kugelstrahlverfahrens gelöst werden können. Die in unserem Werk für die Kugelstrahlbehandlung von Bauteilen der unterschiedlichsten Formen, Größen und Materialien eingesetzten Einrichtungen befinden sich auf dem neuesten Stand der Technik. Die Behandlung selbst wird unter strengsten Kontrollen durchgeführt.
  Ein Großteil der Schäden, verursacht durch Ermüdung und Spannungskorrosion, entsteht an der Oberfläche eines Werkstücks. Ferner konnte nachgewiesen werden, dass in einem Druck beanspruchten Bereich keine Risse entstehen oder sich ausbreiten. Die durch das Kugelstrahlen entstehenden, einander überlappenden Kalotten sorgen für eine gleichmäßige Druckspannungsschicht in Metalloberflächen. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des Werkstücks beträchtlich. Durch Druckspannung steigt die Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdungsbruch, Korrosionsermüdung, Spannungsrisskorrosion, durch Wasserstoff verursachte Versprödung, Reibverschleiß, Abrieb sowie Kavitation. Die durch das Kugelstrahlen unmittelbar unter der Oberfläche eines Werkstücks erzeugte maximale Druckeigenspannung beträgt mindestens 50 Prozent der Zugfestigkeit des gestrahlten Materials.
  Das Kugelstrahlverfahren wird auch eingesetzt, um die aerodynamisch günstige Krümmung der in der modernen Flugzeugkonstruktion verwendeten metallenen Tragflächenbeplankungen der Flügel zu erzielen. Ein weiteres Anwendungsgebiet stellt die Härtesteigerung durch Kaltverfestigung zur Verbesserung der Verschleißfestigkeitkeit, zur Schließung poröser Oberflächen, zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Interkristalline Korrosion, zur Formkorrektur verzogener Teile, zur Oberflächenstrukturierung und zur Prüfung der Haftfestigkeit von Beschichtungen dar.
  Wenn Sie Informationen über MIC und unsere Dienstleistungen wünschen, klicken Sie hier.
  Lesen: Werkstoffermüdung | Spannungsrisskorrosion Zurück zum Anfang Werkstoffermüdung In der nachstehenden Tabelle wird die Dauerfestigkeit der spezifischen Zugfestigkeit von Proben mit glatter und mit gekerbter Oberfläche gegenübergestellt. Ohne Kugelstrahlbehandlung wird die optimale Dauerfestigkeit für maschinell bearbeitete Teile bei rund 30 HRc(700 MPa) erreicht. Bei höherer Festigkeit/Härte verringert sich die Dauerfestigkeit des Werkstoffes aufgrund der größeren Kerbempfindlichkeit und Versprödung. Durch die zusätzlich durch Kugelstrahlen eingebrachte Druckeigenspannung steigt die Dauerfestigkeit proportional zur zunehmenden Festigkeit/Härte. So beträgt beispielsweise bei 52 HRc (1.240 MPa) die Dauerfestigkeit des kugelgestrahlten Probestücks 144 ksi (988 MPa), also mehr als das Doppelte der nicht kugelgestrahlten Probe mit der glatten Oberfläche..
  Vergleich zwischen den Ermüdungsgrenzwerten kugelgestrahlter und nicht kugelgestrahlter glatter und gekerbter Probestücke in Abhängigkeit von der spezifischen Zugfestigkeit des Stahls
  Bearbeitungsverfahren – Auswirkungen auf die Dauerfestigkeit
  Es ist bekannt, daß das Bearbeitungsverfahren einen bedeutenden Einfluß auf die Dauerfestigkeit eines Bauteiles hat. Diese Auswirkungen können nachteilig oder auch vorteilhaft sein, wie in der folgenden Tabelle dargestellt
  NACHTEILIG VORTEILHAFT
  Elektro-erosive und elektro-chemische Bearbeitung
  Bei den unter den nachteiligen Verfahren aufgeführten Bearbeitungsverfahren 'Schleifen', 'Drehen, Fräsen, Bohren' und 'Schweißen' behält das Werkstück seine Zugspannung, die das Entstehen von Ermüdungsanrissen fördert. Härten, Beschichten und elektro-erosive Bearbeitung kann zu einer harten, spröden Oberfläche führen, und durch elektro-chemische Bearbeitung können die Oberflächenkorngrenzen geschädigt oder geschwächt werden.
