Underpeening beim Verfestigungsstrahlen: unzureichende Bearbeitung erkennen

Niedrige Intensität, unvollständigen Bedeckungsgrad, fehlenden Strahlzugang, Zyklusunterbrechung und ungeeignete Prüfnachweise vor jeder Korrektur getrennt untersuchen

Underpeening ist ein praktischer Diagnosebegriff für unzureichendes oder nicht ausreichend nachgewiesenes kontrolliertes Verfestigungsstrahlen (Shot Peening). Es gibt dafür keine allgemeingültige untere Zeitgrenze. Ein Prozess kann die richtige Almen-Intensität aufweisen und dennoch eine vertiefte Rundung verfehlen. Ebenso kann eine gleichmäßig erscheinende Oberfläche vorliegen, obwohl der Intensitätsnachweis ungültig ist. Zuerst ist daher eindeutig festzustellen, welche Forderung nicht erfüllt wurde und welche Produkte betroffen sein können.

Welche Zustände können als Underpeening bezeichnet werden?

Der Begriff kann eine Intensität unterhalb des geforderten Bereichs, einen ungültigen Sättigungs- oder Verifizierungsnachweis, unvollständigen Bedeckungsgrad, ein für den Strahl unzugängliches Merkmal, einen unterbrochenen Zyklus oder ein ungeeignetes Prüfverfahren beschreiben. Diese Zustände sind nicht gleichbedeutend und dürfen nicht durch dieselbe Maßnahme korrigiert werden.

Im Abweichungsbericht ist die formale Sprache aus Zeichnung, Prozessspezifikation, Bestellung und Kundenvorgaben zu verwenden. Underpeening kann die Untersuchung strukturieren, ersetzt jedoch weder die tatsächliche Forderung noch den autorisierten Entscheidungsweg.

Festgestellter Zustand	Mögliche Ursachen	Vor einer Korrektur zu prüfende Nachweise
Intensität unterhalb des geforderten Bereichs	Auftreffenergie, Strahlmittelzustand oder -durchsatz, Druck oder Schleuderraddrehzahl, Düse, Abstand, Winkel oder Anlagendrift	Gültige Sättigungsgrundlage, geforderte Verifizierung, Komponenten des Almen-Systems, Strahlmitteldaten und kontrollierte Maschinenaufzeichnungen
Kein gültiger Sättigungs- oder Intensitätsnachweis	Zu wenige Kurvenpunkte, ungültige Auswertung, falscher Prüfstreifen oder Halter, vermischte Konfigurationen oder fehlende Rückverfolgbarkeit	Rohdaten der Bogenhöhe, Zeitpunkte, Prüfstreifenidentität, Zustand von Halter und Messgerät, Berechnung und freigegebene Konfiguration
Unvollständiger Bedeckungsgrad an einem vorgeschriebenen Merkmal	Zu kurze Exposition, unzureichender Zugang, Abschattung, Lücke in der Bahn, Maskierungsstörung, ungeeignete Prüfung oder örtlicher Oberflächenzustand	Merkmalsbezogener Bedeckungsgrad, Bahn- und Vorrichtungsprüfung, Maskierungszustand, Beobachtungsverfahren, Beleuchtung und Vergrößerung
Unterbrochener oder verkürzter Zyklus	Alarm, Ausfall der Strahlmittelzufuhr, Bewegungsstopp, Programmunterbrechung, Beladefehler oder Bedienereingriff	Alarmprotokoll, Massenstrom oder Zuführungsaufzeichnung, Position und Bahnverlauf, Zeitstempel, Bedieneraufzeichnung und betroffener Produktumfang
Gleichmäßiges Erscheinungsbild, aber Behandlung ungewiss	Einzelne Eindrücke nicht auflösbar, Vorstruktur verdeckt Lücken, Tracermethode nicht qualifiziert oder zugängliche Fläche nicht repräsentativ	Freigegebene direkte oder qualifizierte indirekte Methode an der tatsächlich geforderten Fläche und ihre Korrelationsgrundlage
Prozessaufzeichnungen zulässig, Bauteil jedoch unzulässig	Kantenschaden, Verzug, Kontamination, Rauheit oder Maßänderung trotz Nenneinstellungen	Oberflächen- und Maßabnahme sowie gegebenenfalls geforderte Werkstoff- oder Leistungsvalidierung

Tabelle 1. Dasselbe optische Merkmal kann unterschiedliche Ursachen haben; vor einer Prozessänderung sind die zugehörigen Nachweise zu prüfen.

