Januar 22, 2025

In der industriellen Oberflächenbehandlung und bei Schleifprozessen sind Yttriumoxid-stabilisierte Zirkoniumdioxidkugeln und Glasperlen zwei gängige Medien. Beide haben Funktionen wie Reinigen, Entgraten und Verfestigen, aber in der Praxis ersetzen Zirkoniumdioxidkugeln aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften nach und nach die Glasperlen und werden in vielen Bereichen zum bevorzugten Medium.

Yttriumoxid-stabilisierte Zirkoniumdioxid-Kugeln eignen sich aufgrund ihrer hohen Härte, hohen Dichte und chemischen Stabilität für eine Vielzahl von Materialien, insbesondere für Werkstücke mit hoher Härte oder extrem hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität:

1. Hohe Härte Metalle:

• Rostfreier Stahl: Entfernen Sie Oxidschichten, Flecken oder Grate von der Oberfläche und erzielen Sie dabei einen matten Effekt, ohne die Festigkeit und das Finish des Werkstücks zu beeinträchtigen.
• Titanlegierung: Präzise Verstärkung von Teilen aus Titanlegierungen, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, um die Ermüdungsfestigkeit und Haltbarkeit zu verbessern.

2. Keramiken: Zirkonoxidkugeln eignen sich für die Endbearbeitung keramischer Erzeugnisse zur Verbesserung der Oberflächenglätte und der Verschleißfestigkeit. Sie werden auch in elektronischen Bauteilen und medizinischen Geräten verwendet.

Aufgrund ihrer begrenzten physikalischen Eigenschaften sind Glasperlen nicht für die Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit hoher Härte geeignet:

1. Aluminium und Aluminiumlegierungen: Glasperlen eignen sich gut zur Reinigung von Oxidschichten und Beschichtungen, können aber nicht tief in die Oberfläche eindringen, um diese zu verfestigen.
2. Kupfer und Messing: Glasperlen können diese Metalle dekontaminieren und polieren, ohne den Glanz des Werkstücks zu beschädigen.
3. Weiche Kunststoffe: Glasperlen können die Oberflächendekoration vervollständigen, ohne die Oberfläche von weichen Kunststoffen zu beschädigen, aber ihre Reinigungswirkung ist nicht so gut wie die von Zirkonoxidperlen.

• Höhere Härte

Zirkonoxidkugeln haben eine Mohshärte von bis zu 9, wodurch hartnäckiger Schmutz und Oberflächenverunreinigungen leichter entfernt werden können als mit 6-7 Glasperlen. Insbesondere bei hochharten Metallen können Zirkonoxidkugeln eine gründlichere und gleichmäßigere Reinigungswirkung erzielen.

• Gleichmäßiger Glanz und gleichmäßige Textur

Zirkoniumoxidkugeln haben eine glatte, glänzende Oberfläche, was beim Sandstrahlen sehr wichtig ist. Denn je glatter die Oberfläche des Mediums ist, desto gleichmäßiger ist die Reibung mit dem Werkstück und desto weniger Verschleiß entsteht. Daher können Zirkoniumdioxidkugeln eine feinere und glattere Textur auf der Oberfläche des Werkstücks erzielen und so Rauheit und Defekte reduzieren. Außerdem kann die glatte kugelförmige Oberfläche nach dem Sandstrahlen einen besseren Spiegeleffekt erzeugen, während die raue kugelförmige Oberfläche eine ungleichmäßige Oberflächenreflexion verursacht, was die Qualität des Gesamterscheinungsbildes beeinträchtigt.

Die nachstehende Abbildung zeigt zum Beispiel links die Wirkung des Sandstrahlens von Glas mit 80 Maschen und rechts die Wirkung des Strahlens von Zirkoniumdioxidperlen. Die beiden Farben sind unterschiedlich. Der Glassand ist dunkel und hat keinen Glanz. Die Farbe der Zirkoniumoxidkugeln ist hell, nämlich silberweiß - die ursprüngliche Grundfarbe des Stahlblechs.

