Schlag oder Druck. Krater oder glatte Fläche. Beides hebt die Schwingfestigkeit.

Ermüdungsrisse entstehen dort, wo Zug herrscht: Die belastete Oberfläche steht unter Zug, und dort beginnt der Riss. Kugelstrahlen und Glattwalzen legen Druckeigenspannung dicht unter die Haut, sodass die aufgebrachte Zugspannung diese erst überwinden muss, bevor überhaupt rissauslösender Zug entsteht. Der Rissbeginn verzögert sich also oder bleibt ganz aus. Am stärksten wirkt das bei Teilen, deren Lebensdauer die Schwingfestigkeit begrenzt und bei denen die Oberflächenspannung den Ausschlag gibt.

Dünne, flache Teile verziehen sich beim Kugelstrahlen: Die Druckspannung dehnt die bestrahlte Seite leicht, und das Blech wölbt sich. Bei komplexen räumlichen Teilen bleibt der Verzug meist beherrschbar, bei großen ebenen Blechen muss man ihn beherrschen – durch Abdecken, Spannvorrichtungen oder Richten nach dem Strahlen. Bei geregelter Intensität, gemessen mit dem Almen-Streifen, bleibt der Verzug vorhersehbar.

Beim Kugelglattwalzen rollt eine Präzisionskugel unter Druck durch die Bohrung: Sie verdichtet die Oberfläche, verbessert die Rauheit und hinterlässt Eigenspannung. Üblich ist das bei Hydraulikzylinderbohrungen, wo es neben der Druckspannung Ra 0,1 µm erreicht, und bei kleinen Präzisionsbohrungen in Messgeräten. Vorausgesetzt wird eine gerade, zugängliche Bohrung; Sacklöcher, Querbohrungen und verwickelte Innengeometrien scheiden aus.

Almen-Streifen sind dünne Stahlplättchen, die man nur auf einer Seite strahlt. Weil dort Druckeigenspannung entsteht, krümmt sich der Streifen, und die gemessene Pfeilhöhe gibt die Strahlintensität an. Geschrieben wird das so: „10A“ bedeutet zehn Tausendstel Zoll Pfeilhöhe auf einem Streifen vom Typ A. So lässt sich das Strahlen von Los zu Los wiederholen. In der Luftfahrt wird eine genaue Intensität vorgeschrieben.

Kugelstrahlen kostet je nach Größe und Komplexität 5 bis 30 USD pro Teil. Es ist ein gut eingeführtes Industrieverfahren: In der automatisierten Anlage und in großen Stückzahlen ist es sehr günstig, während das von Hand ausgeführte Strahlen in der Luftfahrt wegen Prüfung und Dokumentation teuer wird. Glattwalzen kostet 10 bis 50 USD pro Teil, verlangt Sondermaschinen und geschulte Bediener und ist nicht überall zu bekommen. Für schwingbeanspruchte Teile in großer Stückzahl ist das Kugelstrahlen meist wirtschaftlicher.

Ja, und so erzielt man die größte Wirkung. Die Folge lautet: CNC-Bearbeitung → Kugelstrahlen, das die Eigenspannung erzeugt → Glattwalzen, das die Oberfläche glättet, ohne diese Spannung zu verlieren. Angewandt wird das bei hochwertigen, schwingbeanspruchten Teilen. Es kostet mehr, vereint aber beide Vorteile. Typisch sind rotierende Wellen in der Luftfahrt und hochwertige Hydraulikbauteile. Schreiben Sie es nur vor, wenn ein einzelnes Verfahren nicht ausreicht.