Strahltechnik

Strahlen ist eine Oberflächenbearbeitung, bei der Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit (bis zu 160 m/s) auf die Werkstücke gelenkt wird. Als Trägerenergie stehen Druckluft, Druckflüssigkeiten, Elektrostatik, Elektromagnetismus oder Schleuderräder zur Verfügung. Das Strahlergebnis hängt neben verschiedener Maschinentypen und Einstellungsparameter im Wesentlichen von der Art des ausgewählten Strahlmittels ab.

Durch die Strahltechnik können folgende Bearbeitungsziele erreicht werden:

• Entzundern, Entrosten
• Entlacken, Entschichten, (engl. Stripping)
• Entkernen, Entsanden (siehe Sandformverfahren)
• Reinigen
• Oberflächenverfestigung (Kugelstrahlen, engl. Shot-Peening)
• Strahlspanen, Entgraten, (Kugelstrahlen, Sandstrahlen)
• Nassstrahlen, Hochdruckwasserstrahlen
• Lackieren, Konservieren
• Mattieren, Oberflächenfinish
• Aufrauen

Strahlmittel

Als Strahlmittel werden in Abhängigkeit von der Aufgabe verschiedenste Materialien eingesetzt. Kriterien dabei ist der Preis, Zweck (Rostentfernung, Grafitientfernung auf Wänden, ...), Material, Materialstärke und die geforderte Rautiefe. Jenach Strahlmittel können andere Anlagentypen benötigt werden. Eine Auswahl der Strahlmittel:

• Glasperlen
• Keramik
• Stahl
• Trockeneis (siehe Trockeneisstrahlen)
• Korund
• Stahlkies
• Stahlkugeln
• Drahtkorn
• Schmirgel
• Bronzekies
• Hochofenschlacke
• Kalziumkarbonat-Granulat
• Kunststoffe

Früher wurde oftmals Quarzsand verwendet, dies ist heute nicht mehr zulässig, da gesundheitsschädigend. Es tritt die Krankheit Silikose auf.

Muldenbandanlagen

Muldenband-Strahlanlagen sind für das chargenweise Bearbeiten trommelfähiger Werkstücke geeignet. Optimale Ergebnisse werden sowohl bei kleinsten, empfindlichen Kunststoffteilen als auch bei großen, massiven Werkstücken erzielt. Die Chargenanlage ist durch entsprechende Peripheriegeräte zu einer vollautomatischen Anlage ausbaubar.

Durchlaufanlagen

Drahtgurt-Durchlaufanlagen

Drahtgurt-Durchlaufanlagen eignen sich hervorragend für das allseitige und umfassende strahltechnische Bearbeiten von flachen sowie auch volumigen und komplexen Werkstücken im kontinuierlichen Durchlaufverfahren. Durch mehrere um das Gehäuse angebrachten Schleuderräder (sowohl vertikal aber auch horizontal geneigt) können selbst sehr komplizierte Werkstücke, die Taschen oder Hinterschneidungen aufweisen, umfassend bearbeitet werden.

Schlaufenband-Durchlaufanlagen

Bei Schlaufenband-Durchlaufanlagen bewirken auf den Schlaufenbandstäben angeordnete Nocken einen kontinuierlichen, schneckenförmigen, zwangsgeführten Werkstücktransport durch den Strahlraum, wodurch sich eine solche Anlage besonders gut für das Strahlen von Schüttgut mit kleinen Abmessungen eignet.

Muldenband-Durchlaufanlagen

Muldenband-Durchlaufanlagen sind eine Variante der kontinuierlich arbeitenden Strahlanlagen mit vollautomatischer Werkstückbehandlung. Sowohl Schüttgut als auch Werkstücke mit komplizierteren Geometrien können in einer Anlage bearbeitet werden.

Roboterstrahlen

Das Bearbeitungsspektrum dieser Schleuderradanlagen mit Einarmroboter reicht vom Entgraten über Oberflächenfinish bis zum Shotpeening schlagempfindlicher Werkstücke unterschiedlicher Dimensionen. Zum System gehört auch, die Größe, Leistung und die technischen Parameter des zum Einsatz kommenden Roboters zu definieren sowie das Transportsystem festzulegen.

