Das Verrunden von Kanten an Bauteilen, insbesondere von Turbomaschinen, I<ann aus verschiedensten Gründen erforderlich sein. Hierzu zählen die Verbesserung der Festig- I<eit und/oder Aerodynamil< sowie die Vermeidung von Verletzungsgefahr. In Abhängig- I<eit vom Bauteil ! kann es sich dabei um scharfe Kanten an Bauteilen handeln, die zu den angrenzenden Oberflächen des Bauteils zu verrunden sind. Alternativ können die Kan- ten auch ebene oder räumliche Flächen bilden, die angrenzende, im Allgemeinen erheb- lich größere Oberflächen des Bauteils verbinden. Der letztgenannte Fall liegt üblicher- weise bei relativ grob vorgefertigten Kanten an strömungsmechanisch wirl<samen Schaufeln von Turbomaschinen, insbesondere an Leit-und Laufschaufeln von Gasturbi- nen, vor, bei dem die Schaufell<anten zur angrenzenden Druck-und/oder Saugseite der Schaufel aus Festigl<eits-und Aerodynamil<aspel<ten zu verrunden sind.

Es ist bel<annt, Oberflächen vor Beschichtungsvorgängen durch abrasives Strahlen auf- zurauhen, um die Oberflächen zu reinigen und die Haftung zur Schicht zu verbessern.

DE 697 12 613 T2 zeigt zusätzlich ein Verfahren zum Honen von Schneidkanten, wobei diese durch abrasive Fluidstrahlen mit abrasiven Strahimitteln bearbeitet werden, um feine Riefen in die Oberfläche einzubringen.

DE 197 20 750 C1 offenbart ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, bei dem die Oberfläche einer Partil<elbestrahlung unterzogen wird. Hierdurch werden Drucl<span- nungen in das Material eingebracht, um die Dauerfestigl<eit insbesondere die Zugfestig- I<eit des Bauteils zu erhöhen.

Das Verrunden wird im Fall von Schaufell<anten, welche fertigungsbedingt im allgemei- nen nur relativ grob vorbearbeitet sind, bis dato weitgehend in Handarbeit ausgeführt, wobei ggf. handgeführte Maschinen, wie Bandschleifer etc., eingesetzt werden. Dies ist mit einem hohen Personal-und Zeitaufwand verbunden, wobei auch mit gezielter I<on- trolle und Prüfung letztlich kein reproduzierbares, gleichbleibendes Bearbeitungsergeb- nis gewährleistet ist.

Angesichts dieser bel<annten Verfahren und ihrer Nachteile bzw. ihrer anwendungs- technischen Grenzen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Ver- runden von Kanten bereitzustellen, welches durch eine maschinelle, ggf. automatisier- bare Arbeitsweise eine erhebliche Zeit-und Personaleinsparung ermöglicht und zu re- produzierbaren Ergebnissen führt. Letztere sollen möglichst qualitativ einwandfrei bei möglichst kleiner Ausschussrate sein.

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch abrasives Strahlen unter Be- achtung definierter Bearbeitungsparameter und Düsendefinitionen relativ genaue, ge- rundete Oberflächengeometrien an scharfen Kanten von Bauteilen oder relativ grob vorbearbeiteten Schaufelkanten herstellbar sind. Die Funl<tionstüchtigl<eit dieses Ver- fahrens sowie seine Reproduzierbarl<eit wurden in Versuchen bestätigt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Strahl mit seiner Mitte etwa tangential zur Winkelhalbierenden an der Kante zwischen den im Allgemeinen zwei Oberflächen, zu denen die Verrundung erfolgen soll, eingestellt. Bei in Form einer scharfen Kante auf- einandertreffenden Oberflächen ist die Lage der Winkelhalbierenden unmittelbar klar.

Bei nicht unmittelbar aufeinandertreffenden Oberflächen, die z. B. durch eine Kante in Form einer ebenen oder räumlichen Fläche verbunden sind, wie z. B. die Druck-und Saugseite einer grob vorgefertigten Kante einer Schaufel einer Gasturbine, werden Tan- genten an die beiden Oberflächen an einer solchen Kante gelegt und die Winl<elhalbie- rende zwischen den sich schneidenden Tangenten festgelegt. Im letztgenannten Fall einer zur Drucl<-und Saugseite einer Schaufel zur verrundenden Kante tangiert diese Winkelhalbierende die Profilmittellinie der Schaufel an der Kante, d. h. im Staupunkt.

