Sättigungskurve beim Verfestigungsstrahlen

Wie mehrere Almen-Prüfstreifen, Kurvenauswertung und 2T-Kriterium eine belastbare Bestimmung der Strahlintensität ermöglichen

Eine Sättigungskurve stellt für eine definierte Strahlkonfiguration die Bogenhöhe des Almen-Prüfstreifens in Abhängigkeit von der kontrollierten Beaufschlagung dar. Sie unterstützt die Bestimmung der Almen-Intensität am Sättigungspunkt nach dem aufgerufenen Verfahren. Ein einzelner Prüfstreifen weist keine Sättigung nach; die Sättigungszeit ist außerdem nicht automatisch die Zeit bis zum geforderten Bedeckungsgrad oder die Produktionsstrahlzeit.

Abbildung 1. Eine Sättigungskurve beschreibt für eine definierte Strahlkonfiguration die Bogenhöhe des Almen-Prüfstreifens in Abhängigkeit von der kontrollierten Beaufschlagung.

Was stellt eine Sättigungskurve dar?

Einzelne konforme Almen-Prüfstreifen werden mit unterschiedlichen kontrollierten Werten beaufschlagt, während Strahlmittel, Zuführeinstellungen, Verifizierungsgeometrie, Halter und Messverfahren unverändert bleiben. Nach jeder Beaufschlagung wird die Bogenhöhe gemessen und gegen die Beaufschlagung ausgewertet. Die Kurve steigt an und nähert sich einem flacheren Bereich, weil zusätzliche Beaufschlagung immer kleinere Zunahmen der Bogenhöhe erzeugt.

Größe	Bedeutung	Nicht damit gleichzusetzen
Beaufschlagungsvariable	Kontrollierte Zeit, Durchgänge oder gleichwertige Messgröße je Prüfstreifen	Universelle Maschinenzeit für unterschiedliche Konfigurationen
Bogenhöhe	Gemessene Krümmungsreaktion des festgelegten Almen-Prüfstreifens	Eigenspannung oder Bauteilverformung
Sättigungszeit	Beaufschlagung, bei der das aufgerufene Sättigungskriterium erfüllt ist	Automatisch die Strahlzeit am Bauteil
Almen-Intensität	Bogenhöhe zum bestimmten Sättigungszeitpunkt mit Angabe des Prüfstreifentyps	Druck, Schleuderraddrehzahl, Strahlmitteldurchsatz oder Bedeckungsgrad

Tabelle 1. Die Begriffe trennen die gemessene Prüfstreifenreaktion von Maschineneingaben und Bauteilabnahme.

Wie wird das 2T-Sättigungskriterium angewendet?

Wenn SAE J443 das maßgebende Verfahren ist, liegt der Sättigungspunkt auf der freigegebenen Kurve dort, wo eine Verdopplung der Beaufschlagung von T auf 2T die ausgewertete Bogenhöhe um höchstens 10 % erhöht. Das Kriterium wird auf die Kurve angewendet und nicht durch Auswahl zweier günstiger Rohmesswerte. Es ist keine ±10-%-Toleranz der gemeldeten Intensität.

Kurvenprüfung	Erforderliche Frage	Typischer Fehler
Datenbereich	Erfassen die Punkte den Anstieg und die Annäherung an die Sättigung?	Alle Punkte liegen zu früh oder zu spät
Stabile Konfiguration	Blieben Strahlmittel, Durchsatz, Druck oder Raddrehzahl, Geometrie und Halter konstant?	Daten unterschiedlicher Strahlkonfigurationen werden vermischt
Kurvenauswertung	Wurde das freigegebene Anpassungs- oder Auswerteverfahren verwendet?	Geraden werden nach Augenmaß gezogen oder ein Rohpunkt wird ausgewählt
2T-Kriterium	Erfüllt die ausgewertete Kurve das aufgerufene Kriterium bei T und 2T?	Die 10% werden auf die Zeit angewendet oder als Intensitätstoleranz verstanden
Bericht	Sind Intensität, Prüfstreifentyp, Beaufschlagungsdefinition und Rückverfolgbarkeit eindeutig?	Bogenhöhe ohne Prüfstreifentyp wird gemeldet

Tabelle 2. Ein gültiges Ergebnis erfordert kontrollierte Daten, freigegebene Auswertung und richtige Interpretation.

