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.

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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
Edelstahl Strahlmittel als Alternative zu Korund testen Edelstahl Strahlmittel als Alternative zu Korund testen

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.

Korund Neukorn
Korund Zerfall nach 3 Zyklen
Korund Zerfall nach 5 Zyklen
Korund Zerfall nach 7 Zyklen
Korund Zerfall nach 9 Zyklen
Korund Zerfall nach 10 Zyklen

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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