Warum sind Intensität und Bedeckungsgrad getrennt zu beurteilen?

Die Strahlintensität kennzeichnet über das Almen-System und eine gültige Sättigungsgrundlage beziehungsweise die für die Produktion herangezogene Verifizierung die Wirkung des qualifizierten Strahls. Der Bedeckungsgrad beschreibt, in welchem Umfang einzelne Aufpralleindrücke die vorgeschriebene Bauteilfläche bei Anwendung des freigegebenen Beobachtungsverfahrens bedecken. Kein Ergebnis ersetzt das andere.

Eine zu geringe Intensität lässt sich nicht durch ein gleichmäßiges Erscheinungsbild für zulässig erklären. Ein unvollständiger Bedeckungsgrad wird nicht durch die Wiederholung einer Almen-Prüfung behoben. Druck, Schleuderraddrehzahl oder Nennzykluszeit sind Maschinenvorgaben und keine eigenständigen Nachweise für Strahlintensität oder merkmalsbezogenen Bedeckungsgrad.

Wie werden fehlender Zugang und unterbrochene Zuführung erkannt?

Vertiefungen, Bohrungen, Schaufelfüße, Unterseiten, Maskierungsgrenzen und tiefe Rundungen können abgeschattet sein, obwohl eine gut zugängliche Kontrollfläche zulässig erscheint. Zu prüfen sind tatsächliche Sichtlinie, Düsen- oder Schleuderradgeometrie, Vorrichtung, Maskierung, Rückprall und Bahnüberlappung. Die Entwicklung muss die am schwersten zugängliche vorgeschriebene Stelle einbeziehen.

Nach einer Zyklusunterbrechung werden Alarmprotokoll, Strahlmitteldurchsatz oder Zuführung, Programmrevision, Position, Bahnverlauf und Zeitstempel gesichert. Es ist nachzuweisen, ob die Maschine an der richtigen Stelle fortgesetzt hat und jedes Bauteil die geforderte Bewegung und Exposition erhielt. Eine Meldung „Programm beendet“ genügt nicht, wenn der relevante Überwachungskanal ausgefallen oder die Produktposition ungewiss ist.

Welche Nachweise gehören zu welcher Entscheidung?

Nachweisebene	Was damit belegt werden kann	Was damit allein nicht belegt werden kann
Prozessverifizierung	Der qualifizierte Strahlstrom und die Produktionskonfiguration erfüllten die herangezogenen Forderungen an Intensität, Strahlmittel, Anlage, Bewegung und Überwachung	Bedeckungsgrad jedes Bauteilmerkmals, Schadensfreiheit oder Ermüdungsnutzen
Bauteilbezogene Oberflächenabnahme	Vorgeschriebene Flächen erfüllen die freigegebene Bedeckungsgradmethode, Maskierungsgrenzen sowie Oberflächen-, Sauberkeits- und Maßkriterien	Almen-Intensität, Eigenspannungstiefenprofil oder Lebensdauer
Bauteilvalidierung	Für Werkstoff, Geometrie und Fertigungsroute wurden Eigenspannung, Ermüdung, Spannungsrisskorrosion oder eine andere anwendungsbezogene Wirkung nachgewiesen	Laufende Beherrschung jedes Produktionszyklus, sofern die maßgebende Forderung dies nicht ausdrücklich vorsieht
Nachweis der Messsystemfähigkeit	Prüf- oder Messverfahren ist unter den qualifizierten Bedingungen fähig und wiederholbar	Abnahme eines bestimmten Bauteils ohne dessen tatsächliches Prüfergebnis

Tabelle 2. Prozessverifizierung, Bauteilabnahme, Bauteilvalidierung und Messsystemfähigkeit beantworten unterschiedliche Fragen.

