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2.2.4 Feuchtstrahlen

Im herkömmlichen Feuchtstrahlverfahren wird Wasser oder Dampf in geringer Menge, max. 30 kg/h, in den Strahlschlauch injiziert.

Dieser feinst verteilte Wassernebel umhüllt das Strahlkorn. Beim Aufprall des durch die Düse beschleunigten Korns auf die Oberfläche wird der durch die Zersplitterung entstehende Staub bis zu 95% gebunden.

Der Einspritzdruck, der zum Benetzen des trockenen Strahlmitteldruckluftstromes benötigt wird, liegt bei max. 35 bar. Die Einspritzmenge ist je nach Staubanfall regulierbar.

Bei Dampfbenetzung wird der Druckluft-Strahlmittelstrom zusätzlich aufgeheizt, sodass die Oberfläche sofort nach Aufprall des feuchten Strahlmittels abtrocknet. Dadurch werden Schlammrückstände auf der Oberfläche weitestgehend vermieden. Durch die Dampferzeugung werden die im Leitungswasser befindlichen Chloride und Sulfate ausgeschieden. Metallisch blank gestrahlte Stahloberflächen neigen dadurch, im Vergleich zum Feuchtstrahlen mit Wasser, erheblich später erst zu erneuter Oberflächenoxidation.

 
Feuchtstrahlen

Schema Feuchtstrahlen

Gesamtansicht durch Anklicken der Abbildung



2.2.5 Nassstrahlen

Beim Nassstrahlen wird im Düsenbereich Wasser, gegebenenfalls mit Reiniger- oder Inhibitorzusatz (Zusätze, um bestimmte Reaktionen erreichen zu können) zugeführt, um beim Strahlen den entstehenden Staub zu binden.

nassstrahlkopf   Nassstrahlkopf
  mit Strahldüse
 

 

2.2.6 Schlämmstrahlen

Bei diesem Verfahren, das wie das bereits beschriebene Druckstrahlen mit einem Druckstrahlkessel geschieht, wird statt dem trockenen Strahlmittel eine Mischung aus Strahlmittel und Wasser, gegebenenfalls mit Inhibitorzusatz, in den Strahlkessel gefüllt.


2.2.7 Eisstrahlen

Das Eisstrahlen erfolgt in der Regel mit Trockeneis. Es ist zum Entfernen von Lacken, Schmutz, Fetten und ähnlichen Beschichtungen auf Oberflächen geeignet.

Trockeneis ist Kohlendioxid (CO2) in verfestigter Form. Es ist geruchlos und ungiftig.

Flüssiges, unter hohem Druck stehendes Kohlendioxid wird in Spezialmaschinen entspannt. Dabei entsteht das Trockeneis mit einer Temperatur von Minus 79 °C. Danach wird aus dem Trockeneis ein feines Granulat, das als Strahlmittel eingesetzt werden kann, hergestellt.

Das Trockeneisstrahlmittel kann in speziellen Kühlboxen bezogen werden.

Für den Einsatz von Trockeneis sind besondere Druckluft- oder Injektionsstrahlanlagen erforderlich. In diesen wird das Granulat auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt. Während der Kontaktzeit des Strahlmittels und der Werkstückoberfläche zieht sich die Verschmutzung durch die starke Unterkühlung zusammen und versprödet. Durch diese sog. „Thermospannung" löst sich die Schicht vom Grundmaterial. Mithilfe der Geschwindigkeit der nachfolgend auftreffenden Granulatteilchen wird die Beschichtung dann völlig abgelöst. Man spricht hierbei auch vom „Thermo-Effekt".

Sofort nach dem Auftreffen löst sich das Granulat vollständig in Gas auf und geht zurück in die Atmosphäre.


2.2.8 Hochdruckwasserreinigen und Hochdruckwasserstrahlen

Zwei Systeme haben sich bisher besonders bewährt, die sich durch die zur Erzeugung der kinetischen Energie aufgewandte Arbeit unterscheiden:

Hochdruckwasserreinigen
Bei diesen Geräten wird das Wasser mittels einer Pumpe zur Ausströmdüse gebracht und dabei – wenn gewünscht – auch aufgeheizt. Üblich sind

   Arbeitsdrücke 25 – 170 bar regelbar
   Temperaturen 30 – 155 °C regelbar
   Wassermengen bis 2.000 l/h

Im Allgemeinen werden Reiniger- und Inhibitorzusätze (Zusätze zum Erreichen einer bestimmten Reaktion) zugeführt.

Vorteilhaft kann es sein, Reiniger zunächst in höherer Konzentration aufzusprühen und erst nach ausreichender Einwirkzeit den Hochdruckstrahl einzusetzen.

Diese Geräte werden in den Anwendungsbereichen der Oberflächenreinigung und Entfettung, weniger jedoch zur Entrostung und Aufrauung eingesetzt.

Das Hauptanwendungsgebiet ist das Entfernen von öligen, fettigen und schmierigen Verschmutzungen sowie von wasserlöslichen Verunreinigungen, Salzen und Korrosionsprodukten an vielfältigen Objekten, insbesondere des Maschinen- und Stahlbaues, im Kfz- und Eisenbahnwesens sowie z.B. bei der Vorbereitung feuerverzinkter Oberflächen zum Beschichten. Sollen Beschichtungen ganz oder teil-weise erhalten bleiben, so ist mit Temperatur und Reiniger darauf Rücksicht zu nehmen.

Hochdruckwasserstrahlen
Üblich sind

   Arbeitsdrücke 250 – 2.000 bar
   Durchflussmengen 1.000 – 6.000 l/h

Diese Systeme können sowohl zum Schneiden, Trennen als auch zum Oberflächenreinigen oder -aufrauen eingesetzt werden.

