Kugelstrahlen

Kugelstrahlen ist ein mechanisches Oberflächenveredelungsverfahren, bei dem kleine kugelförmige Medien mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche eines Werkstücks geschleudert werden. Durch die plastische Deformation der Oberflächenschicht entstehen unter der Kontaktfläche residuale Druckspannungen, die die Ermüdungsfestigkeit erhöhen und Rissausbreitung hemmen können. Gleichzeitig lässt sich die Oberflächenhärte in begrenzter Tiefe anheben.

Verwendete Medien reichen von Stahlkugeln über keramische Kugeln bis zu Glas- oder Siliziumkarbidkugeln. Die Wahl hängt von Material, Geometrie und geforderter Oberflächenstruktur ab. Das Strahlverfahren erfolgt meist durch Druckluft, Zentrifugalkräfte oder Trommeln, wobei Deckung, Impulsenergie und Teilchengröße zugeschnitten werden, um die gewünschte Schichttiefe zu erreichen. Die Intensität wird häufig mittels Almen-Test gemessen und kontrolliert.

Typische Effekte umfassen eine fein strukturierte Oberfläche, die eine erhöhte Ermüdungslebensdauer und verbesserte Oberflächenfestigkeit bewirken kann. Die Oberflächenrauheit kann je nach Parameter ansteigen; weitgehend gleichmäßige Deckung wird angestrebt, um eine homogene Restspannungsverteilung zu ermöglichen.

Anwendungen findet Kugelstrahlen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobil- und Maschinenbau, bei Bauteilen wie Federn, Zahnrädern, Turbinenschaufeln und Bolzen. Es dient sowohl der Funktionsverbesserung als auch der Oberflächenvorbereitung vor Beschichtungen oder Fügeprozessen.

Qualitätssicherung umfasst Messung der Restspannungen, Oberflächenrauheit und Härte sowie die Einhaltung relevanter Normen von ISO oder ASTM, die Parameter wie Intensität, Deckung und Tiefe spezifizieren. Sicherheitsmaßnahmen betreffen Staub- und Geräuschschutz sowie die Handhabung von Medien und Abfällen.