Sandstrahl-Oxidation Aluminium 6061 Bauteil-Prototyp

1 Forschungsmethode

1.1 Gestaltungskonzept

Die Prototypenentwicklung verwendet eine systematische Bewertung der Oberflächenbehandlungseffekte. Aluminium-6061-Proben wurden mit identischen Abmessungen (50×50×5 mm) und gleichen Ausgangsbedingungen der Bearbeitung hergestellt, um Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Die Forschung konzentrierte sich darauf, die Wechselwirkung zwischen mechanischem Strahlen und chemischer Oxidation zu quantifizieren.

1.2 Datenquellen und Materialien

Experimentelle Daten wurden aus laborgesteuerten Behandlungen gewonnen. Für das Sandstrahlen wurden hochreine Aluminiumoxid-Partikel (50–150 μm) verwendet. Die Oxidation erfolgte in einem befeuchteten Ofen bei 120 °C ± 2 °C. Die Oberflächenanalyse wurde mittels REM (Hitachi SU5000) und 3D-optischer Profilometrie (Bruker Contour GT) durchgeführt. Für die Härteprüfungen kam ein Vickers-Mikrohärteprüfgerät mit einer Last von 500 g zum Einsatz. Die Korrosionsbeständigkeit wurde gemäß ASTM B117 Salzsprühnebel-Standard über 48 Stunden bewertet.

1.3 Experimentelles Verfahren

1. Oberflächenvorbereitung : Proben mit Aceton entfettet und getrocknet.

2. Sandstrahlen : Partikelgröße (50, 100, 150 μm), Druck (0,3–0,7 MPa) und Einwirkdauer (30–120 s) variiert.

3. Oxidation : In kontrollierter Umgebung (120 °C, 50 % relative Luftfeuchtigkeit) für 1–3 Stunden erhitzt.

4. Analyse : REM-Aufnahmen mit 1000-facher Vergrößerung angefertigt; Rauheit an fünf Stellen pro Probe gemessen. Härte an drei Positionen bestimmt; Korrosionsbeständigkeit als Fläche der Lochkorrosion über die Zeit bewertet.

2 Ergebnisse und Analyse

2.1 Oberflächenmorphologie

REM-Aufnahmen (Abbildung 1) zeigen, dass mittelgroße Partikel (100 μm) gleichmäßige Mikroeindrücke erzeugen, wodurch eine konsistente Oxidschichtbildung gefördert wird. Kleinere Partikel erzeugen feinere, aber ungleichmäßige Vertiefungen, während größere Partikel tiefe, unregelmäßige Unebenheiten erzeugen.

Abbildung 1. REM-Aufnahmen von sandgestrahlten Aluminium 6061-Oberflächen (1000×)

2.2 Rauheits- und Härteanalyse

Die Ergebnisse zeigen eine 15 %ige Verringerung der Spitze-Tal-Oberflächenrauheit bei Proben, die mit 100 μm großen Partikeln behandelt wurden. Die Härtemessungen weisen im Vergleich zu unbehandelten Proben eine durchschnittliche Zunahme um 12 % auf, was auf eine verbesserte Verschleißfestigkeit hindeutet.

2.3 Korrosionsbeständigkeit

Salzsprühnebeltests zeigen bei sandgestrahlten und oxidierten Proben im Vergleich zu unbehandelten Kontrollproben eine 20 %ige Verringerung der Oberflächenanfressung. Diese Verbesserung steht im Einklang mit der Bildung einer gleichmäßigen Oxidschicht.

3 Diskussion

3.1 Mechanismus-Interpretation

Das Sandstrahlen vergrößert die Oberfläche und erzeugt mikroskopisch kleine Vertiefungen, die die Haftung der Oxidschicht fördern. Die Oxidation bei kontrollierter Temperatur begünstigt die Bildung eines gleichmäßigen, dichten Oxidfilms. Die Kombination aus mechanischer Rauhigung und chemischer Oxidation trägt zu gleichzeitigen Verbesserungen von Härte und Korrosionsbeständigkeit bei.

3.2 Grenzen

Die Studie beschränkt sich auf laborübliche Proben; die Ergebnisse können bei größeren industriellen Bauteilen abweichen. Die Auswahl der Partikelgröße beschränkt sich auf Aluminiumoxid; andere Strahlmittel könnten unterschiedliche Oberflächenstrukturen erzeugen.

3.3 Praktische Implikationen

Die optimierten Parameter für das Sandstrahl-Oxidationsverfahren liefern konkrete Handlungsanleitungen für die Herstellung von Prototypen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau. Die industrielle Anwendung kann die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Bauteilen verbessern, ohne umfangreiche Nachbearbeitungsschritte zu erfordern.

4 Fazit

Das Sandstrahlen mit 100 μm großen Aluminiumoxid-Partikeln, gefolgt von einer Oxidation bei 120 °C für 2 Stunden, verbessert signifikant die Oberflächengleichmäßigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit von Aluminium 6061-Prototypen. Die Ergebnisse leiten die Auswahl der Oberflächenbehandlung für Hochleistungskomponenten ein und weisen auf Möglichkeiten zur Skalierung für die industrielle Produktion hin. Weitere Studien könnten alternative Strahlmedien und verlängerte Oxidationsprotokolle untersuchen.

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Wir sind ein in Shenzhen, China ansässiges Werk mit 20 Jahren reicher Erfahrung und einer Fläche von 6000 Quadratmetern. Wir verfügen über vollständige Einrichtungen, einschließlich 3D-Qualitätsprüfungsausrüstung, ERP-System und 40 Maschinen. Falls erforderlich, können wir Ihnen Materialzertifikate, Qualitätsprüfberichte und andere Berichte zur Verfügung stellen.

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Natürlich ist die Gebühr für das Muster erforderlich. Falls möglich, wird sie während der Serienproduktion zurückerstattet

5. Was ist der Liefertermin?

In der Regel dauert das Muster 1-2 Wochen und die Serienproduktion 3-4 Wochen

6. Wie kontrollieren Sie die Qualität?

(1) Materialprüfung - Überprüfung der Materialoberflächen und der ungefähren Maße.

(2) Erstprüfung der Produktion - Sicherstellung kritischer Maße im Massenproduktionsprozess.

(3) Stichprobenprüfung - Überprüfung der Qualität vor der Lagerlieferung.

(4) Vorverschiffungsprüfung - 100%ige Prüfung durch den Qualitätskontrolleur vor der Verschiffung.

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