Glasperlenstrahlen, eine Sonderform des Kugelstrahlens mit anderen Zielen

Definition Glasperlstrahlen

Obwohl das Glasperlenstrahlen eine Anwendung aus dem Bereich des Kugelstrahlens ist, und Glasperlen beim Auftreffen auf das Werkstück Druckeigenspannungen in den oberflächennahen Bereich induzieren, verwendet man den Ausdruck Glasperlenstrahlen oder auch Glasperlstrahlen eher im Hinblick auf die zu erzielenden optischen Eigenschaften. Also zur eisenfreien Reinigung und zur Erzeugung dekorativer Oberflächen. Die verfestigende Wirkung ist dabei eher eine, in diesem Fall unerwünschte, Begleiterscheinung.

Als Sonderform des Kugelstrahlens ist das Glasperlenstrahlen mit seiner sehr homogenen Oberfläche häufig im Bereich des dekorativen Strahlens zu finden.

■  Wäre das Ziel der Maßnahme ein verfestigendes Strahlen, würde man vom Kugelstrahlen oder Shotpeening sprechen.

Der matte Glanz

glasperlgestrahlte Aluminium-ScharnierteileDie Glasperlen erzeugen beim Auftreffen auf die Metalloberfläche winzige kalottenartige Einschläge von denen jeder Einzelne wie ein Hohlspiegel wirkt. Bei jedem Einschlag wird die Bauteiloberfläche dabei plastisch verformt. Dadurch zeigen glasperlgestrahlte Teile einen schönen metallischen, silbrig-diffusen Glanz und eine homogene Oberfläche. Diese Eigenschaft lässt sich nutzen, um Reflektionen zu verhindern und z.B. an drehenden Edelstahl-Kaminhauben die Blendwirkung zu reduzieren. Gleichzeitig wirkt aber die, durch die plastische Verformung eingebrachte, Druckeigenspannung auf die Form des Bauteils.

Rund oder kantig - was reinigt besser?
Reinigungs- bzw. dekoratives Strahlen

Häufig soll mit dem Glasperlenstrahlen gleichzeitig gereinigt werden. Kugelige Strahlmittel eignen sich aber nur bedingt zum Reinigen, da Kugeln so gut wie nicht abtragen. Außerdem sind Glasperlen für die einmalige Verwendung zu teuer. Sie werden nach der Anwendung meist über eine Windsichtung im Zyklonabscheider gereinigt und dem Prozess wieder zugeführt. In den meisten Anlagen bildet sich dadurch nach kurzer Zeit ein Betriebsgemisch mit einem Bruchanteil und einem kugeligen Anteil. Der kantige Anteil im Betriebsgemisch wirkt abrasiv, er unterstützt die Reinigungswirkung und ändert gleichzeitig den auf der Bauteiloberfläche entstehenden Glanz von silbrig in weiß.

Verzugsfrei Glasperlstrahlen

Blechbauteile mit einer Wandstärke von 1 mm und weniger neigen beim Glasperlstrahlen zum Verzug. Ursache dafür sind die durch plastische Verformung eingebrachten Druckeigenspannungen. (siehe Rubrik Shotpeening)

Strahlt man mit Glasperlen auf ein z.B. DIN A4 großes, 1mm dickes Blech, so liegt dieses nach dem Strahlen nur noch mit den vier Ecken auf. Die Mitte hat sich in Abhängigkeit von Strahldruck und Korngröße um bis zu 1,5 cm zur Düse hin angehoben. Die Krümmung ist dabei abhängig von der Strahlintensität. Strahlt man anschließend auch die Rückseite mit der gleichen Intensität, so heben sich die Druckeigenspannungen von Vorder- und Rückseite gegenseitig auf. Das Blech ist jetzt wieder gerade.

Kritisch wird es dann, wenn die Konstruktion des Blechbauteils eine gleichmäßige Bearbeitung von beiden Seiten nicht zulässt, oder der Kunde die Bearbeitung der Innen- oder Rückseite nicht wünscht.