Trommelstrahlanlagen

Trommelstrahlanlagen eignen sich besonders für die wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung von Werkstücken kleiner bis mittlerer Größe, die weder in einem Muldenband- oder einem anderen Banddurchlaufsystem noch in kleinen Körben gestrahlt werden sollten, weil sie entweder zu klein, zu flach oder zu leicht sind bzw. ihre Menge die Kapazität der Anlage übersteigt.

Rollenbahnanlagen

Die Rollenbahnanlage ist entsprechend ihrer Konstruktion besonders gut für lange, flache Werkstücke geeignet. Dabei durchlaufen die Werkstücke (Bleche, Rohre oder Profile) nacheinander auf einer Rollenbahn Vorkammer, Strahlkammer und Nachkammer der Anlage. Die am Kabinengehäuse angebrachten Schleuderräder erlauben eine allseitige, umfassende und prozesssichere Bearbeitung der Werkstücke.

Konservierungslinien

Komplette Konservierungsanlagen bestehen aus einem Fördersystemen, einem Vortrockner, der Rollenbahnstrahlanlage, dem Lackierautomaten sowie einem anschließenden Nachtrockner. Als Transportsysteme können je nach Anwendungsfall und örtlichen Gegebenheiten verschiedene Rollenbahnen, Wanderroste, Querfördersysteme o.ä. eingesetzt werden. Eine beheizte Vortrockeneinheit erlaubt auch die Bearbeitung von im Freien gelagertem Material. Die mit dem Lackierautomaten aufgebrachte Primerschicht wird durch den nachgeschalteten Trockner abgetrocknet, so dass die Werkstücke am Auslauf der Anlage sofort zur weiteren Bearbeitung abgenommen werden können. Hierbei kann die Abwärme des Vortrockners energiesparend benutzt werden.

Hängebahnanlagen

Der Einsatz einer Hängebahn-Strahlanlage empfiehlt sich bei empfindlichen und nicht trommelfähigen, schweren oder großvolumigen Werkstücken. Sie werden zur Bearbeitung an Werkstückträger gehängt und in die Anlage gefahren.

Drehtischanlagen

Auf dem sich drehenden Tisch werden die Werkstücke kontinuierlich durch den Strahlbereich geführt. Dadurch wird ein gleichmäßiges Strahlen gewährleistet.

Rohrstrahlanlagen

Diese Strahlanlage erlaubt das strahltechnische Bearbeiten von Rohren oder auch Rundstählen im kontinuierlichen Durchlaufverfahren.

Keramikstrahlanlagen

Verfahren zur Entschichtung von anhaftenden Materialresten und verschlissenen Engoben von Brennhilfsmitteln. Bisher wurde dies häufig in mehreren Schritten (Nassschleifen, Waschen, Trocknen, Sandstrahlen) äußerst zeit- und kostenintensiv durchgeführt. Strahlanlagen reduzieren den Entschichtungsvorgang auf nur noch einen Arbeitsschritt. Eine Rissbildung beim Brennen durch eindiffundierte Nässe ist durch diese Trockenbearbeitung ausgeschlossen.

Hochdruckwasserstrahlen

Bei Hochdruckwasserstrahlanlagen wird reines, klares Wasser mit bis über 4.000 bar durch eine rotierende Multidüse auf das zu bearbeitende Werkstück gestrahlt. Durch die Rotation dieser Düse wird ein "Mahleffekt" erzeugt, der es ermöglicht sehr harte Beschichtungen werkstückschonend zu entfernen.

Das Strahlen mit Wasser hat folgende Vorteile:

• keine Deformation, da kein "Peening Effekt" auftritt
• sehr geringer Materialabtrag am Grundwerkstoff, da kein Strahlmittel verwendet wird
• umweltfreundlich, das Prozesswasser kann im geschlossenen Kreislauf verwendet werden
• nachträgliches Reinigen der Werkstücke von Staub oder Strahlmittelresten entfällt
• kein Verschleiß von Strahlmittel
• Korrosionsschutzmittel kann zugemischt werden.