  Dagegen sind sämtliche in der Spalte 'Vorteilhaft' aufgeführten Verfahren geeignet, aufgrund der durch sie erzeugten Druckspannung die Dauerfestigkeit bzw. Lebensdauer des Werkstoffes zu verbessern. Unter diesen Verfahren ist das Kugelstrahlen das vielseitigste, da es bei den verschiedensten Materialien und Werkstücken eingesetzt werden kann und die höchstmögliche Druckspannung erzeugt.
  Im nachstehenden Wöhlerdiagramm sind (Wechselbiegespannung gegenüber der Anzahl an Zyklen bis zum Versagen) Kurven für verschiedene Schleifarten dargestellt. Die Kurve an der Basislinie steht für die fein geschliffene Probe und zeigt eine Biegewechselfestigkeit von 414 MPa. Darunter befindet sich die Kurve für 'betriebsübliches Schleifen'. Sie stellt die Biegewechselfestigkeit dar, die sich aus höherer Schleifgeschwindigkeit und/oder stärkerem Abtrag ergibt. In diesem Fall entsteht eine hohe Oberflächenzugspannung, die Ermüdungsanrisse begünstigt. Wie man sieht, verringert sich die Wechselbiegefestigkeit auf 310 MPa. Die dritte Kurve veranschaulicht die Wechselbiegefestigkeit bei 'betriebsüblich geschliffenen und kugelgestrahlten' Probestücken. Es ist zu erkennen, daß die Kurve für diese Werkstücke erheblich oberhalb der Kurve für die 'fein geschliffenen' Probestücke liegt. Die Wechselbiegefestigkeit beträgt über 552 MPa. Demnach ist die durch das Kugelstrahlen erzeugte Druckspannung sogar der sich durch das starke Schleifen ergebenden Zugspannung überlegen.
  Man kann diese Vorteile aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Zum ersten wird durch das Kugelstrahlen bei erhöhter Spannung dieselbe Lebensdauer eines Bauteils erreicht. Zum zweiten steigt die Lebensdauer eines Bauteils bei Aufrechterhaltung der vorhandenen Spannung. Und zum dritten ermöglicht das Kugelstrahlen eine größere Bandbreite an zulässigen Herstellungsverfahren, da eine durchgängige Oberflächendruckspannung erzeugt wird.
  Kugelstrahlen verbessert die Lebensdauer von geschliffenen Bauteilen Lesen: Das Kugelstrahlverfahren | Spannungsrisskorrosion Zurück zum Anfang Spannungsrisskorrosion Spannungsrisskorrosion stellt einen Prozess fortschreitender Rissbildung in Metallen dar, hervorgerufen durch die gleichzeitige Einwirkung eines korrosiven Mediums und einer Zugspannung. Schäden aufgrund von Spannungsrisskorrosion treten oft plötzlich und unvorhersehbar auf, sei es wenige Stunden nach der Belastung oder auch erst nach Monaten oder gar Jahren voller Funktionstüchtigkeit. Häufig sind sie selbst dann anzutreffen, wenn keinerlei offensichtliche Anzeichen für weiteren Korrosionsbefall vorhanden sind. Nahezu alle Legierungen sind anfällig für die durch ein bestimmtes korrosives Medium unter bestimmten Bedingungen hervorgerufene Spannungsrisskorrosion.