Abbildung 2. Mehrere gültige Beaufschlagungspunkte müssen die freigegebene Kurvenauswertung im Sättigungsbereich tragen.

Warum reicht ein Prüfstreifen nicht aus?

Ein Prüfstreifen liefert einen Wert bei einer Beaufschlagung. Er zeigt nicht, ob die Kurve noch steil ansteigt, sich bereits der Sättigung nähert oder von einem instabilen Strahl beeinflusst wird. Ein Produktionsprüfstreifen kann eine bereits ermittelte Intensität bestätigen, wenn das maßgebende Verfahren dies vorsieht, ersetzt aber keine Sättigungsstudie, wenn eine neue Kurve erforderlich ist.

Wie viele Prüfstreifen werden benötigt?

Eine allgemeingültige Anzahl unabhängig von Verfahren und Datenqualität wäre technisch nicht belastbar. Der Datensatz muss das aktuelle Verfahren erfüllen, die freigegebene Auswertung tragen und Anstieg sowie Annäherung an die Sättigung ausreichend erfassen. Zusätzliche Punkte können erforderlich sein, wenn der erste Bereich ungünstig liegt, die Streuung zu groß oder die Kurvenanpassung nicht plausibel ist.

Warum ist die Sättigungszeit nicht die Strahlzeit am Bauteil?

Nachweisebene	Beantwortete Frage	Davon getrennt zu bewerten
Sättigungskurve	Welche standardisierte Intensität erzeugt diese Strahlkonfiguration?	Bedeckungsgrad und Bauteilreaktion
Entwicklung des Bedeckungsgrads	Welche Beaufschlagung erzeugt den geforderten Bedeckungsgrad am Bauteil nach freigegebener Methode?	Sättigungszeit des Almen-Systems
Freigegebene Produktionsbeaufschlagung	Welchen freigegebenen Zyklus einschließlich eines geforderten Multiplikators muss die Fertigung wiederholen?	Übertragung auf eine andere Konfiguration
Oberflächenabnahme am Bauteil	Sind Grenzen, Bedeckungsgrad, Oberflächenzustand und aufgerufene Maße zulässig?	Validierung von Eigenspannung oder Ermüdung
Bauteilvalidierung	Erzeugt die Route die geforderte anwendungsbezogene technische Reaktion?	Laufende Verifizierung des Strahlmittelstroms ohne gesonderte Forderung

Tabelle 3. Sättigung des Almen-Systems, Bauteilbearbeitung und technische Validierung sind verwandte, aber getrennte Nachweisebenen.

Verrundungen, Zahnfußbereiche, Bohrungen und maskierte Grenzen unterscheiden sich von einem ebenen Almen-Prüfstreifen bei Zugang, Auftreffwinkel und Partikelstrom. Eine gültige Kurve belegt daher weder vollständigen Bedeckungsgrad noch zulässige Oberfläche oder gewünschtes Eigenspannungsprofil am Bauteil.

Abbildung 3. Sättigungszeit, Beaufschlagung bis zum geforderten Bedeckungsgrad und freigegebener Produktionszyklus sind verwandt, aber nicht austauschbar.

Wie wird eine belastbare Sättigungsstudie durchgeführt?

Studienstufe	Erforderliches Ergebnis
Konfiguration festlegen	Maschine, Strahlmittel, Zuführeinstellungen, Düse oder Schleuderrad, Halterposition und Ausrichtung
Beaufschlagungspunkte planen	Bereich, der Anstieg und Annäherung an die Sättigung erfassen soll
Prüfstreifen beaufschlagen	Eine kontrollierte Beaufschlagung je eindeutig identifiziertem konformen Prüfstreifen
Bogenhöhe messen	Geeignetes Messgerät, Nullstellung, Prüfstreifenausrichtung und dokumentierte Messwerte
Kurve auswerten	Freigegebenes Verfahren, Sättigungskriterium, Plausibilitätsprüfung und aufbewahrte Rohdaten
Intensität berichten	Bogenhöhe bei Sättigung mit Prüfstreifentyp und geforderter Rückverfolgbarkeit
Mit Bauteilroute verknüpfen	Beaufschlagung für Bedeckungsgrad, Produktionszyklus, Oberflächenabnahme und Kontrollplan

Tabelle 4. Die Kurve ist ein Element der umfassenderen qualifizierten Fertigungsroute.