Eigenspannungsmessung oder Ermüdungsprüfung kann eine anwendungsbezogene Validierung stützen, sofern sie gefordert ist. Sie ersetzt jedoch nicht routinemäßig einen ungültigen Intensitätsnachweis aus der Produktion. Ebenso qualifiziert eine Wiederholbarkeits- oder Messsystemanalyse das Prüfverfahren, liefert aber nicht das fehlende Ergebnis für ein bestimmtes Bauteil.

Was ist bei Verdacht auf unzureichende Behandlung zu tun?

Vor Korrekturversuchen werden die Produkte gesperrt. Der letzte nachweislich konforme Zustand wird aus voneinander unabhängigen Aufzeichnungen ermittelt; einzubeziehen sind alle Seriennummern oder Chargen, die den verdächtigen Zustand teilen könnten. Der betroffene Produktumfang darf nicht allein aus der angenommenen Beendigung eines Programms eingegrenzt werden.

Schritt der Entscheidung	Erforderliche Entscheidung	Nachweis für die Freigabe
Sperren	Betroffene Bearbeitung stoppen sowie letzten nachweislich konformen Zustand und alle möglicherweise betroffenen Serien- oder Chargenidentitäten bestimmen	Dokumentierte Produktgrenze, gesicherte Aufzeichnungen und kontrollierter Status
Einordnen	Klären, ob Intensität, Sättigungsnachweis, Zugänglichkeit, Bedeckungsgrad, Zyklusausführung, Prüfung oder Bauteilzustand betroffen ist	Ursachenbezogene Prüfung in Verbindung mit der maßgebenden Forderung
Prozessbeherrschung wiederherstellen	Tatsächliche Ursache beseitigen und Bedarf für Änderungslenkung oder Requalifizierung bewerten	Freigegebene Einstellungen, Werkzeuge, Programme, Strahlmittel und Verifizierungsstatus
Produktentscheidung treffen	Die nach den maßgebenden Unterlagen erforderliche technische, qualitätsseitige oder kundenseitige Befugnis einholen	Dokumentierte Entscheidung über Verwendung, Wiederholungsbearbeitung, Reparatur oder Ausschuss
Bei Freigabe erneut bearbeiten	Kumulierte Exposition, Werkstoff, Oberfläche, Maße und Prozessfolge vor einem weiteren Zyklus bewerten	Autorisierte Route und rückverfolgbare Gesamtexposition
Erneut abnehmen und freigeben	Alle betroffenen Prozess- und Bauteilprüfungen wiederholen; Validierung nur ergänzen, wenn sie gefordert ist	Vollständige, dem tatsächlichen Produkt zugeordnete Ergebnisse und Freigabebefugnis

Tabelle 3. Die Wiederherstellung erfordert eine formal geregelte Produktentscheidung und ist keine informelle Verlängerung der Zykluszeit.

Wann ist zusätzliche Exposition eine zulässige Korrektur?

Zusätzliche Exposition kommt nur in Betracht, wenn die Ursache bekannt, das Merkmal tatsächlich erreichbar, ein weiterer Durchgang nach der maßgebenden Route zulässig und die kumulierten Bauteilgrenzen eingehalten sind. Sie repariert weder eine ungültige Sättigungskurve noch einen falschen Prüfstreifentyp, eine blockierte Düsenbahn, ungeeignetes Strahlmittel, verlorene Rückverfolgbarkeit oder eine unzureichende Bedeckungsgradmethode.

Jeder frühere Durchgang trägt zur Gesamtexposition bei. Zu bewerten sind Kaltverformung, Rauheit, Maßänderung, Verzug dünner Bereiche, Kantenintegrität, Beschichtungszustand und nachfolgende Wärme- oder Endbearbeitung. Erforderlich sind die in den maßgebenden Unterlagen festgelegte Befugnis sowie eine erneute Abnahme aller betroffenen Merkmale.

Wie wird die tatsächliche Ursache korrigiert?

