100 % und 200 % Bedeckungsgrad beim Verfestigungsstrahlen

Bedeutung, Ermittlung und Produktionsnachweis von 100 % und 200 % Bedeckungsgrad beim kontrollierten Verfestigungsstrahlen

Beim kontrollierten Verfestigungsstrahlen (Shot Peening) sind 100 % Bedeckungsgrad erreicht, wenn auf der festgelegten Oberfläche unter den freigegebenen Prüfbedingungen keine unbehandelten Bereiche mehr erkennbar sind. Eine Anforderung von 200 % bedeutet üblicherweise die doppelte Gesamtstrahlzeit bezogen auf die Zeit bis zum erstmaligen Erreichen von 100 %, sofern die maßgebende Spezifikation diese Definition verwendet.

200 % bedeuten weder eine physikalisch doppelte Oberfläche noch zwei Treffer an jedem Punkt, die doppelte Almen-Intensität, doppelte Druckeigenspannungen oder doppelte Dauerfestigkeit. Zeichnung, Spezifikation und vertraglich geltende Revision bleiben maßgebend.

Abbildung 1. Bei 100 % wird die Referenzzeit bis zum vollständigen Bedeckungsgrad festgelegt; 200 % stehen üblicherweise für die doppelte Gesamtstrahlzeit.

Worin unterscheiden sich 100 % und 200 % Bedeckungsgrad?

Anforderung	Technische Bedeutung	Unzulässige Gleichsetzung
100 % Bedeckungsgrad	Auf der geforderten Oberfläche sind mit der freigegebenen Prüfmethode keine unbehandelten Bereiche mehr erkennbar	Nicht identisch mit Almen-Intensität oder einer bestimmten Anzahl von Treffern
150 % Bedeckungsgrad	Üblicherweise 1,5-fache Gesamtstrahlzeit bezogen auf die Zeit bis 100 %, sofern die maßgebende Spezifikation diese Konvention verwendet	Nicht 150 % der physikalischen Oberfläche
200 % Bedeckungsgrad	Üblicherweise doppelte Gesamtstrahlzeit bezogen auf die Zeit bis 100 %, bei unveränderten qualifizierten Prozessbedingungen	Nicht doppelte Intensität, doppelte Eigenspannung oder doppelte Lebensdauer

Tabelle 1. Prozentangaben beschreiben bis 100 % den Oberflächenzustand und darüber hinaus den festgelegten Strahlzeitfaktor.

Bis zum erstmaligen vollständigen Bedeckungsgrad beschreibt der Prozentwert einen beobachtbaren Oberflächenzustand. Oberhalb von 100 % kann die behandelte Fläche nicht weiter anwachsen; der Prozentwert bezeichnet dann einen kontrollierten Strahlzeitfaktor bezogen auf die festgelegte Referenzzeit.

Wie wird ein Bedeckungsgrad von 100 % beurteilt?

Die Prüfung bezieht sich auf den zeichnungsdefinierten Behandlungsbereich, nicht automatisch auf jede sichtbare Fläche des Bauteils. Maskierte Passungen, Gewinde, Dichtflächen oder andere Ausschlüsse können bestimmungsgemäß unbehandelt bleiben.

Prüfmethode, Beleuchtung, Vergrößerung, Oberflächenzustand und Zugänglichkeit müssen so festgelegt sein, dass behandelte und unbehandelte Bereiche zuverlässig unterschieden werden. Fluoreszierende Tracer sind indirekte Hilfsmittel und dürfen nur in einem freigegebenen, qualifizierten und mit der maßgebenden Abnahmemethode korrelierten Verfahren eingesetzt werden.

Wie wird ein Bedeckungsgrad von 200 % festgelegt?

In diesem Beitrag bezeichnet t100 die Strahlzeit bis zum erstmaligen Erreichen von 100 % Bedeckungsgrad. Diese Bezeichnung ist kein automatisch in jeder Norm verwendetes Symbol. Wird nach der maßgebenden Anforderung 200 % als doppelter Zeitfaktor definiert, beträgt die gesamte Produktionsstrahlzeit 2 × t100 bei unveränderten qualifizierten Prozessbedingungen.

Beispiel: Wird 100 % nach drei gleichwertigen Durchgängen erreicht, entsprechen 200 % üblicherweise insgesamt sechs gleichwertigen Durchgängen. Druck, Schleuderraddrehzahl, Düse, Strahlmittel oder Bewegung dürfen dabei nicht ohne gesonderte Freigabe verändert werden.

Abbildung 2. Almen-Intensität, Bedeckungsgrad und Bauteilvalidierung beantworten unterschiedliche technische Fragen.

Warum sind Almen-Intensität, Bedeckungsgrad und Bauteilvalidierung getrennt zu bewerten?

