Strahltechnik: Grundlagen & verschiedene Verfahren
Alle Strahlanlagen beschleunigen ein Strahlmittel und werfen es auf Oberflächen. Hierdurch entstehen ein oder mehrere Effekte.
Diese Effekte können das Reinigen, Entzundern, Entsanden, Entgraten und Entrosten der Oberflächen ebenso bewirken wie das Aufrauen und das Verfestigen. Zudem wird auch gestrahlt, um Oberflächen zu Mattieren und zu Strukturieren. Letztere nennt man auch „Finish-Strahlen“.
Die Beschleunigung des Strahlmittels erfolgt, je nach der Art der Strahlanlage, auf unterschiedliche Weise. Grundsätzlich unterscheidet man Nass- und Trocken-Strahlanlagen, womit das Medium für die Beschleunigung des Strahlmittels definiert ist. Dazwischen kann evtl. noch das Trockeneis-Strahlen eingeordnet werden.
Der folgende Text konzentriert sich auf das Strahlen mit trockenem Strahlmittel. Hier unterscheidet man das Druckluft- und das Schleuderrad-Strahlen. Eine weitere Fokussierung des Themas erfolgt auf das Schleuderradstrahlen, wobei die Druckluft Strahltechnik zunächst tangiert wird.
Der Branchenverband VDMA hat ein sogenanntes VDMA-Einheitsblatt Nr. 24379 herausgegeben, das ebenfalls Anwendungen, Verfahren und Anlagen der Strahltechnik beschreibt.
Druckluft Strahltechnik: Manuelle und automatische Verfahren
Das Strahlen mit Druckluft – oft auch aus Tradition „Sandstrahlen“ genannt – kann manuell oder automatisch erfolgen. Die Druckluft dient dem Transport des Strahlmittels. Manuelles Druckluftstrahlen wird einerseits mit kleineren Strahlkabinen durchgeführt. In diese steckt der Werker. Geschützt durch Handschuhe, bewegt er selbst mit seinen Händen kleine Düsen und das zu bearbeitende Werkstück.
Eine andere Art des Druckluft Strahlens ist das Strahlen im Freistrahlraum. Diese Räume gibt es in allen Größen bis hin zu Hallen, in die ganze Zugeinheiten einfahren. Die Wände sind gemauert oder aus Stahlelementen zusammengesetzt. Zum Schutz sind sie mit Gummimatten verkleidet. In diesen Freistrahlräumen stehen durch eine spezielle Kleidung geschützte Werker, die große Strahldüsen manuell bedienen und so große Werkstücke wie Stahlkonstruktionen reinigen oder entrosten. Meist dient der Strahlprozess einer Vorbereitung des anschließenden Lackierens.
Daneben existieren auch automatische Strahlkabinen mit einer mehrachsigen Düsenführung, die es ermöglicht auch Werkstücke mit komplexen Geometrien zu bearbeiten.
Mobile Strahlgeräte arbeiten meist auch mit Druckluft Strahltechnik. So werden Bauwerke wie Brücke und große Stahlkonstruktionen wie Ölplattformen von Korrosion befreit. Die Geräte werden überwiegend von Menschen geführt. In Spezialbereichen werden auch manuelle mobile Schleuderrad Strahlgeräte verwendet.
Im Gegensatz dazu wird das mannlose Druckluft-Strahlen mit einem Roboterarm stets populärer. Hier führt ein programmierbarer Roboterarm die Düse in einem Freistrahlraum. Der Effekt ist natürlich die Einsparung von Personal. Auch kann das Strahlergebnis homogener als bei manueller Arbeit ausfallen.
Schleuderrad Strahltechnik
Diese Art des Strahlens wird oft als das „automatische Strahlen“ bezeichnet. Die manuellen Tätigkeiten beschränken sich maximal auf das Zu- und Abführen von Werkstücken. Der Strahlprozess an sich läuft mannlos ab. Wie zuvor bereits erwähnt, wird das Strahlmittel durch ein Schleuderrad beschleunigt und auf das Werkstück geschleudert.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Maschinentypen in der Schleuderrad Strahltechnik. Meist werden diese nach der Art des Werkstücktransportes benannt. Alle Schleuderrad-Strahlanlagen verfügen über ein Schleuderrad mit sogenannten Wurfschaufeln. Zudem kommen noch ein Verteilerrad und eine Leithülse zur Steuerung des Strahlmittelstrahls hinzu. Diese Komponenten sind in einem Gehäuse verbaut. Die Gehäusewand wird durch eine auswechselbare Verschleißauskleidung geschützt. Sie kann ein- oder mehrteilig sein und auch die Art der Befestigung kann stark voneinander abweichen. Unterschiedliche Werkstoffe erhöhen die Varianz der Bauteile. Die komplette Baugruppe nennt man Turbine.
Der Aufbau der Schleuderräder variiert bei den Herstellern sehr. Das Prinzip ist jedoch stets gleich. Bei einem Einscheibenrad sind die Wurfschaufeln in einer Trägerscheibe so verankert, dass sie schnell und ohne viel Aufwand getauscht werden können. Dies ist wichtig, um die Stillstandzeiten der Maschinen gering zu halten. Ein anderes Prinzip stellt das Doppelscheibenrad dar. Zwei Metallscheiben werden durch Abstandsbolzen miteinander verbunden. Dazwischen befinden sich die ebenfalls schnell austauschbaren Wurfschaufeln. Im Vergleich hat dieses Prinzip mehr Verschleißteile und kann daher höhere Kosten verursachen. Auch die Zahl der Wurfschaufeln kann bei den Herstellern variieren. Meistens werden sechs oder acht Wurfschaufeln pro Schleuderrad eingesetzt.
Fast immer sind mehrere Turbinen an einer Strahlanlage verbaut. Daher sind die Zahl der Ersatz- und Verschleißteile sowie die benötigte Zeit für deren Aus- und Einbau sehr wichtig. Diese Faktoren haben einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der jeweiligen Maschine.
Unterschiede und Parallelen in der Druckluft- und Schleuderrad Strahltechnik
Beide Arten der Strahltechnik verfügen über einen Strahlmittelkreislauf zur Reinigung und Rückführung des Materials.
Wie eingangs beschrieben unterscheidet man die manuelle und die automatische Bearbeitung, was einen großen Einfluss auf die zu bearbeitenden Mengen von Werkstücken hat. Das Schleuderrad Strahlverfahren ist grundsätzlich mehr für die industrielle Bearbeitung von Massen- bzw. Serienteilen ausgelegt, während Druckluftstrahlen häufig für große Einzelteile eingesetzt wird.