Quelltext der Seite Kugelstrahlen

[[Datei:Hearst memorial mining building.jpg|miniatur|Kugelgestrahlte Aluminiumfassade (rechts)]]
Das '''Kugelstrahlen''' (engl. '''Shot peening''') ist eine Anwendung des [[Strahltechnik|Strahlen]]s mit kugeligem [[Strahlmittel]], das zuvor in der inzwischen zurückgezogenen DIN 8200 geregelt wurde.<ref>siehe [https://www.federnverband.de/wp-content/uploads/normenabgleich.pdf Normenabgleich] in: Federnverband.de bzw. [https://standards.globalspec.com/std/1322379/DIN%208200 DIN 8200] in: Standards.globalspec.com. Abgerufen im Februar 2022</ref>

Kugelstrahlen ist eine [[Oberflächenbehandlung (Fertigungsverfahren)|Oberflächenbehandlung]]. Dabei werden mittels Schleuderrad-, Injektor-, Druckluft- oder Ultraschall-Strahlanlagen bei meist 2–7 bar oder einer Ultraschallschwingung mit 20Khz bei einer Amplitude von 0,025–0,12 mm kleine Strahlmittelkörner mit hoher Geschwindigkeit gegen die zu behandelnde Oberfläche (Strahlgut) geschleudert. Das Ziel dieser Behandlung ist die Verbesserung von Oberflächeneigenschaften, beispielsweise erhöhte Lebensdauer bei Ermüdungsbelastung, reduzierte Spannungsrisskorrosion und verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Fretting (Korrosionsermüdung).

Das Verfestigungsstrahlen wird schon lange in der Luftfahrtindustrie für die Schaufelräder von Triebwerken genutzt, sowie in der Bautechnik und im Fassadenbau, hält aber inzwischen auch in anderen Branchen Einzug, wie z. B. im Motoren- oder Getriebebau.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.zell-group.com/oberflachentechnik/shot-peening#Verbesserte-Reinigungsqualitaet |titel=Die Vorteile von Shot Peening für bessere Bauteile |abruf=2023-07-05}}</ref>

Die üblichen Einsatzgebiete sind das Verfestigungs- bzw. [[Strahltechnik#Shot-Peening / Verdichtungsstrahlen|Verdichtungsstrahlen]], Oberflächenveredelungsstrahlen, Strahl[[spanen]], Reinigungs- sowie das Umformstrahlen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.strahlportal.de/strahlanwendungen.99.0.html |titel=Industrielle Strahlanwendungen |werk=strahlportal.de |hrsg=strahlportal |datum=2007 |sprache=de |abruf=2022-02-21}}</ref>

Im Bauwesen wird das Kugelstrahlen zur Reinigung und Vorbereitung von Oberflächen eingesetzt.
Schlecht haftende Schichten können von Oberflächen entfernt werden, um mit einer nachfolgenden Beschichtung den erforderlichen Haftzugwert von > 1,5 N zu erreichen.

== Verfestigungsstrahlen/Kugelstrahlverfestigen ==
Durch das Auftreffen der Kugeln werden künstlich Fehler (Fehlstellen) ins [[Atomgitter]] eingebracht, die wie bei der [[Autofrettage]] zu einer lokalen Verdichtung des Materials führen und damit [[Eigenspannung|Druckeigenspannungen]] hervorrufen. (Es wird auf der Zugseite eines Werkstückes kugelgestrahlt, um Druckeigenspannungen zu erzeugen, die dann wiederum den Zugspannungen entgegenwirken).

Ein großer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch falsche Prozessführung (z.&nbsp;B. zu hoher Druck, zu geringer Abstand vom Strahlgut) eine Schwächung des Bauteils hervorgerufen werden kann. Mögliche Folgen sind verringerte Dauerfestigkeit und [[Dauerschwingfestigkeit|Biegewechselfestigkeit]] des Werkstückes. Um diesem entgegenzuwirken, wurden seit Entwicklung des Verfahrens (ca. 1935) verschiedene Prüfmechanismen wie z.&nbsp;B. [[Almenintensität]], [[Deckungsgradkontrolle]] oder Peenscan (eine leuchtende Farbe, die unter ultraviolettem Licht sichtbar wird) eingeführt.

Das Verfestigungsstrahlen wird schon lange in der Luftfahrtindustrie für die Schaufelräder von [[Triebwerk]]en genutzt, hält aber inzwischen auch in anderen Branchen Einzug, wie z.&nbsp;B. im Motoren- oder Getriebebau.

Die Technik des Kugelstrahlverfestigens wurde inzwischen durch das [[Laser peening]] und [[High Frequency Impact Treatment|Hochfrequenzhämmern]] ergänzt.
2014 implementierte [[Starrag Group|Starrag]] einen Hochfrequenz-Hämmerprozess für die Turbinenbearbeitung, der die Aufgaben des Kugelstrahlens erfüllt und dieses somit ersetzt.<ref>Maschinenwerkzeug: {{Internetquelle | url=https://www.maschinewerkzeug.de/maschinen/uebersicht/artikel/haemmern-mit-high-speed-1127149.html | titel=Hämmern mit High-Speed | zugriff=2015-12-04 | archiv-url=https://web.archive.org/web/20151208235446/https://www.maschinewerkzeug.de/maschinen/uebersicht/artikel/haemmern-mit-high-speed-1127149.html | archiv-datum=2015-12-08 | offline=1 | archiv-bot=2022-03-11 05:34:14 InternetArchiveBot }}</ref>

Wichtig beim Kugelstrahlen ist eine sichere Prozessführung, um die positiven Eigenschaften der Druckeigenspannungen und reproduzierbare Qualitäten zu erhalten. Bei der [[Almenintensität]]smessung, dem derzeit gängigen Verfahren zur Kontrolle des Strahlprozesses, wird ein kleines Plättchen aus gehärtetem Stahl  – das sogenannte ''Almenplättchen'' –  mit dem Strahlmittel beschossen. Aus der Krümmung des Plättchens kann man Rückschlüsse auf den Strahlprozess ziehen. Problematisch hierbei ist, dass für diese Messung der eigentliche Strahlprozess unterbrochen werden muss. Bei einem neueren Verfahren, das von der Firma  [[Kugelstrahlzentrum Aachen|KSA Kugelstrahlzentrum Aachen GmbH]] entwickelt wurde, wird die Geschwindigkeit des Strahlmittels mittels einer [[Lichtschranke|Doppellichtschranke]] vor der Strahldüse gemessen.<ref>{{Patent| Land=DE| V-Nr=102007013221| Code=B3| Titel=Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zwischen zwei Erfassungsstellen einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung für Partikel| A-Datum=2007-03-15| V-Datum=2008-08-14| Anmelder=KSA Kugelstrahlzentrum Aachen| Erfinder=Stefan Kittel}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[High Frequency Impact Treatment]]
* [[Autofrettage]] – mithilfe von Wasser werden Druckeigenspannungen induziert, um die Bauteillebensdauer zu erhöhen.
* [[Kugelstrahlumformen]]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4165936-3}}

[[Kategorie:Stoffeigenschaften änderndes Fertigungsverfahren]]
[[Kategorie:Oberflächentechnik]]