Zur Reduzierung einer etwaigen Nachbearbeitung der verrundeten Kanten werden rela- tiv kleine Partil<el mit einer Größe von 0 bis 500. mesh, vorzugsweise von 180 bis 320 mesh, verwendet. Hierdurch wird mit dem Verfahren ein Materialabtrag zum Verrunden erzeugt und Risse oder Rauigl<eiten an den Oberflächen vermieden.

Unter anderem zur Erzeugung eines Strahls mit definierter Geometrie und Energie im Hinblicl< auf Querschnitt, Form etc. wird der Strahl mittels einer Düse mit definiertem Austrittsdurchmesser und definiertem Austrittwinl<el erzeugt.

Zur Erzeugung einer gleichbleibenden Geometrie entlang der Kante kann die Relative- wegung zwischen Düse und Bauteil bevorzugt in einem definierten, variierbaren Abstand zwischen Düse und Schaufelkante erfolgen.

Der Abstand wird im allgemeinen bei flächigen Kanten mit sich über deren Länge än- dernder Breite in entsprechender Weise stufenlos angepasst.

Bevorzugt kann die Richtung der Mitte des Strahls zur Profilmittellinie der Schaufel an der Schaufell<ante in einem Winkel ß angestellt und/oder zur Profilmittellinie in Rich- tung Drucl<-oder Saugseite seitlich versetzt eingestellt werden, um z. B. Aerodynamil< gewollte Konturasymmetrien an der zu verrundenden Kante auszubilden.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen sowie Anwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung mit Bezug auf Ausführungsbei- spiele näher erläutert : Fig. 1 zeigt in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung die Bearbeitung einer Eintrittskante einer Schaufel ; Fig. 2 zeigt in entsprechender Darstellung wie Fig. 1 ein alternatives Ausführungsbei- spiel für die Bearbeitung.

Das Verfahren zum Verrunden von Kanten ist bei verschiedensten Bauteilen anwendbar.

Anwendungsfälle liegen insbesondere überall dort, wo scharfe Kanten an Bauteilen zu angrenzenden Oberflächen hin zu verrunden sind oder wo vorgefertigte Kanten zur Ges- taltung des Übergangs zwischen angrenzenden Oberflächen mit definierter Gestalt zu verrunden sind.

Nachfolgend wird das Verfahren anhand einer Kante an einer strömungsmechanisch wirl<samen Schaufel einer Gasturbine beschrieben, wobei eine relativ grob vorgefertigte Schaufelkante zu angrenzenden Oberflächen, im vorliegenden Fall der Drucl<-und/oder Saugseite der Schaufel, zu verrunden ist.

Die Schaufel 1 soll im fertigbearbeiteten Zustand eine strömungsgünstige Gestalt auf- weisen. Dies setzt voraus, dass die Druckseite 4 und die Saugseite 5 des Schaufelpro- fils bestmöglich der So ! ! kontur entsprechen. Dies setzt ebenfalls voraus, dass die Schaufell<anten 2,3, d. h. die Eintrittskante und die Austrittsl<ante der Schaufel 1, die angrenzenden Oberflächen, d. h. die Drucl<-und Saugseite 4,5, strömungsgünstig ver- binden. Neben den aerodynamischen Anforderungen spielen auch festigl<eits-und ver- schleißtechnische Aspel<te bei den Schaufelkanten 2,3 eine wichtige Rolle. In der Regel werden die Ein-und Austrittsl<anten von Schaufeln definiert gerundet. ausgeführt, um all diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Schaufeln mit relativ dünnem Profil und relativ spitzen Ein-und Austrittsl<anten, wie insbesondere Verdichterschaufeln von Axialverdichtern, werden häufig durch Schmie- den und/oder Fräsen und/oder elel<trochemische Bearbeitung (ECM) gefertigt, wobei die Schaufell<anten zunächst geometrisch nur relativ grob ausgeführt sind, d. h. mit ebe- nen Flächen, Ecl<en, Fasen etc.. Die großflächigen Drucl<-und Saugseiten 4,5 entspre- chen häufig schon relativ genau der Sollkontur, so dass dort, falls überhaupt, nur noch eine Feinbearbeitung mit geringem oder keinem Materialabtrag nötig ist. Somit sind die vorgefertigten Ein-und Austrittskanten in der Weise zu runden, dass sie ohne Knicke, Stufen oder andere Störstellen in die Drucl<-und Saugseiten 4,5 übergehen.

