Der Oberflächen-Blog - Interessantes zum Strahlen, zur Restauration, Technik...

Messen der Strahlmittelgeschwindigkeit

Particle Image Velocimetry im Einzelbildverfahren

Beim Shotpeening ist die Strahlmittelgeschwindigkeit ein maßgeblicher Parameter für die Strahlintensität. Die Geschwindigkeit von Strahlmittelpartikeln soll deshalb ca. 100 mm nach dem Austritt aus einer Sandstrahldüse gemessen werden. Die zu erwartenden Werte liegen grob zwischen 50 und 150 m/s. Die Partikel bestehen aus weißer Keramik, sind kugelförmig und haben einen Durchmesser zwischen 400 und 600 µm.

Die Messung erfolgt angelehnt an das Einzelbildverfahren einer „Particle Image Velocimetry“ genannten Messmethode. Dabei werden die zu messenden Partikel mit einem Laserstrahl belichtet und die Reflektionen der Partikel ausgewertet. Während der Belichtung entsteht eine sogenannte Bewegungsunschärfe, welche im direkten Zusammenhang mit der Belichtungszeit und der Strahlmittelgeschwindigkeit steht. Bei vorgegebener Belichtungszeit lässt sich die Geschwindigkeit aus der Länge der gemessenen Spuren errechnen.

Aufbau:

Aufbau zur Messung der Strahlmittelgeschwindigkeit

Im Bild ist der Versuchsaufbau zu erkennen. Rechts die eingespannte Strahldüse, links etwas dahinter ein Aluminiumgehäuse mit einer schnellen Fotodiode des Typs SFH203 (Rise/Fall-Time=5ns) in Hellschaltung. Die Kamera ist in einem Winkel von 90 Grad seitlich zur Düsenöffnung positioniert. Die Verlängerung der Düsenöffnung liegt genau auf der Abbildungsebene der Kamera.

Messung der Almenintensität

Kugelstrahlen auf einen Almenwert von 0,3 mm A

Hohlwelle mit Vorgabe der Almenintensität

Aufgabenstellung:

An einer Hohlwelle soll zur Verbesserung der Dauerschwingfestigkeit im Übergang zum Flansch ein Almenwert von 0,30 mm A erzeugt werden. In einem Versuch ermitteln wir die dazu notwendigen Strahlparameter.

Aufbau:

Almenmessung

Almenmessstreifen werden so angeordnet, dass sie auf der Kontur des später zu bearbeitenden Bauteils liegen. Auf einem elektrisch angetriebenen Drehteller mit Drehzahlregelung über Frequenzumrichter wird ein Messstreifenhalter so befestigt, dass ein senkrechter Beschuss mit Strahlmittel zunächst in radialer Richtung möglich ist. Dieser Aufbau wird in einem zweiten Schritt mit einem im Winkel von 45 Grad angeordneten Messstreifen wiederholt, wie es dem Übergang zum Flansch entspricht. Die Frequenz ist am FU auf 10 Hz eingestellt, der Teller dreht sich dabei 10 mal pro Minute. Der Abstand zwischen Strahldüse und Messplättchen beträgt 120 mm, der Winkel 90 Grad und der Strahldruck ist auf 3 bar geregelt. Als Strahlmittel wird ein Keramik-Strahlmittel auf Zirconiumoxid-Basis der Körnung 425-600 µm verwendet.

Rauheitswerte mit Strahlmitteln erzeugen

Die Bearbeitung eines Bauteils mit Strahlmitteln hat unter anderem Einfluss auf seine Oberflächenrauheit. Strahlparameter wie Strahldruck, Düsengröße, Düsenabstand, Düsenwinkel, Korngröße und Art des Strahlmittels, hier insbesondere seine Härte, sind dabei die hauptsächlich bestimmenden Faktoren.

Die Rauheitswerte eines Bauteils ergeben sich jedoch nicht nur durch die Auswahl der Strahlparameter, sie werden auch durch die Bauteileigenschaften und die Art der Vorbearbeitung mitbestimmt.

Werkstoff und Oberflächenhärte haben beispielsweise großen Einfluss auf die Rautiefe. Gleiche Strahlparameter erzeugen z.B. in Aluminium eine andere Rauheit als in Stahl. Aber auch innerhalb eines Bauteils kann es Bereiche mit unterschiedlicher Härte geben.

Härtezonen nach Reparatur im Ventilgehäuse

Sandstrahlen von verchromten Teilen

Häufig fragen Kunden nach dem Sandstrahlen von verchromten Bauteilen wie Stoßstangen, Felgen, Sturzbügeln oder Motordeckeln.

Nickel, Glanzchrom oder Hartchrom?

Zunächst ist zu prüfen, ob es sich bei der vermeintlichen Chromschicht nicht in Wahrheit um eine Nickelschicht handelt. Chrom- und Nickelschichten sind für den Laien nur schwer auseinanderzuhalten. Tendenziell ist der Nickelglanz ein wenig gelblicher, der Chromglanz dagegen eher bläulich. Diesen Unterschied erkennt man aber nur dann, wenn man ein vernickeltes und ein verchromtes Bauteil direkt nebeneinander betrachtet. Das Entfernen von Nickelschichten durch Sandstrahlen ist in der Regel unproblematisch.

Strahlmittel für die Denkmalpflege

Bei der Restaurierung von denkmalgeschützten Teilen fordern Denkmalpfleger möglichst substanzerhaltende Verfahren. Gern wird als Beispiel angeführt, dass nach dem Strahlvorgang noch die Anrisslinien in der Walzhaut bzw. dem Zunder erkennbar sein sollen. Obwohl dies technisch möglich ist, liegen Verfahren zur Herstellung einer solchen Oberfläche preislich am oberen Ende der Skala. Wir sprechen hier vom doppelten oder dreifachen Preis und nicht von ein paar Euro mehr. Daher gestattet sich die Frage, ob nicht mit einem preiswerteren Verfahren ein ähnlich brauchbares Ergebnis erreicht wird. An dieser Stelle bitte nichts falsch verstehen: Wenn Sie absolut keine Rautiefenänderung in der Oberfläche wünschen und die Mehrkosten tragen wollen, können wir das liefern. Dieser Artikel soll lediglich helfen die Sinnhaftigkeit einmal zu überdenken.

Oberflächenbehandlung Sinning, Essen

Abrasive Oberflächentechnik in Essen
Seit 1990 Ihr Partner für Kugelstrahlen, Glasperlenstrahlen, Shotpeening, und Sandstrahlen.

Adlerstrasse 29, 45307 Essen
Tel: 0201-511666   Fax: 0201-511667
info@oberflaeche.com

Aktuelle Stellenangebote

Öffnungszeiten

Montag bis Donnerstag: 8:00 bis 16:00
Freitag: 8:00 bis 14:00

Videos und Downloads

Video: Sand- und Glasperlstrahlen
Video: Oldtimer-Karosserien Strahlen
PDF: Strahlen von Oldtimer-Karosserien
PDF: Verzugsfreies Karosseriestrahlen