Dieses Verfahren wird heutzutage in vielen Industriezweigen für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Wie beispielsweise:

• entfernen von thermischen Beschichtungen (z. B. Plasmabeschichtungen)
• Schweißnähte von Schlackerückständen reinigen
• Gussteile von Sand oder Keramikrückständen reinigen
• entlacken von unterschiedlichsten Werkstücken

Shot-Peening/Verdichtungsstrahlen

Shot-Peening ist ein wichtiges und vor allem aus Sicherheitsgründen unerlässliches Verfahren in vielen Industriebereichen, vor allem aber in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Es handelt sich hierbei um einen sehr alten Prozess, der schon vor vielen Jahren von Ingenieuren so angewendet wurde, dass sie die Oberfläche eines Werkstückes mit einem "Kugelhammer" bearbeiteten, um die Druckeigenspannung zur Stabilisierung und Erhöhung der Lebensdauer zu induzieren.

Antriebselemente werden oft dem Shot-Peening-Verfahren unterzogen, um Druckspannung zu induzieren, wodurch das Risiko von Ermüdungsanrissen während des Betriebs beträchtlich reduziert wird.

Die technologischen Anforderungen in allen Industriebereichen und hierbei besonders der Automobil- und Luftfahrtindustrie gerade in Bezug auf das Shot-Peening werden immer umfassender.

Bei genauer Einhaltung aller Strahlparameter wie Auftreffwinkel, Strahlzeit und Strahldruck (Druckluftstrahlen), Abwurfgeschwindigkeit des Strahlmittels, Typ des Strahlmittels und Flächenüberdeckungsgrad erhöht sich die Lebensdauer vieler Werkstücke wie Getriebeteile, Antriebs- und Kurbelwellen, Federn, Turbinenschaufeln bzw. generell Turbinenelemente und viele mehr. Die Überwachung des Strahlmitteldurchflusses erfolgt magnetisch oder durch Wiegeeinrichtungen je nachdem ob metallisches oder nicht metallisches Strahlmittel zum Einsatz kommt. Ein wichtiger Punkt beim Shot-Peening oder Verdichtungsstrahlen ist die Strahlmittelwiederaufbereitung die das Strahlmittel nach Form und Größe sortiert.

Niedrigdruckstrahlen

Bereits 1994 wurde das Niederdruckverfahren von der Schmidt Sandstrahltechnik GmbH entwickelt. Dieses Verfahren eignet sich zur schonenden Sanierung von Oberflächen unterschiedlichster Art mit allen handelsüblichen Granulaten - besonders für das Baugewerbe sowie für Steinmetze und Restauratoren.

Niedrigdruckstrahlen im Sinne von Strahlen mit niedrigem Druck (Strahldruck) wurde bereits Jahrzehnte vorher eingesetzt.

Das Niedrigdruckstrahlen bietet viele Einsatzmöglichkeiten:

• strahlen bzw. bearbeiten von Oberflächen, Fassaden und Denkmälern
• Betonsanierung und Korrosionsschutz
• strahlen von Schriften, Grabsteingestaltung und -reinigung
• Restaurierung von Holz und Möbeln
• Brandschadensanierung
• Entfernung von Graffiti und Antifouling-Farben bei Schiffen und Booten

Vakuum-Saugstrahlen

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Strahlverfahren, wo die Partikel oder Strahlmittel mit Druckluft beschleunigt werden, benutzt man bei dem Saugstrahlen zur Beschleunigung des Strahlmittel Sauger. Das Saugstrahlen findet ausschließlich im Unterdruck, somit im Vakuum statt. Durch den erzeugten Unterdruck ist der Prozess absolut staub- und funkenfrei: abgetragene Partikel werden samt Strahlmittel direkt durch den Luftstrom abgesaugt und im Sauger gefiltert. Die Strahlhauben, in denen die Strahlprozesse stattfinden arbeiteten absolut geräuschefrei. Die entstehenden Geräusche werden nur durch den verwendeten Sauger erzeugt. Dabei ist der Betrieb mit einem handelsüblichen Gewerbe,- oder Industriesauger möglich.

Es können alle Granulate als Strahlmittel eingesetzt werden, die auch beim herkömmlichen Druckstrahlen (Sandstrahlen) Verwendung finden (Glasbruch, Korund, Schlacke, Nussschale, usw.)

Literatur

• Hansgeorg Hofmann und Jürgen Spindler: Verfahren in der Beschichtungs- und Oberflächentechnik. Carl Hanser Verlag GmbH & CO. KG, 2. Auflage, 7. Oktober 2010, ISBN 978-3446423787.

Siehe auch

• Teilereinigung