Shot Peening: Wie es die Festigkeit von Metallen Erhöht

Kugelstrahlen ist ein kalter mechanischer Prozess der in einer Vielzahl von verschiedenen Industrien verwendet wird. Die Idee hinter dem Kugelstrahlen ähnelt dem jahrhundertealten Verfahren von Schmieden, die das Metall immer wieder hämmerten, um seine Festigkeit allmählich zu verbessern.

Kugelstrahlen verbessert die Dauerfestigkeit von CNC-bearbeiteten Metallteilen und ist die effektivste Technik, um dieses Ergebnis zu erzielen. Beim Kugelstrahlen werden im Wesentlichen kleine Schläge verwendet, um kleine plastische Verformungen in der Metalloberfläche zu verursachen.

Wissenschaftliche Studien und praktische Anwendungen haben bewiesen, dass Kugelstrahlen bei der Härtung von Metalloberflächen unübertroffen ist. Dieser Prozess wird letztendlich die Haltbarkeit des Metalls erhöhen und ist bei der Herstellung von Teilen wichtiger Maschinen wie Flugzeugen und Automobilen unerlässlich.

Was ist Kugelstrahlen? 

Beim Kugelstrahlen schießen verschiedene Düsen kleine kugelförmige Elemente mit Druckluft auf die Oberfläche des Metalls (in Weerg verwenden wir die exklusiven Lancet® Nanosphären). Wenn sie mit der Metalloberfläche in Berührung kommen, erzeugen sie einen winzigen Krater in dem Teil des Metalls, der unter Spannung steht.

Erhöht das Kugelstrahlen die Härte?

Ja. Dieses Ergebnis wurde erstmals 1982 in einer Reihe von NASA-Tests nachgewiesen. Diese Tests waren ein Meilenstein in der Branche. Anschließend wurde das Kugelstrahlen in der Automobilindustrie weit verbreitet. Aufgrund seiner Härtungswirkung hat es begonnen, für Pkw- und LKW-Getriebe von Automobilherstellern verwendet zu werden. Diese Studie war ein Wendepunkt, denn sie machte das Kugelstrahlen zum Standard in der Automobilproduktion.

Wie erhöht das Kugelstrahlen die Dauerfestigkeit?

Der Prozess der Anwendung von Kraft auf Metall ist seit langem in der Industrie für seine Leistung bei der Verbesserung der der Dauerfestigkeit bekannt. Kugelstrahlen ist einfach die moderne aktualisierte Version dieser Technik, die seit Jahrhunderten von Schmieden verwendet wird. Heute wird das Kugelstrahlen häufig für wesentliche Metallkomponenten wie Lager, Wellen und Verzahnungen verwendet. Darüber hinaus wird das Kugelstrahlen auch zur Verbesserung und Verlängerung der Lebensdauer von Objekten wie Kontaktflächen von Zahnrädern eingesetzt. Kein Prozess kann mit der Kraft und Stärke des Kugelstrahlens angleichen, wenn es um Metall geht.

Wie viel kostet das Kugelstrahlens?

Selbst wenn sie mit teuren Maschinen hergestellt werden, die mit den unglaublichen Lancet®Nanosphären (eine Kreation unserer Forschungs- und Entwicklungsabteilung) von Weerg beladen sind, ist das Kugelstrahlen Ihrer Teile völlig KOSTENLOS!

Entfernt das Kugelstrahlen Material?

Das Kugelstrahlen entfernt KEIN Material. Das Verfahren erzeugt einfach kleine Krater in der dünnen Oberflächenschicht. Wie bereits erwähnt, verbessert dieses Verfahren die Festigkeit und Haltbarkeit des Gegenstandes. Durch diese kleinen Verformungen des Gegenstandes und das Verpressen des Metalls ist das Material wesentlich widerstandsfähiger. Während des Kugelstrahlvorgangs wird nichts entfernt oder dem Metall zugesetzt. Es ist das gleiche mit der Ausnahme, dass der Prozess die Oberfläche komprimieren wird. Das Kugelstrahlverfahren macht eine Vielzahl von Gegenständen sicherer und langlebiger, einschließlich Fahrzeuge, Flugzeugflügel und Maschinenteile.

Auch das Kugelstrahlen bietet eine deutliche ästhetische Verbesserung der Teile.

Kugelstrahlen von Aluminium

Das Kugelstrahlen von Aluminium ist besonders vorteilhaft, da dieses Metall zwar leicht und vielseitig, aber weicher als andere ist. Die Behandlung erhöht deutlich die Ermüdungsfestigkeit und verringert das Risiko von Verformungen oder Brüchen bei wiederholter Belastung.
Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eingesetzt, wo Aluminium für Strukturbauteile und vibrationsbelastete Teile verwendet wird. Außerdem verbessert das Kugelstrahlen das Oberflächenbild, das gleichmäßiger und kompakter wird.

Kugelstrahlen von Stahl

Bei Stahl entfaltet das Kugelstrahlen sein volles Potenzial. Das Verfahren erhöht die Oberflächenhärte und verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Risse, Verschleiß und vorzeitige Ausfälle. Es wird bei Zahnrädern, Antriebswellen, Federn, Lagern und allgemein bei Bauteilen eingesetzt, die hohen Lasten und ständigen Spannungen ausgesetzt sind.
Durch die beim Kugelstrahlen erzeugte Druckeigenspannung erhält behandelter Stahl eine deutlich längere Lebensdauer und sorgt für mehr Zuverlässigkeit in Maschinen, Fahrzeugen und industriellen Anwendungen.

Schlussbemerkung

Leider führen viele Produktionsprozesse zu einer Verringerung der Dauerfestigkeit. Zu diesen Prozessen gehören Metallbeschichtung, Verhärtung und Schweißen, um nur einige zu nennen. Alle diese Prozesse sind wichtig, reduzieren aber letztlich die Lebensdauer des Materials. Aus diesem Grund ist das Kugelstrahlen zum Standard geworden. Es hat sich in akademischen Studien und auch durch seinen bewährten und erprobten Einsatz in Fabriken auf der ganzen Welt immer wieder bewährt. Kugelstrahlen stellt den größten Teil der Dauerfestigkeit wieder her, die während dieser anderen Prozesse verschwindet. Wenn es um Festigkeit, Haltbarkeit und Sicherheit geht, ist das Kugelstrahlen der absolute Herrscher.

Sources and further reading

https://www.wheelabratorgroup.com/en-gb/my-application/application-by-process/what-is-shot-peening

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.654.8297&rep=rep1&type=pdf