  Bei der Zugspannung, die bei der Spannungsrisskorrosion wirkt, handelt es sich um eine 'statische' Beanspruchung, die entweder eine Eigenspannung oder eine Lastspannung sein kann (siehe die nachfolgende Gegenüberstellung). Die fortschreitende Rissbildung aufgrund von 'periodischer' Beanspruchung in korrosionsfördernder Umgebung wird 'Korrosionsermüdung' genannt. Die Grenze zwischen Spannungsrisskorrosion und Korrosionsermüdung verläuft nicht immer eindeutig. Dennoch werden die beiden Erscheinungen – da das Umfeld, in welchem sie auftreten, nicht dasselbe ist – als voneinander unabhängige und unterschiedliche Metallbruchvorgänge behandelt. Allerdings können Druckeigenspannungen, wie die durch kontrolliertes Kugelstrahlen in der Oberflächenschicht eines Werkstücks erzeugten, dazu eingesetzt werden, beide Erscheinungen zu verhindern oder doch wenigstens deutlich zu verzögern.
  Spannungsrisskorrosion erzeugende Spannungen Eigenspannung Aufgebrachte Spannung -Schweißen
  -Abschrecken
  -Scherschneiden, Stanzen, Schneiden
  -Biegen, Falzen, Nieten -Thermische Volumenausdehnung
  -Maschinelle Bearbeitung (Drehen, Fräsen, Bohren)
  -Elektro-erosive Bearbeitung (Laser/Drahtschneiden)
  -Verbolzung
  -Ruhende Belastung
  Von vorrangiger Bedeutung ist die Tatsache, dass die Erzeugung von Druckeigenspannung in der Metalloberfläche mit Hilfe des Kugelstrahlverfahrens eine wirksame Maßnahme zur Verhinderung der Spannungsrisskorrosion darstellen kann, und zwar unabhängig vom dominanten Prozeß der Spannungsrisskorrosionsbildung vom Werkstoff oder vom korrosionsförderndem Umfeld. Dies wird durch das 'Spannungskorrosionsdreieck' veranschaulicht. Sobald einer der Schenkel des Dreiecks fehlt, so z.B. wenn dank der Kugelstrahlbehandlung keine Zugspannung an der Oberfläche vorhanden ist, tritt keine Spannungsrisskorrosion auf.
  Interkristalline Korrosion Schliffbilder zeigen Oberflächen von kugelgestrahlten und nicht kugelgestrahlten Edelstahlblechen vom Typ 304 (eine Stunde lang bei 650º C sensibilisiert und auf Interkristalline Korrosion in einer HNO3-HF Lösung getestet, kugelgestrahlt mit Keramikstrahlmittel).
  Bei Atomics International wurde herausgefunden, dass die Interkristalline Korrosion in austenitischem Stahl verhindert werden kann, indem man den Stahl kugelstrahlt, bevor er sensibilisiert wird. Dazu muß man die Oberfläche im Kugelstrahlverfahren kaltbearbeiten, um die Oberflächenkornstruktur und die Korngrenzen aufzulösen. Setzt man Carbide Sensibilisierungstemperaturen aus, so werden sie eher an den zahlreichen Stellen der Kristallisationskernbildung (z.B. Gleitebenen, Verschiebungen) innerhalb der Kornstruktur abgelagert als vorzugsweise entlang den durchgängigen Korngrenzen, wo sie den Korngrenzenangriff in einem korrosionsfördernden Medium unterstützen.
  LINKS – kugelgestrahlt RECHTS – nicht kugelgestrahlt
  MIC hat einen technischen Bericht über die Anwendungsmöglichkeiten veröffentlicht, den wir Ihnen auf Wunsch gern zukommen lassen. Wenn Sie weitere Informationen wünschen, setzen Sie sich bitte mit uns in Verbindung.
  Lesen: Das Kugelstrahlverfahren | Werkstoffermüdung Zurück zum Anfang MIC division approvals where appropriate, include AS9100 Rev C, NADCAP, ISO 9001:2008, ISO 13485, FAA plus other specific OEM, company and industry approvals as required.