Abrasivstrahlbearbeitung (AJM): Prinzip, Ausrüstung, Vor- & Nachteile

Heute lernen wir Abrasivstrahlbearbeitung (AJM) kennen: Prinzip, Funktionsweise, Ausrüstung, Anwendungen, Vor- und Nachteile mit Diagramm. AJM ist ein unkonventionelles Zerspanungsverfahren, hauptsächlich für gehärtete Metalle. Ein fokussierter Strahl abrasiver Partikel wird mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück gerichtet. Diese Partikel entfernen Material durch spröden Bruch oder Erosion.

Abrasivstrahlbearbeitung:

Prinzip:

Basiert auf abrasiver Erosion. Treffen hochgeschwindige abrasive Partikel auf hartes/sprödes Werkstück, entfernen sie Material an der Auftrefffläche. Abtrag durch spröden Bruch und Mikroschneiden der Partikel. Grundprinzip der AJM.

Ausrüstung:

Gas-Antriebssystem (Gas Propulsion System):

Liefert saubere, trockene, hochgeschwindige Luft/Gas. Typisch: Luft, CO₂, Stickstoff. Bestandteile: Kompressor, Luftfilter, Trockner. Gas muss leicht verfügbar. Gas im Kompressor verdichtet → Filter/Trockner entfernen Staub, Partikel, Feuchtigkeit → saubere Luft in Mischkammer.

Abrasivzuführung (Abrasive Feeder):

Führt abrasive Partikel in Mischkammer zu. Zufuhr durch vibrierendes Sieb (50–60 Hz), Mischungsverhältnis über Schwingung und Amplitude steuerbar.

Abrasivmittel (Abrasive):

Hauptakteure im Bearbeitungsprozess. Hohe Abtragsrate und Genauigkeit erforderlich. Gängig: Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Borcarbid. Auswahl abhängig von Werkstückmaterial, Bearbeitungsgeschwindigkeit, Umgebung.

Schneiddüse (Cutting Nozzle):

Lenkt abrasive Partikel auf Werkstück. Meist Wolframcarbid. Rund- und quadratischer Querschnitt. Lebensdauer ~30 h (Wolframcarbid).

Bearbeitungskammer (Machining Chamber):

Vollständig geschlossene, luftdichte Kammer zur Kontrolle der Partikelkonzentration um Werkstück. Ausgestattet mit Vakuumstaubsammler für verbrauchte Partikel und abgetragenes Material.

Funktionsweise:

Grundkonzept: abrasive Erosion / Schneiden durch hochgeschwindige Partikel. Prozessablauf:

Diagramm der Abrasivstrahlbearbeitung

• Gas/Luft im Kompressor verdichten → Dichte und Druck steigen
• Verdichtetes Gas zu Filtration → Staub, Schwebstoffe entfernt
• Reines Gas zu Trockner → Feuchtigkeit entfernt (Vermeidung Wasser/Öl-Kontamination)
• Sauberes, trockenes Gas in Mischkammer → Abrasivzuführung dosiert Partikel (~50 µm Korngröße)
• Hochdruck-Gas-Partikel-Gemisch zur Düse → Druckenergie → kinetische Energie. Partikelgeschwindigkeit ~200 m/s
• Stand-off-Distanz (Düse-Werkstück) ~2 mm
• Hochgeschwindige Partikel treffen Werkstück → Materialabtrag durch Mikroschneiden und spröden Bruch

Anwendungen:

• Bohren und Schneiden gehärteter Metalle
• Bearbeitung spröder, wärmeempfindlicher Materialien: Glas, Quarz, Saphir, Glimmer, Keramik etc.
• Herstellung elektronischer Bauelemente
• Entgraten kleiner Bohrungen und kritischer Zonen an Maschinenteilen

Vor- und Nachteile:

Vorteile:

• Hohe Oberflächenqualität
• Bearbeitung wärmeempfindlicher Materialien möglich
• Schwingungsfrei
• Niedrigere Investitionskosten vs. andere unkonventionelle Verfahren
• Dünne Wandungen leicht bearbeitbar

Nachteile:

• Geringe Materialabtragsrate
• Abrasivpartikel können sich in Werkstück einbetten (besonders weiche Metalle)
• Begrenzte Düsenlebensdauer → häufiger Austausch
• Abrasivpartikel nicht wiederverwendbar
• Nicht für weiche, duktile Materialien geeignet

Das war der vollständige Überblick über Abrasivstrahlbearbeitung: Prinzip, Funktionsweise, Ausrüstung, Anwendungen, Vor- und Nachteile mit Diagramm. Bei Fragen kommentieren Sie gerne. Wenn Ihnen der Artikel gefällt, teilen Sie ihn in sozialen Netzwerken. Abonnieren Sie unsere Website für weitere interessante Artikel. Vielen Dank fürs Lesen.