Sand-Strahlen ist ein Verfahren der Oberflächenbehandlung und dient der Reinigung von verschiedenen Oberflächen.
Wann wurde die Sandstrahltechnik entwickelt?
Sand-Strahlen ist ein zeitloses Verfahren für die Bearbeitung von Oberflächen und wurde bereits im Jahre 1870 von Benjamin C. Tilghman patentiert. Dabei war das britische „UK Patent 2147“ das erste und gleichsam auch das wichtigste. Darin waren die wesentlichsten Grundlagen der Sandstrahltechnik in Bezug auf Anwendungen, Strahlmittel und Maschinen aufgeführt. Die ersten industriell eingesetzten Maschinen fanden Anwendung zum Schärfen von Feilen und Werkzeugen. Als Strahlmittel wurde ausschließlich Quarzsand verwendet.
Doch waren für die Erschließung neuer Einsatzgebiete andere Strahlmittel und Maschinen mit einer höheren Strahlleistung notwendig. Gerade die zunehmende Bedeutung der Oberflächenbearbeitung hat die Weiterentwicklung der Sandstrahltechnik wesentlich beeinflusst, da der Markterfolg vieler Produkte von Qualität und Ästhetik der Oberflächen mitentscheidend ist. So kam vermehrt das Schleuderradstrahlen zum Einsatz, welches von den deutschen Erfindern Hans Weber und Karl Grocholl im Jahre 1931 mit dem Reichspatent 538349 patentiert und einige Jahre später von einem amerikanischen Gießereiausrüster für großtechnische Anwendungen optimiert wurde.
Heute ist Sandstrahlen in Form des Kugelstrahlens zu einer unverzichtbaren Basistechnologie der Bauteilereinigung und Oberflächenverfestigung geworden, da die damit verbundene lebensdauersteigernde Wirkung metallischer Oberflächen deutlich gesteigert werden kann.
Wie Sand-Strahlen funktioniert
Beim Strahlprozess wird ein starker Luftstrahl erzeugt, welcher mit einem Strahlmittel vermischt wird. Der benötigte Luftdruck wird durch spezielle Kompressoren erzeugt und das pulverartige
Strahlmittel kann entweder trocken oder mit Wasser aus einem Sammelbehälter beigemischt werden. Dieses spezielle Sand- Luftgemisch wird anschließend mit hoher Geschwindigkeit über ein Schlauch- und Düsensystem auf die zu behandelnde Oberfläche gestrahlt. Dabei werden Oberflächenteilchen aufgrund der abrasiven Strahlwirkung herausgelöst und anschließend entfernt. So werden Oberflächen von Verunreinigungen, Rost, Lack oder Zunder gründlich gereinigt. Je nach Verfahren können dabei verschiedene Reinigungsgrade erzielt werden.
Die Reinigungsgrade
- SA 1: Sandstrahlen mit bürstenähnlichem Reinigungseffekt
- SA 2: Normale Oberflächenreinigung ohne Hochglanzeffekt
- SA 2 1/2: Reinigung bis auf eine fast blanke Metalloberfläche
- SA3: Reinigung bis auf eine völlig blanke Metalloberfläche
Welche Verfahren gibt es?
Je nach dem zu strahlenden Werkstoff und den gewünschten Anforderungen kommen beim Strahlen mit Sand unterschiedliche Verfahren zur Anwendung.
Wir benutzen ausschließlich das Niederdruckstrahlen in unserem Betrieb.
1. Niederdruckstrahlen
Das Strahlmittel wird in einem Strahlkessel unter Druck gesetzt. Unter der Einwirkung von Druck und Schwerkraft wird das Strahlmittel zur Luftdüse befördert und auf die zu bearbeitende Oberfläche gestrahlt. Der Druck im Kessel kann je nach Bedarf verändert werden. Neben dem trockenen Niederdruck-Sandstrahlen gibt es auch ein sogenanntes „feuchtes“ Verfahren, bei welchem dem Strahlgut Wasser hinzugefügt wird.
Für das letztere Verfahren wurden besonders geformte Feuchtstrahlköpfe entwickelt. Beimengen von Wasser macht die Reinigung schonender und reduziert die Staubmenge. Gleichzeitig verringert sich aber auch die Flächenleistung.
2. Mikrosandstrahlen
Dieses Verfahren ist eine Unterart des Niederdruckstrahlens, bei welchem ein extra feinkörniges Strahlmittel wie z.B. Steinmehl oder Glasperlen, zum Einsatz kommt. Die speziellen Mikrostrahlanlagen strahlen das Strahlgut unter sehr hohem Druck auf die Oberfläche.