• Intensitätsfehler: qualifizierten Strahl wiederherstellen und verifizieren; Strahlmittel, Massenstrom, Energiezufuhr, Abstand, Winkel, Düse oder Schleuderrad sowie Gültigkeit des Almen-Systems prüfen.
• Fehler beim Bedeckungsgrad: Exposition, Bahn, Überlappung oder Beobachtung erst korrigieren, nachdem die Zugänglichkeit des Merkmals bestätigt wurde.
• Zugangsfehler: Vorrichtung, Orientierung, Maskierung oder Strahlgeometrie über die erforderliche Änderungslenkung und Qualifizierung anpassen.
• Unterbrochene Ausführung: Alarm-, Zuführungs- oder Bewegungsfehler beseitigen und einen rückverfolgbaren Fortsetzungspunkt bestimmen.
• Prüffehler: freigegebenes Verfahren, Beleuchtung, Vergrößerung, Kalibrierung oder Korrelation wiederherstellen; Abnahme nicht aus dem Erscheinungsbild ableiten.
• Bauteilschaden: Bearbeitung stoppen und den autorisierten Prüf- und Entscheidungsweg anwenden. Riss, Überwalzung, Verzug oder anderer Ausschussgrund darf nicht durch Strahlen verdeckt werden.

Was gehört in Angebotsanfrage und Prozessforderung?

Anzugeben sind kontrollierte Zeichnung und Revision, Werkstoff und Wärmebehandlung, Eingangsoberfläche, Behandlungs- und Maskierungsplan, herangezogene Spezifikationen und Revisionen, geforderte Almen-Intensität und Prüfstreifentyp, Definition und Beobachtungsverfahren des Bedeckungsgrads, Oberflächen- und Maßgrenzen, Chargenidentität und erforderliche Aufzeichnungen. Das am schwersten zugängliche Merkmal und Einschränkungen für eine Wiederholungsbearbeitung sind ausdrücklich zu kennzeichnen.

Der Lieferant sollte erklären, wie Anlage, Strahlmittel, Vorrichtung, Maskierung, Bewegung, Überwachung und Abnahmenachweise zusammenwirken. Druck, Abstand oder Zeit eines anderen Bauteils dürfen nicht ungeprüft übernommen werden. Eine technisch vergleichbare Anfrage definiert Ergebnis und Nachweis, ohne eine unqualifizierte Prozessvorgabe zu erzwingen.

Welche Aufzeichnungen stützen die Endfreigabe?

• Bauteil-, Serien- oder Chargenidentität sowie genaue Zeichnungs- und Spezifikationsrevisionen.
• Qualifizierte Anlage, Strahlmittel, Vorrichtung, Maskierungen, Programm und freigegebene Prozessvorgaben.
• Sättigungs- oder Intensitätsdaten und gültiger Zustand der Komponenten des Almen-Systems.
• Strahlmittelzustand, Massenstrom oder Zuführung, Anlagenalarme und Bewegungsaufzeichnungen, soweit gefordert.
• Merkmalsbezogene Abnahme von Bedeckungsgrad, Oberfläche, Sauberkeit und Maßen.
• Grenze der Abweichung, Ursachenbelege, freigegebene Änderungen und Entscheidungsbefugnis.
• Gesamtexposition und erneute Prüfergebnisse jedes autorisierten Wiederholungszyklus.
• Bauteilvalidierung nur, wenn Qualifizierung oder Kundenforderung sie heranzieht.

Was bedeutet Underpeening?

Underpeening ist ein praktischer Diagnosebegriff für unzureichendes oder nicht ausreichend nachgewiesenes Verfestigungsstrahlen. Ursache können eine Intensität außerhalb des geforderten Bereichs, unvollständiger Bedeckungsgrad, fehlender Zugang, unterbrochene Exposition oder unzureichende Nachweise sein. Die formale Produktentscheidung richtet sich nach den maßgebenden Unterlagen.

Bedeutet ein niedriger Bedeckungsgrad immer eine zu geringe Almen-Intensität?

Nein. Bei korrekter Strahlintensität kann der Bedeckungsgrad wegen zu kurzer Exposition, unzureichender Zugänglichkeit, fehlerhafter Bahn, Maskierung oder Prüfung unvollständig sein. Umgekehrt belegt eine vollständig wirkende Oberfläche nicht die richtige Intensität.

Lässt sich Underpeening durch zusätzliche Exposition korrigieren?

