Korund als Strahlmittel: Eigenschaften, Arten und Anwendungen
Korund ist ein hartes, kantiges Strahlmittel auf Basis von Aluminiumoxid (Al₂O₃).
Aufgrund seiner hohen Härte und abrasiven Wirkung wird Korund eingesetzt, um Oberflächen intensiv zu reinigen, aufzurauen oder Beschichtungen und Verunreinigungen abzutragen.
Je nach Zusammensetzung und Reinheit wird zwischen verschiedenen Korundarten unterschieden.
Zu den häufig verwendeten Varianten gehören Normalkorund, Edelkorund Weiß und Edelkorund Rosa.
Was ist Korund?
Korund ist kristallines Aluminiumoxid (Al₂O₃). Als Strahlmittel zeichnet es sich insbesondere durch seine hohe Härte, kantige Kornform und starke abrasive Wirkung aus.
Beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche erzeugen die scharfen Kanten eine intensive Reinigungs- und Aufrauwirkung. Dadurch eignet sich Korund besonders für Strahlaufgaben, bei denen ein hoher Materialabtrag oder eine deutlich strukturierte Oberfläche gewünscht ist.
Mit einer Mohshärte von 9 gehört Korund zu den sehr harten mineralischen Werkstoffen.
Welche Korundarten gibt es?
Korund-Strahlmittel unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich ihrer Reinheit und chemischen Zusammensetzung. Dadurch ergeben sich Unterschiede bei Zähigkeit, Standfestigkeit und Einsatzmöglichkeiten.
Normalkorund / brauner Korund
Normalkorund ist ein kantiges Aluminiumoxid-Strahlmittel mit einem Al₂O₃-Anteil von etwa 94 bis 96 %. Durch seinen Titanoxidgehalt ist Normalkorund etwas zäher und langlebiger als hochreiner Edelkorund.
Seine hohe Härte und abrasive Wirkung machen ihn zu einem vielseitigen Strahlmittel für intensive Reinigungs- und Aufrauungsprozesse.
Edelkorund Weiẞ
Edelkorund Weiß besteht zu mehr als 99,7 % aus Aluminiumoxid und ist praktisch eisenfrei. Er ist sehr hart, spröde und scharfkantig und besitzt eine hohe Abtrags- und Schleifwirkung.
Er wird insbesondere eingesetzt, wenn neben einer intensiven Strahlwirkung eine hohe Reinheit bzw. Eisenfreiheit des Strahlmittels erforderlich ist.
Edelkorund Rosa
Edelkorund Rosa besteht zu mehr als 99,3 % aus Aluminiumoxid. Durch die Zugabe von Chromoxid erhält er seine charakteristische Farbe und wird gegenüber weißem Edelkorund etwas zäher und standfester.
Auch Edelkorund Rosa ist praktisch eisenfrei und besitzt eine hohe abrasive Wirkung.
Normalkorund, Edelkorund Weiẞ oder Edelkorund Rosa?
| Eigenschaft | Normalkorund | Edelkorund Weiß | Edelkorund Rosa |
|---|---|---|---|
| Farbe | braun/graubraun | weiß | rosa |
| Al₂O₃ | 94–96 % | >99,7 % | >99,3 % |
| Härte | Mohs 9 | Mohs 9 | Mohs 9 |
| Kornform | kantig/splittrig | kantig/splittrig | kantig/splittrig |
| Besonderheit | etwas zäher durch TiO₂ | hochrein, praktisch eisenfrei | praktisch eisenfrei, etwas zäher als Weiß |
| Strahlwirkung | stark abrasiv | stark abrasiv | stark abrasiv |
Wofür wird Korund beim Strahlen eingesetzt?
Korund eignet sich aufgrund seiner Härte und abrasiven Wirkung für zahlreiche Strahlaufgaben.
Typische Anwendungen sind:
- Reinigen und Aufrauen
- Entrosten und Entzundern
- Entlacken und Entschichten
- Entgraten und Verrunden
- Mattieren
Typische Werkstoffe sind:
- Niedrig- und hochlegierte Stähle
- Nichteisenmetalle
- Kunststoffe und Verbundmaterial
- Glas und Holz
Welche Korngröẞen gibt es bei Korund?
Korund wird in unterschiedlichen Korngrößen angeboten. Die Wahl der Korngröße beeinflusst gemeinsam mit Strahldruck, Strahlabstand, Strahlwinkel und Werkstück die Wirkung auf die Oberfläche und das erzielte Strahlergebnis.
Normalkorund, Edelkorund Weiß und Edelkorund Rosa werden unter anderem nach FEPA-Körnungen klassifiziert. Die folgenden Hauptkornbereiche sind für die drei Korundarten in unseren technischen Unterlagen angegeben:
| FEPA | Hauptkornbereich |
|---|---|
| F12 | 1.400–2.000 µm |
| F14 | 1.180–1.700 µm |
| F16 | 1.000–1.400 µm |
| F20 | 850–1.180 µm |
| F24 | 600–850 µm |
| F30 | 500–710 µm |
| F36 | 425–600 µm |
| F40 | 355–500 µm |
| F46 | 300–425 µm |
| F54 | 250–355 µm |
| F60 | 212–300 µm |
| F70 | 180–250 µm |
| F80 | 150–212 µm |
| F90 | 125–180 µm |
| F100 | 106–150 µm |
| F120 | 90–150 µm |
| F150 | 63–106 µm |
| F180 | 53–90 µm |
| F220 | 45–75 µm |
Welche Korngröße für eine Anwendung geeignet ist, hängt unter anderem vom Werkstoff, dem gewünschten Oberflächenergebnis und den eingesetzten Strahlparametern ab.