Erfindungsgemäß wird hierfür das abrasive Strahlen als Bearbeitungsverfahren mit ge- zieltem Abtrag des Schaufelmaterials verwendet. Man erl<ennt in der Fig. 1 eine Düse 8 einer nicht näher dargestellten Strahlvorrichtung, aus der ein Strahl 7 austritt, welcher aus abrasiven Partil<eln und einem Trägergas bzw.. einer Trägerflüssigl<eit besteht. Zu- mindest ein erheblicher Teil der abrasiven Partikel trifft mit hoher Geschwindigl<eit senkrecht oder näherungsweise senkrecht auf die nur vorbearbeitete, mehr oder weni- ger noch ecl<ige Schaufelkante 2, deren Ausgangszustand in der Fig. 1 gestrichelt ange- deutet ist. Die Mitte der Strahlrichtung R verläuft hier tangential zur Profilmittellinie 6 der Schaufel 1 an der Schaufelvorderkante 2 und entspricht somit zumindest annä- hernd der späteren Anströmung im Betrieb. Es besteht selbstverständlich die Möglich- keit, die Längsmittelachse der Düse 8 und damit die Mitte des Strahles 7 bedarfsweise mehr zur Saugseite 5 oder zur Drucl<seite 4 zu verschieben und/oder den Anströmwin- I<el der Strahlrichtung R in gewissen Grenzen zu ändern, wie es in Fig. 2 anhand des Winl<els ß gezeigt ist. Auf diese Art lässt sich ein asymmetrischer Abtrag mit Schwer- punl<t zur Druck-oder Saugseite hin erzielen, was unter gewissen Umständen sinnvoll sein kann.

Das Abtragergebnis hängt von mehreren Faktoren ab, wie dem Strahldrucl<, dem Aus- trittswinl<el a des Strahles 7 aus der Düse 8, dem Austrittsdurchmesser D der Düse 8, dem Abstand A der Schaufell<ante 2 von der Düse 8, der Art des Strahlmittels ein- schließlich der Partikelgröße und Partil<elverteilung im Strahl 7, der Strahlrichtung R,' und der lokalen Einwirl<dauer in Abhängigkeit von der schaufell<antenparallelen, relati- ven Vorschubgeschwindigkeit zwischen der Düse 8 und dem Bauteil 1. Diese Faktoren sind in Abhängigkeit von der Schaufelgeometrie und dem Schaufelwerkstoff zu optimie- ren, wofür in aller Regel praktische Versuche erforderlich sein werden. Ist beispielswei- se der Abstand zwischen Schaufell<ante 2,3 und Düse 8 zu gering, so kann es statt zu einer Verrundung zu einer konl<aven Aushöhlung der Schaufell<ante 2,3 mit maximalen Abtrag im Bereich des Staupunl<tes kommen, was unbedingt zu vermeiden ist. Bei I<or- rel<tem Abstand ergibt sich ein gewisser Partikelauftrag im Bereich des Staupunl<tes, wodurch dieser weitgehend vor Abtrag geschützt ist, und der eigentliche Abtrag zur Verrundung stromabwärts zur Druck-und Saugseite hin erfolgt. Nach einer solchen experimentellen Prozessoptimierung sind die Strahlergebnisse bei einem bestimmten Schaufeltyp jedoch sehr gleichmäßig und reproduzierbar, so dass eine maschinelle bzw. automatisierte Arbeitsweise möglich wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell bei allen Arten von Bauteilen und insbe- sondere Turbomaschinenschaufeln anwendbar, sei es bei Gehäusen, Scheiben, Ringen, Verdichtern, Pumpen und Turbinen in Axial-, Diagonal-und Radialbauweise.

Bezugszeichenliste 1 Bauteil/Schaufel 2 I<ante/Schaufell<ante 3 Kante/Schaufell<ante 4 Oberfläche/Drucl<seite 5 Oberfläche/Saugseite 6 Winl<elhalbierende/Profilmittellinie 7 Strahl 8 Düse A Abstand D Austrittsdurchmesser R Strahlrichtung a Austrittswinl<el ß Winkel