Um den Verzug dann in Grenzen zu halten, muss mit minimaler Intensität gestrahlt werden. Je geringer dabei der Arbeitsdruck oder die Korngröße, desto geringer die Intensität und der Verzug. Gleichzeitig wird aber auch die Reinigungsleistung geringer. Außerdem lässt sich der Strahldruck bei den meisten Strahlanlagen nicht unbegrenzt reduzieren. Meist betreibt man die Strahlanlage dann am unteren Funktionslimit.

■  Blechstärken von 1 mm und darunter sind als kritisch anzusehen.

Kurze Bearbeitungszeiten sind also anzustreben. Sie wirken sich günstig auf die Verformung, aber auch auf die Kosten aus.

Das Glasperlstrahlen übernimmt zwei Aufgaben: die Reinigung des Bauteils und das Erzeugen einer Struktur auf der Oberfläche. Kann das Reinigungsstrahlen entfallen, weil das Bauteil bereits sauber angeliefert wird, hat man die kürzesten Strahlzeiten. Die besten Ergebnisse und die kürzesten Bearbeitungszeiten erzielt man an gebeizten Oberflächen. Bauteile mit Schweißverfärbungen, Chargenaufdrucken, Schleifspuren und Fingerabdrücken benötigen die längsten Strahlzeiten.

Hat das Bauteil schon vor dem Glasperlstrahlen eine homogene und saubere Oberfläche, so muss nur noch die Struktur eingebracht werden. Die Aufgabe des Reinigungsstrahlens muss von den Glasperlen dann nicht mehr erfüllt werden.

Ist das Bauteil jedoch inhomogen, verfärbt, verschmutzt etc., so müssen die Glasperlen zusätzlich die Aufgabe des Reinigungsstrahlens erfüllen. Die Bearbeitungszeit und die Druckeigenspannung erhöhen sich und verformen das Blech.

Was kann ich als Kunde dazu beitragen, die Preise niedrig zu halten?

■  Liefern Sie dünnwandige Blechbauteile möglichst sauber und vor allem fettfrei und ohne Fingerabdrücke, am besten gebeizt an.

Glasperlenstrahlen im Behälter-, Apparate-, und Rohrleitungsbau

Edelstahlkessel oder Rohrleitungsteile sind nach der Fertigung im Stahlbau zunächst verschmutzt, inhomogen und zeigen Bearbeitungsspuren vom Schleifen, Schweißverfärbungen, Markierungen, Öle, Fette, Rückstände von Rissprüfungen, Rückstände von Klebebändern etc.Edelstahlkessel glasperlengestrahlt In diesem Fall muss das Glasperlenstrahlen mehrere Aufgaben gleichzeitig übernehmen. Es soll eine gereinigte, homogene und metallisch silbrig glänzende Oberfläche entstehen. Nur mit kugeligen Glasperlen lassen sich diese Wünsche nicht alle erfüllen. In den meisten Anlagen zum Glasperlenstrahlen liegt ein Betriebsgemisch aus gebrochenem, also kantigem Glas und runden Kugeln vor. Der Bruchanteil übernimmt die Reinigungsarbeit. Er ist abrasiv und trägt ab. Die runden Glasperlen übernehmen den dekorativen Teil.

Eigenschaften

Glasperlen sind eisenfrei und chemisch neutral und damit für die Bearbeitung fast aller Stoffe geeignet. Edelstahlteile aus dem Behälter- und Apparatebau bekommen durch das Glasperlenstrahlen eine gleichmäßige, seidenglänzende Oberfläche. Motorenteile aus Aluminium bekommen einen silbrig-metallischen Glanz. Das Aluminium sieht nach dem Glasperlenstrahlen aus wie neu.

■  Achtung: glasperlgestrahlte Motoren- oder Getriebeteile sind nach dem Strahlen gründlich von Strahlmittelresten zu reinigen. Im Motor, Getriebe oder in Kugellagern verbleibende Glasperlen führen zu deren Zerstörung.

Oberflächenbehandlung Sinning, Essen

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Video: Oldtimer-Karosserien Strahlen
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PDF: Verzugsfreies Karosseriestrahlen