Prozessgröße	Fragestellung	Repräsentativer Nachweis
Almen-Intensität	Welche standardisierte Wirkung erzeugt der Strahlmittelstrahl in der festgelegten Prüfanordnung?	Almen-Prüfstreifen, Halter, Messgerät und vorgeschriebenes Sättigungs- oder Verifizierungsverfahren
Bedeckungsgrad	Ist die zeichnungsdefinierte Oberfläche im geforderten Umfang mit Auftreffspuren bedeckt?	Freigegebene Oberflächenprüfung unter definierten Bedingungen
Strahlzeitfaktor	Wie lange wird nach Ermittlung der Zeit bis 100 % weitergestrahlt?	Freigegebenes Maschinenprogramm und rückverfolgbare Zyklusaufzeichnung
Bauteilvalidierung	Wurde der geforderte Bauteileffekt nachgewiesen?	XRD-, Ermüdungs- oder andere freigegebene Validierung, sofern gefordert

Tabelle 2. Almen-Intensität, Bedeckungsgrad, Strahlzeitfaktor und Bauteilvalidierung benötigen eigene Nachweise.

Ein konformes Almen-Ergebnis beweist nicht, dass ein abgeschatteter Zahnfuß oder eine Vertiefung vollständig bedeckt wurde. Umgekehrt belegt ein vollständiger Bedeckungsgrad weder die korrekte Intensität noch ein bestimmtes Eigenspannungsprofil oder eine garantierte Lebensdauersteigerung.

Wie beeinflussen Geometrie und Prüfmethode die Referenzzeit?

Eine ebene, gut zugängliche Fläche erreicht vollständigen Bedeckungsgrad häufig schneller als ein Zahnfuß, eine Verrundung, ein Innenwinkel oder eine tiefe Vertiefung. Die Referenzzeit muss deshalb den maßgebenden Behandlungsbereich oder eine autorisierte repräsentative Geometrie abbilden.

Düsenwinkel, Arbeitsabstand, Schleuderradposition, Bauteilbewegung, Vorrichtung, Maskierung, Strahlmittelzustand und Rückprall verändern die lokale Auftreffdichte. Eine nicht repräsentative Referenzzeit kann trotz rechnerisch korrektem Faktor zu einem unzureichend behandelten kritischen Merkmal führen.

Risiko	Mögliche Ursache	Erforderliche Reaktion
Unvollständiger Bedeckungsgrad	Abschattung, unzureichender Zugang, ungeeignete Bewegung oder zu geringe Partikeldichte	Prozess anhalten, maßgebende Geometrie prüfen und qualifizierte Strahlführung wiederherstellen
Nicht repräsentative Zeit bis 100 %	Ermittlung an einer leicht zugänglichen Fläche statt am maßgebenden Merkmal	Referenz an repräsentativer Geometrie neu festlegen
Übermäßige Strahlzeit	Unbegründete Verlängerung oder falsche Interpretation von 200 %	Bauteil sichern und Oberflächen-, Maß- und Werkstoffrisiko bewerten
Ungültige Referenz	Änderung an Strahlmittel, Anlage, Düse, Schleuderrad, Vorrichtung, Programm oder Prüfmethode	Änderung bewerten und erforderliche Neuverifizierung oder Requalifizierung durchführen

Tabelle 3. Geometrie, Referenzbildung, übermäßige Beaufschlagung und Änderungen bestimmen die Risiken der Bedeckungsgradlenkung.

Wie werden 100 % und 200 % für die Produktion entwickelt und verifiziert?

Schritt	Technische Maßnahme	Ergebnis
1. Anforderung klären	Behandlungszone, Ausschlüsse, Intensität, Bedeckungsgrad, Strahlmittel und Prüfmethode festlegen	Eindeutige gelenkte Vorgabe
2. Intensität qualifizieren	Vorgeschriebenes Almen-System und Sättigungs- oder Verifizierungsverfahren anwenden	Freigegebene Intensitätsgrundlage
3. Zeit bis 100 % ermitteln	Repräsentative Geometrie unter definierten Prüfbedingungen bewerten	Dokumentierte Referenzzeit t100 im Sinne dieses Beitrags
4. Faktor anwenden	Gesamtstrahlzeit gemäß maßgebender Anforderung festlegen	Gesperrtes Produktionsprogramm
5. Ausführung verifizieren	Anlage, Strahlmittel, Vorrichtung, Maskierung, Zyklus und Oberfläche prüfen	Rückverfolgbare Freigabenachweise
6. Änderungen lenken	Abweichungen gegen den qualifizierten Ausgangsstand bewerten	Genehmigte Entscheidung über Neuverifizierung oder Requalifizierung

Tabelle 4. Der Entwicklungsweg verbindet Anforderung, Intensität, Referenzzeit, Produktionsprogramm, Verifizierung und Änderung.

Abbildung 3. Die Prozessentwicklung verbindet Anforderung, Referenzzeit, Produktionsprogramm, Verifizierung und Änderungslenkung.

Oberhalb des erstmaligen vollständigen Bedeckungsgrads reicht das Erscheinungsbild allein nicht aus. Das freigegebene Maschinenprogramm, der vollständig ausgeführte Zyklus und die rückverfolgbaren Aufzeichnungen belegen den zusätzlichen Strahlzeitfaktor.

Wie sollte die Anforderung in Zeichnung oder Bestellung formuliert sein?

