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18.10.2018

Vorbehandeln & Entlacken

Vorbehandeln & Entlacken: 18.03.2013

Strahlprozesse nachhaltig optimieren

Um Strahlanlagen optimal zu betreiben, sind systematische Untersuchungen sinnvoll. Das aktuelle Praxisbeispiel zeigt, wie durch Untersuchungen ein geeignetes Strahlmittel für die Anwendung auf Stahlkonstruktionen gefunden wird.

Das Bild zeigt einen Auszug aus den Ergebnissen der Korrosionstests, hier Probe 1 nach 1440 h.

Das Bild zeigt einen Auszug aus den Ergebnissen der Korrosionstests, hier Probe 1 nach 1440 h.

Das Strahlen von Oberflächen vor den Lackierprozessen ist in vielen Anwendungsfällen ein kostenintensiver Fertigungsschritt. Die Ursachen sind die hohen Investitions- und Energiekosten. Beim Betrieb der Strahlanlage wirken umfangreiche Einflussgrößen auf die Qualität der Vorbehand-lung und damit auf die Qualität der nachfolgenden Beschich-tungen. Aus diesen Gründen sind zum optimierten Betrieb der Strahlanlage systematische Untersuchungen sinnvoll. Im nachfolgenden Praxisbeispiel werden die Untersuchungen zur Festlegung eines geeigneten Strahlmittels für die Anwendung auf Stahlkonstruktionen beschrieben. Die Rohteile werden im Freien gelagert und weisen dementsprechend einen hohen Rostgrad und atmosphärische Verschmutzungen auf. Die Belastung mit Öl ist unbedeutend.
Die Anforderungen an die gestrahlten Oberflächen sind:

  • Sa 2½ mit scharfkantigem Oberflächenprofil
  • RZ empfohlen: 50-75 μm
  • RZ max.: 100 μm

Vorgehensweise: Das Fraunhofer IPA hat zunächst ge-meinsam im Team mit dem Anwender und dem Strahlmittelhersteller auf der Basis des Anforderungsprofils eine Vorauswahl der Strahlmittelarten ausgeführt.

Strahlmittel mischen

Als Ergebnis wurden folgende Mischungen aus zwei Strahlmitteln empfohlen:

  • 100% kugelförmig
  • 25% kantig, 75% kugelförmig
  • 50% kantig, 50% kugelförmig
  • 75% kantig, 25% kugelförmig
  • 100% kantig.
    prüfablauf

Das Fraunhofer IPA hat bei dieser Bewertung der Strahlmittelzusammensetzung zum Einen die Eignung zur Lackvorbehandlung und zum Anderen hinsichtlich der Standzeit der Einrichtungen detailliert untersucht. Kantiges Strahlmittel erzeugt eine raue Oberfläche. Diese ist vorteilhaft für die Haftung der Lackierung. Die Bauteile besitzen aufgrund der Lagerung im Freien einen Rostgrad. Aufgrund seiner höheren Abtragleistung ist ein kantiges Strahlmittel zum Entrosten eher geeignet. Allerdings unterliegen die Einrichtungen beim Einsatz von kantigem Strahlmittel einem starken Verschleiß, der sich negativ auf deren Standzeiten auswirkt. Kantiges Strahlmittel rundet sich relativ schnell ab und verliert dadurch seine Wirkung. Kugelförmiges Strahlmittel hingegen erzeugt ein glatteres Oberflächenprofil. Dieses ist bezüglich Haftung der Lackierung nicht so günstig wie ein kantiges Profil. Dagegen bewirkt kugelförmiges

Die Auswertung der Korrosionsprüfung sowie der Pull Off Tests fanden nach 720 h und nach 1440 h Belastungszeit in der Korrosionsprüfkammer statt. Quelle (Grafik und Foto): Fraunhofer IPA

Die Auswertung der Korrosionsprüfung sowie der Pull Off Tests fanden nach 720 h und nach 1440 h Belastungszeit in der Korrosionsprüfkammer statt. Quelle (Grafik und Foto): Fraunhofer IPA

Strahlmittel weniger Verschleiß und verlängert somit die Standzeit der Einrichtungen. Die Standzeit des kugelförmigen Strahlmittels ist ebenfalls länger. Die ausschließliche Verwendung von kugeligem Strahlmittel würde zwar wenig Verschleiß, aber tendenziell geringere Lackhaftung und Entrostung mit sich bringen. Mit dem kantigen Strahlmittel werden Rauhtiefen von max. 70 μm erzeugt, die ausreichend gering im Verhältnis zur Lackschichtdicke sind.

Verschleiß reduzieren

Die Qualitätsprüfungen sollen aufzeigen, wo das Optimum bezüglich Lackhaftung und Verschleiß liegt. Wesentlich bei den Untersuchungen ist, dass mit dem Anwender die konstruktiven Merkmale und Dimensionen der Prüfmuster unter praxisnahen Bedingungen festgelegt werden. Untersuchungen auf Probeblechen sind meist nur bedingt aussagefähig, da z.B. kritische Bereiche – wie Schweißnähte und Laserschneidkanten – unberücksichtigt bleiben. Ergebnisse: Die Auswertung der Korrosionsprüfung sowie der Pull Off Tests fanden nach 720 h und nach 1440 h Belastungszeit in der Korrosionsprüfkammer statt. Das Bild zeigt einen Auszug aus den Ergebnissen der Korrosionstests. Neben diesen Ergebnissen der Korrosionsprüfung war vor allem die Bewertung der Auswirkungen der Strahlmittel auf die Strahlanlage ausschlaggebend. Aus Gründen der Prozesssicherheit wird empfohlen, dem Rundkorn, 25 bis 50% kantiges Korn beizumischen. Um den Verschleiß der Anlage in Grenzen zu halten, sollte die Beimischung von kantigem Korn 50% nicht überschreiten. Höhere Beimischungsanteile von kantigem Korn sind nach den Versuchsergebnissen nicht sinnvoll.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, Michael.Hilt@ipa.fraunhofer.de, Werner Durst, Tel. +49 711 970-1772, werner.durst@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung

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