3. Injektions-Sand-Strahlen
Durch einen Injektor wird das Strahlmittel aus dem Behältnis entnommen und auf die Oberfläche gestrahlt. Zu den Pluspunkten vom Injektions-Verfahren gehören der unkomplizierte Aufbau der Anlage und die einfache Anwendung. Die Flächenleistung ist dabei nicht sonderlich hoch. Der Druck und die Menge des Strahlguts können unterschiedlich eingestellt werden. Neben dem Trocken-Sandstrahlen gibt es auch die Feuchtstrahlaus-führungen der Injektions-Anlagen.
4. Vakuum-Verfahren
Der größte Unterschied zu den oben genannten Verfahren besteht darin, dass beim Vakuum-Sandstrahlen ein geschlossener Kreislauf des Strahlmittels gebildet wird. Das Strahlmittel wird direkt nach der Bearbeitung durch ein Vakuumsystem eingesaugt. Dabei geschieht die Trennung vom wieder verwendbaren Strahlgut und dem Abfallprodukt. Während der Staub entsorgt wird, gelangt das intakte Strahlmittel wiederholt in den Kreislauf und wird bei der Oberflächenbearbeitung eingesetzt. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis das gesamte Strahlmittel verbraucht wurde. Der größte Vorteil der Vakuum-Strahltechnik ist neben dem staubarmen Arbeiten der sparsame Verbrauch des Strahlmittels. Als Nachteil gilt die vergleichsweise geringe Flächenleistung. Zu den optimalen Strahlmitteln beim Vakuum-Verfahren zählt in erster Linie der langlebige Korund.
Häufig verwendete Strahlmittel
Das klassische Strahlmittel, nämlich der Quarzsand, wird aktuell so gut wie nicht mehr eingesetzt. Der Grund dafür ist Silikose, eine gefährliche Lungenerkrankung, die durch das Einatmen des Quarzstaubs verursacht wird. Darüber hinaus werden Strahlmittel in Einweg- und Mehrwegstrahlmittel untergliedert. Während die ersteren nach der einmaligen Anwendung entsorgt werden, werden die anderen gesammelt und nach einer Wiederaufbereitung erneut verwendet. Wichtige Faktoren für die Verwendung eines Strahlmittels sind Einsatzbereich, Arbeitsumfang, die Art der Verschmutzung und Festigkeit des Untergrunds.
- Korund: Scharfkantig, enthält keine Ferrite. Eignet sich hervorragend zur Reinigung und Entrostung. Das Ergebnis ist eine recht raue Oberfläche.
- Schlacken: Scharfkantig, teilweise ferritfrei. Zuverlässige Reinigungswirkung.
Nicht von uns verwendet, gibt es jedoch auch noch:
- Stahlguss: Kantig oder rund. Effektiv, wird u.a. zur Entfernung von Zunder ohne die Aufrauung der Oberflächen verwendet.
- Glasperlen: Frei von Ferrit. Schwache Aufrauung der Oberflächen. Zuverlässige Wirkung, wird oft zur Veredelungszwecken eingesetzt.
- Kunststoff: Ferritfrei, relativ wenig scharfe Kanten. Schonende Verarbeitung, Veredelung als das Haupteinsatzgebiet.
Wo findet Sand-Strahlen Anwendung?
Sandstrahlen wird zum einen bei der Oberflächenreinigung und bei der Veredelung von Oberflächen eingesetzt. So lassen sich unter Einwirkung eines Strahlmittels u.a. Rost, Zunder oder Farbreste zuverlässig entfernen. Darüber hinaus findet dieses Verfahren zur Betonsanierung, Motoren- und Graffitientfernung oder Oldtimerrestauration Anwendung. Mit Sand oder anderen Strahlmitteln lassen sich somit diverse Materialien bearbeiten, angefangen von Metallen über Stein bis hin zu Glas. Die Oberflächenveredelung (nicht in unserem Angebot) mit Feinstrahlen lässt eine angeraute, mattierte Oberfläche entstehen. Vorwiegend werden auf diese Weise Metalle und Glas bearbeitet.
Die Vorteile
Dieses strahltechnische Verfahren ermöglicht eine schonende Oberflächenbehandlung von Metall, Kunststoff, Glas oder Gestein. Durch die abrasive Strahlwirkung kann dieses strahltechnische Verfahren sowohl zum Reinigen als auch zum Abtragen von Material zum Einsatz kommen. So können auch stark verrostete Werkstücke wirtschaftlich und gründlich gereinigt werden. Dies steigert die Lebensdauer des anschließenden Oberflächenschutzes. Auch ist eine nachfolgende Weiterbehandlung des entsprechenden Materials ist wirkungsvoll gewährleistet.