Eine eindeutige Vorgabe nennt Dokument und Revision, Behandlungszone, Ausschlüsse, Almen-Intensität, Bedeckungsgrad oder Strahlzeitfaktor, Strahlmittelbeschränkungen, Fertigungsfolge, Prüfmethode und geforderte Freigabenachweise. Fehlende oder widersprüchliche Angaben sind vor Festlegung der Produktionsparameter gelenkt zu klären.

Unklare Angabe	Risiko	Bessere Formulierung
Vollständig strahlen	Behandlungszone und Prüfmethode bleiben offen	Behandlungszone und geforderten Bedeckungsgrad gemäß Zeichnung und Spezifikation benennen
Doppelt strahlen	Kann zwei Durchgänge, zwei Medien oder 200 % Strahlzeit bedeuten	Gesamtstrahlzeit als definiertes Vielfaches der Zeit bis 100 % angeben
200 % visuell prüfen	Eine bereits vollständig bedeckte Oberfläche zeigt den Zeitfaktor nicht zuverlässig	Bedeckungsgrad bis 100 % prüfen und darüber hinaus Programm- und Zyklusaufzeichnungen verwenden
Mehr ist besser	Kann zu unnötiger oder unzulässiger Überbehandlung führen	Spezifizierten Faktor und freigegebenes Prozessfenster einhalten

Tabelle 5. Eindeutige Zeichnungs- und Bestellangaben verhindern Fehlinterpretationen von 100 % und 200 %.

Häufig gestellte Fragen zu 100 % und 200 % Bedeckungsgrad

Was bedeutet 100 % Bedeckungsgrad beim Verfestigungsstrahlen?

100 % sind erreicht, wenn auf der spezifizierten Oberfläche mit der freigegebenen Prüfmethode und unter den festgelegten Bedingungen keine unbehandelten Bereiche mehr erkennbar sind.

Was bedeutet 200 % Bedeckungsgrad?

Sofern die maßgebende Anforderung diese Konvention verwendet, bedeutet 200 % üblicherweise eine Gesamtstrahlzeit, die dem Doppelten der Zeit bis zum erstmaligen Erreichen von 100 % entspricht.

Ist t100 ein universelles Normsymbol?

Nein. t100 wird in diesem Beitrag als Kurzform für die Zeit bis 100 % verwendet. Die maßgebende Zeichnung oder Spezifikation kann eine andere Bezeichnung oder Methode festlegen.

Bedeutet 200 %, dass jeder Punkt zweimal getroffen wird?

Nein. Die Auftreffspuren sind statistisch verteilt und überlagern sich. Der Faktor steuert die Gesamtstrahlzeit, nicht die exakte Trefferzahl an jedem mikroskopischen Punkt.

Kann ein Bedeckungsgrad von 200 % allein visuell nachgewiesen werden?

In der Regel nicht. Die Sichtprüfung kann das erstmalige Erreichen von 100 % belegen; der zusätzliche Zeitfaktor wird durch das freigegebene Programm und die Zyklusaufzeichnungen nachgewiesen.

Erhöht 200 % Bedeckungsgrad die Almen-Intensität?

Nein. Almen-Intensität und Bedeckungsgrad werden getrennt ermittelt und verifiziert. Eine Änderung von Druck, Schleuderraddrehzahl oder Medium wäre eine Prozessänderung und kein zulässiger Ersatz für zusätzliche Strahlzeit.

Darf ein fluoreszierender Tracer verwendet werden?

Nur in einem freigegebenen und qualifizierten Verfahren. Eignung, Anwendung, Beleuchtung und Auswertung müssen gelenkt und mit der maßgebenden Abnahmemethode korreliert sein.

Kann zusätzliche Strahlzeit schädlich sein?

Ja. Abhängig von Werkstoff, Härte, Geometrie und Prozess kann übermäßige Strahlzeit Rauheit, Kaltverformung, Kanten- oder Maßschäden und Verformung begünstigen.

Wo wird die Zeit bis 100 % an einem komplexen Bauteil ermittelt?

Am maßgebenden Behandlungsbereich oder an einer autorisierten repräsentativen Geometrie, die Zugänglichkeit, Strahlführung und Prüfbedingungen des kritischen Merkmals abbildet.

Welche Unterlagen benötigt SP Center?

Senden Sie Zeichnung und Revision, Werkstoff- und Wärmebehandlungszustand, Behandlungs- und Ausschlusszonen, Spezifikationen, Intensitäts- und Bedeckungsgradanforderungen sowie die geforderten Aufzeichnungen. Telefon: +48 519 772 773.

Die wichtigsten Punkte

100 % sind ein definierter Oberflächenzustand im vorgeschriebenen Behandlungsbereich.
200 % bezeichnen üblicherweise die doppelte Gesamtstrahlzeit bezogen auf die Zeit bis 100 %, sofern die Spezifikation dies so festlegt.
Bedeckungsgrad, Almen-Intensität und Bauteilvalidierung benötigen getrennte Nachweise.
Referenzzeit und Prüfmethode müssen die maßgebende Geometrie repräsentieren.
Zusätzliche Strahlzeit ist weder automatisch vorteilhaft noch unbegrenzt zulässig.