• Höhere Lebensdauer

Zirkonoxidkugeln brechen aufgrund ihrer ausgezeichneten Bruchfestigkeit beim Aufprall nicht so leicht und können selbst bei hochintensiven Sandstrahlverfahren viele Male wiederverwendet werden. Dies gewährleistet nicht nur eine gleichbleibende Strahlwirkung, sondern verringert auch die Häufigkeit des Strahlmittelwechsels erheblich und senkt die Produktionskosten.

• Physikalische Gründe für Zerbrechlichkeit

Die Sprödigkeit von Glasperlen ist auf ihre innere amorphe Struktur zurückzuführen. Glasmaterialien fehlt die Gleitebene in der Kristallstruktur. Wenn äußere Kräfte auf sie einwirken, können sie Spannungen nicht wirksam ableiten und neigen bei einem energiereichen Aufprall zum Bruch, was wiederum die Oberfläche des Werkstücks beschädigt. Im Gegensatz dazu kann die dichte Kristallstruktur von Zirkoniumoxidkugeln äußere Kräfte besser aufnehmen und verteilen, so dass ein Bruch vermieden wird.

• Unzureichende Härte und Haltbarkeit

Glasperlen haben eine geringe Härte und können keine hochharten Metalloberflächen effektiv bearbeiten. Außerdem ist die Oberflächenstruktur nach dem Sandstrahlen aufgrund der schnellen Abnutzung der Partikelform und -größe während des Gebrauchs nicht einheitlich und hinterlässt leicht sichtbare Spuren.

• Hohe Effizienz der Energieübertragung

Die Dichte von Zirkoniumoxidkugeln beträgt bis zu 6 g/cm³ und ist damit mehr als doppelt so hoch wie die von Glasperlen (2,4-2,6 g/cm³). Während des Schleifprozesses ist die Aufprallenergie pro Volumeneinheit höher, und hochintensive Entgratungs- und Oberflächenbearbeitungsaufgaben können in kurzer Zeit erledigt werden.

• Lange Lebensdauer

Zirkonoxidkugeln bestehen hauptsächlich aus Zirkonoxid und Yttriumoxid und haben eine gute Bruchzähigkeit, einen hohen Elastizitätsmodul, einen linearen Ausdehnungskoeffizienten, der dem von Metall ähnelt, und eine hervorragende Verschleißfestigkeit, die etwa 20 Mal so hoch ist wie die von Glasperlen. Das bedeutet, dass Zirkoniumdioxidkugeln im kontinuierlichen Mahlprozess nicht nur effizient mahlen, sondern auch nicht brechen, wodurch die Häufigkeit des Medienwechsels erheblich reduziert und die Produktionseffizienz verbessert wird.

• Anpassungsfähigkeit an hochviskose und harte Materialien

Bei Materialien mit hoher Viskosität oder Härte (z. B. keramische Pulver oder elektronische Schlämme) zeichnen sich Zirkoniumoxidkugeln durch ihre Stabilität und Haltbarkeit aus. Glasperlen versagen unter ähnlichen Bedingungen häufig aufgrund von Rissen oder übermäßigem Oberflächenverschleiß.

• Geringe Schleifleistung

Aufgrund ihrer geringen Dichte ist die Schlagkraft von Glaskugeln während des Mahlvorgangs unzureichend, was es schwierig macht, den industriellen Anforderungen an eine hohe Verarbeitungseffizienz gerecht zu werden.

• Fragilität führt zu häufigerem Austausch

Die Zerbrechlichkeit von Glasperlen verringert nicht nur die Konsistenz der Mahlwirkung, sondern erfordert auch einen häufigen Austausch, was die Wartungskosten und Ausfallzeiten erhöht.

Insgesamt sind Yttriumoxid-stabilisierte Zirkoniumdioxid-Perlen aufgrund ihres breiteren Anwendungsbereichs, ihrer hohen Härte, glatten Oberfläche, hohen Dichte und Langlebigkeit den Glasperlen in Bezug auf Sandstrahleffekt und Schleifeffizienz überlegen. Aufgrund ihrer hervorragenden Fähigkeit zur Oberflächenbehandlung und ihrer wirtschaftlichen Vorteile sind sie die ideale Wahl, um Glasperlen zu ersetzen, insbesondere bei industriellen Anwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen, wie z. B. bei der Oberflächenverfestigung von rostfreiem Stahl, der Reinigung von Präzisionsteilen und dem Entgraten von hochharten Materialien.