Wie sind zweifelhafte Daten zu behandeln?

Rückverfolgbaren Prüfstreifentyp, Los und Status sowie konformen Halter und Messgerät verwenden.
Strahl und Verifizierungsgeometrie während der Studie unverändert lassen.
Nicht monotone oder unplausible Punkte untersuchen und nicht stillschweigend löschen.
Rohmesswerte, Beaufschlagungsdefinition, Kurvenergebnis und Konfigurationskennung aufbewahren.
Bei computergestützter Auswertung Methode und Softwareversion beherrschen.

Wann muss die Kurve neu erstellt werden?

Mögliche Änderung	Warum eine Bewertung erforderlich ist
Strahlmittelart, Größe, Härte oder Betriebsgemisch	Partikelreaktion und standardisierte Strahlwirkung können sich ändern
Düse, Schleuderrad, Halter oder Zuführposition	Beschleunigung und Geometrie am Verifizierungsort können sich ändern
Druck-, Raddrehzahl- oder Strahlmitteldurchsatzbereich	Strahlenergie und Partikelpopulation können vom qualifizierten Zustand abweichen
Vorrichtung, Bewegung oder Maschine	Bauteilbeaufschlagung und Bezug zum verifizierten Strahl können sich ändern
Wartung mit Einfluss auf den Strahlweg	Wiederhergestellte Sollwerte belegen nicht allein die frühere Strahlwirkung

Tabelle 5. Spezifikation und freigegebener Änderungskontrollplan bestimmen, ob Bewertung, erneute Verifizierung oder eine neue Sättigungsstudie erforderlich ist.

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Sättigungskurve beim Verfestigungsstrahlen?

Sie beschreibt für eine definierte Strahlkonfiguration den ausgewerteten Zusammenhang zwischen kontrollierter Beaufschlagung und Bogenhöhe des Almen-Prüfstreifens. Sie dient der Bestimmung oder Verifizierung der Almen-Intensität nach dem aufgerufenen Verfahren.

Kann ein Almen-Prüfstreifen eine Sättigungskurve bestimmen?

Nein. Ein Prüfstreifen liefert einen Bogenhöhenwert bei einer Beaufschlagung und kann weder Kurvenform noch Sättigungsbeziehung bestimmen. Maßgebend sind die gültigen Daten des aufgerufenen Verfahrens.

Was bedeutet das 2T-Kriterium?

Nach SAE J443 liegt die Sättigung dort, wo eine Verdopplung der Beaufschlagung von T auf 2T die ausgewertete Bogenhöhe um höchstens 10 % erhöht. Dies ist ein Kurvenkriterium und keine Intensitätstoleranz.

Ist die Sättigungszeit die Strahlzeit am Bauteil?

Nicht automatisch. Die Sättigungszeit gehört zur standardisierten Almen-Studie. Beaufschlagung bis zum geforderten Bedeckungsgrad und Produktionszyklus werden gesondert festgelegt.

Belegt eine gültige Kurve den Bedeckungsgrad am Bauteil?

Nein. Ein ebener Almen-Prüfstreifen und ein komplexes Bauteil unterscheiden sich bei Zugang, Winkel und Partikelstrom. Der Bedeckungsgrad benötigt eine eigene freigegebene Bewertung.

Wann ist eine neue Sättigungsstudie erforderlich?

Maßgebend sind Spezifikation und Änderungskontrollplan. Zu bewerten sind Änderungen an Strahlmittel, Durchsatz, Druck oder Raddrehzahl, Düse oder Schleuderrad, Halter, Zuführposition, Anlage und strahlwirksamer Wartung.

Die wichtigsten Punkte

Sättigung aus mehreren kontrollierten Prüfstreifenbeaufschlagungen entwickeln.
Aufgerufenes Kurvenverfahren und 2T-Kriterium auf ausgewertete Daten anwenden.
Almen-Intensität mit dem anwendbaren Prüfstreifentyp melden.
Sättigungszeit, Beaufschlagung bis zum geforderten Bedeckungsgrad und Produktionsbeaufschlagung getrennt halten.
Die Kurve als standardisierten Strahlnachweis und nicht als Eigenspannungskarte des Bauteils behandeln.