Besonders vorteilhaft ist der hohe Massenanteil, der einen harten Strahl ergibt, sodass weiche oder elastische Verschmutzungen wesentlich schneller als mit allen anderen Verfahren abgestrahlt werden können. Ein großer Nachteil ist die sehr schwere manuelle Handhabung der Düsenlanzen infolge der hohen Rückstoßkraft. Deshalb wird im Anwendungsfall meist mittels Vorrichtungen gestrahlt.

Durch den hohen Wasseranfall ist selbstverständlich keinerlei Staubbildung gegeben. Nachteilig ist die Entsorgung auf Baustellen, weil giftige Stoffe mit dem Wasser in die Umwelt oder Kanalisation gelangen können.

Bei beiden Verfahren kann zusätzlich durch Injektion in geringer Menge Strahlmittel zur Erhöhung der Leistung beigemischt werden.


2.2.9 Nassstrahlen für Feinst-Oberflächenbehandlung

Die heutigen modernen Verfahren für die Feinstbearbeitung von Oberflächen, wie z.B. das Druckstrahlläppen, das Glättestrahlen, Polierstrahlen usw., beruht nur zum Teil auf einer Weiterentwicklung des altbekannten, mit einem Wasser-Strahlmittelgemisch arbeitenden Nassstrahlsystems.

Die Verwendung geeigneter Strahlmittelqualitäten, in sehr feinen und überdies genau kalibrierten Körnungen ist äußerst wichtig, um die verlangte Feinheit der Oberflächenbehandlung erreichen zu können.

Der Zweck dieser Verfahren ist es, die ursprünglich vorhandenen Unebenheiten der Oberfläche zu verringern und eine vorgeschriebene niedrige Rautiefe zu erhalten. Bei der Wahl der zu verwendenden Korngröße ist nicht nur die als Resultat gewünschte Oberflächenrauhigkeit maßgebend, sondern es muss auch die vorhandene Rautiefe der noch nicht behandelten Werkstückoberfläche berücksichtigt werden.

Zusätzlich hat auch der Anstellwinkel, unter dem der Strahl auf die Werkstoffoberfläche auftrifft, einen wesentlichen Einfluss auf das Strahlergebnis. Die Strahlmittelkörner müssen einerseits eine genügende kinetische Energie haben, andererseits muss aber auch die Horizontalkomponente der Aufprallgeschwindigkeit groß genug sein, um eine wirksam spanabhebende Wirkung auszuüben.


2.2.10 Kombination unterschiedlicher Strahlverfahren

Die hier vorgestellte Kombination zweier unterschiedlicher Strahlverfahren besteht aus dem Druckluftstrahlen in Verbindung mit dem Hochdruckwasserstrahlen und wird
„µ - jet© – Verfahren“ genannt.

- Aus einem Druckstrahlkessel wird das Strahlmittel/Druckluftgemisch wie gewohnt zu einer Strahldüse (Trockenstrahldüse) geführt und vorbeschleunigt. Hinter dieser Strahldüse wird in einer nachgeschalteten Kammer ein Hochdruckwasserstrahl zugemischt.

- In einer zweiten Düse (Ausgangsdüse) wird das Strahlmittel/Druckluftgemisch mit dem Hochdruckwasserstrahl zum zweiten Mal nachbeschleunigt.
Durch den hohen Druck des Wasserstrahles (bis 2.700 bar) sind sehr hohe Ausströmgeschwindigkeiten des Strahlmittels zu erreichen.

Das liegt zusätzlich daran, dass sich ein Strahlmittelkorn durch ein dichteres Trägermedium wie Wasser besser erfassen und beschleunigen lässt als mit einem vergleichsweise weniger dichterem Trägermedium wie Luft.

Die kinetische Energie des Strahlmittels wächst bei gleicher Masse mit steigender Geschwindigkeit zum Quadrat. Bei einer Verdopplung der Geschwindigkeit erreicht man Vierfache und bei einer Verdreifachung sogar neunfache kinetische Energie.

Aufgrund der hohen kinetischen Energie des Strahlmittels und damit hohen Strahlleistungen wird dieses kombinierte Verfahren im Industriekorrosionsschutz und im Schiffbau eingesetzt.

 


µ-jet Strahldüse

Schnitt durch µ-jet© Strahldüse

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2.3 Weitere Bearbeitungsarten

2.3.1 Laserstrahlreinigen

Um die optischen Laserstrahlen von der Bearbeitungsart „Laserstrahlen“ zu unterscheiden, wird diese oft als Laserstrahlreinigen bezeichnet.

Dabei erfolgt das Reinigen einer Oberfläche mithilfe eines fokussierten Lasers mit hoher Intensität. Die Deckschicht der Oberfläche absorbiert die hohe Energie des Laserstrahles und es kommt zu einer Verdampfung der obersten Schicht.

In der Regel werden pulsierende Laser eingesetzt, sodass der Abtrag der Deckschicht ebenso pulsierend erfolgt.

Bei reflektierenden Grundmaterialien wird die Oberfläche beim Bearbeiten nicht merkbar erwärmt.

Die Vorteile dieses Verfahrens liegen in einer hohen Positionierbarkeit, Dosierbarkeit und Randschärfe der bearbeiteten Oberfläche sowie einem schonenden und rückstandsfreien Abtrag.

Der Nachteil gegenüber den konventionellen Strahlverfahren liegt bei der nur geringen Flächenleistung, dem hohen Geräteaufwand und den hohen Kosten bei industriellen Korrosionsschutzgroßprojekten.