Was passiert mit Korund beim Strahlen?
Korund ist hart, gleichzeitig aber spröde. Beim wiederholten Auftreffen auf die Werkstückoberfläche brechen die Körner und bilden kleinere, weiterhin scharfkantige Bruchstücke.
Dadurch bleibt die abrasive Wirkung erhalten, gleichzeitig wird das Strahlmittel mit zunehmender Nutzung immer feiner. Verschlissenes Material muss aus dem Strahlmittelkreislauf entfernt und durch neues Strahlmittel ersetzt werden.
Wie verändert sich Korund beim Strahlen?
Die Aufnahmen aus dem VULKAN INOX Testzentrum zeigen Normalkorund vor dem Einsatz und nach mehreren Strahlzyklen bei 5 bar. Mit zunehmender Anzahl der Strahlzyklen wird der fortschreitende Kornzerfall sichtbar: Das Strahlmittel fragmentiert und der Anteil kleinerer Partikel nimmt zu.
Welche Nachteile kann Korund als Strahlmittel haben?
Die hohe Härte und abrasive Wirkung von Korund sind für viele Strahlaufgaben von Vorteil. Gleichzeitig ist Korund spröde und kann beim wiederholten Einsatz vergleichsweise schnell zerbrechen.
Dadurch können sich insbesondere folgende Faktoren auf den Strahlprozess auswirken:
- zunehmender Kornzerfall
- Bildung von Feinanteilen und Staub
- höherer Strahlmittelverbrauch
- steigende Abfallmengen
- Verschleiß von Anlagenkomponenten
Strahlsysteme für Korund: Druckstrahlen oder Schleuderstrahlen
Der außerordentlich hohe Verschleiß an Strahlmittel und Anlagentechnik beschränkt den Einsatz von Korund auf Strahlsysteme, bei denen Druckluft als Träger- und Beschleunigungsmedium genutzt wird. In durchsatzstarken Schleuderrad-Strahlanlagen, die eine große Menge an Strahlmittel elektromechanisch „airless“ beschleunigen und abwerfen und dadurch deutliche Leistungsvorteile bieten, ist der Einsatz von Normalkorund aus technischen wirtschaftlichen Gründen nicht zu empfehlen. Die Kombination von Schleuderradtechnik und Edelstahlstrahlmittel ermöglicht dem Anwender eine signifikante Steigerung der Produktivität und eine Reduzierung der Betriebskosten, sofern die zu strahlenden Teile eine einfache Geometrie aufweisen und für das Strahlmittel gut zugänglich sind.
Herstellung von Korund
Synthetischer Normalkorund wird aus kalziniertem Bauxitgestein mit hohem Aluminiumoxidgehalt gewonnen. Dazu wird in einem elektrothermischen Reduktionsprozess das Aluminiumoxid aus dem Bauxit extrahiert. Das Schmelzen erfolgt bei Temperaturen von über 2000° C in Lichtbogenöfen und ist entsprechend energieintensiv. Normalkorund gehört herstellungsbedingt zur Familie der Elektro-Korunde (ELK).
Andere Bauxitbegleiter in der Korundschmelze, wie Eisenoxid und Siliziumoxid, werden durch die Zugabe von Koks und Eisenspänen ebenfalls reduziert und setzen sich als Ferrosilizium am Ofenboden ab. Das Ferrosilizium wird zur Herstellung von Normalkorund FeSi verwendet, der aus einem mineralischen Anteil Normalkorund und einem metallischen Anteil Ferrosilizium besteht.
Im Anschluss wird die Korundschmelze in Blockformen abgegossen, damit sie über mehrere Tage hinweg abkühlen und erstarren kann. Die Korundblöcke werden in Brechern und Mühlen zu Granulaten zerkleinert und durchlaufen weitere Reinigungsschritte. Im Anschluss wird der Korund gesiebt und in Korngrößen klassiert.
Edelstahl-Strahlmittel als Alternative zu Korund
Für Anwendungen, bei denen eine kantige Strahlwirkung benötigt wird, können kantige Edelstahl-Strahlmittel eine Alternative zu Korund darstellen.
Im Unterschied zum spröden Korund ist metallisches Strahlmittel nicht durch dasselbe ausgeprägte Splitter- und Bruchverhalten gekennzeichnet. Dadurch können sich insbesondere bei wiederkehrenden Strahlprozessen Unterschiede bei Standzeit, Strahlmittelverbrauch, Staubentwicklung, Abfallmenge und Anlagenverschleiß ergeben.
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