Nur wenn tatsächlich zu kurze Exposition die Ursache ist, das Merkmal erreichbar ist und eine autorisierte Route die erneute Bearbeitung zulässt. Mehr Zeit korrigiert weder blockierten Zugang noch falsches Strahlmittel, ungültige Intensitätsnachweise oder ein ungeeignetes Prüfverfahren.

Belegt die richtige Almen-Intensität die Bearbeitung eines vertieften Merkmals?

Nein. Das Almen-System kennzeichnet eine standardisierte Reaktion des Strahls. Zugänglichkeit und Bedeckungsgrad jeder vorgeschriebenen Vertiefung, Unterseite, Bohrung oder Rundung benötigen getrennte Nachweise.

Kann eine Fluoreszenz- oder Tracermethode den Bedeckungsgrad belegen?

Sie kann die Prüfung nur unterstützen, wenn sie freigegeben, für die tatsächliche Oberfläche qualifiziert und mit der anerkannten Bedeckungsgradmethode korreliert ist. Das Ergebnis belegt allein weder Oberflächenintegrität noch Maße oder Leistung.

Darf ein verdächtiges Bauteil automatisch erneut bearbeitet werden?

Nein. Die Wiederholungsbearbeitung benötigt die nach Zeichnung, Spezifikation und Kundensystem erforderliche Befugnis. Kumulierte Exposition, Kaltverformung, Rauheit, Verzug, Beschichtungen und frühere Zyklen sind vorher zu bewerten.

Ist Underpeening das Gegenteil von Überstrahlen?

Beide Begriffe beschreiben unterschiedliche Fehlerrichtungen, besitzen jedoch keine allgemeingültige Grenze. Underpeening betrifft eine unzureichende oder nicht nachgewiesene Behandlung, Überstrahlen eine zu hohe Exposition, Energie oder Bauteilschädigung. Beide erfordern ursachenbezogene Nachweise.

Kann Strahlen zur Reinigung einen fehlerhaften Verfestigungsstrahlzyklus ersetzen?

Nein. Strahlen zur Reinigung oder Oberflächenvorbereitung ersetzt weder einen qualifizierten Prozess zum kontrollierten Verfestigungsstrahlen noch dessen Intensitäts-, Bedeckungsgrad- und Rückverfolgbarkeitsnachweise.

Die wichtigsten Punkte

• Für Underpeening gibt es keine allgemeingültige untere Zykluszeit.
• Niedrige Intensität, unvollständiger Bedeckungsgrad, fehlender Zugang und unterbrochene Bewegung sind unterschiedliche Fehler.
• Maschineneinstellungen und Oberflächeneindruck reichen allein nicht als Nachweis.
• Produkt sperren und nicht erfüllte Forderung einordnen, bevor der Prozess geändert wird.
• Mehr Zeit hilft nur bei tatsächlich zu kurzer Exposition und autorisierter Wiederholungsbearbeitung.
• Die Freigabe benötigt erneuerte Prozess- und Bauteilnachweise mit eindeutiger Produktzuordnung.

Weiterführende Leitfäden von SP Center

• Überstrahlen: Wann übermäßiges Verfestigungsstrahlen ein Bauteil schädigt
• Bedeckungsgrad beim Verfestigungsstrahlen prüfen
• Sättigungskurve beim Verfestigungsstrahlen
• Oberflächenfehler und Verfestigungsstrahlen

Technische Quellen

1. SAE J442_202602: Tools for Peening Intensity Determination and Verification, revised February 2026

2. SAE J443_202512: Procedures for Determining and Verifying Peening Intensity, revised December 2025

3. SAE J2277_202301: Shot Peening Coverage Determination, revised January 2023

4. SAE AMS2430U: Shot Peening, revised April 2018

5. SAE ARP7488: Peening Design and Process Control Guidelines, issued January 2018

Hinweis zu Normen: Es gelten die vollständigen, in Zeichnung, Vertrag und Kundenvorgaben herangezogenen Revisionen. Dieser Leitfaden legt weder eine allgemeingültige Underpeening-Grenze fest noch autorisiert er eine Produktentscheidung.

Autor: Paweł Kmieć

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