Zunder entfernen: Effiziente Verfahren für Stahl- und Eisenoberflächen
Sauerstoff und Wärme lassen Zunder entstehen
Wird Stahl oder Eisen erwärmt, entsteht durch den Kontakt mit Sauerstoff Zunder. Dieser muss entfernt werden, um eine effektive Weiterverarbeitung des Produktes zu gewährleisten.
Zunder bildet sich hauptsächlich bei Umformprozessen wie dem Walzen oder Schmieden im Hochofen, aber auch bei Wärmebehandlungen und Härteprozessen, die Metalloberflächen / Stahloberflächen widerstandsfähiger machen sollen.
Um bei der weiteren Verarbeitung (Lackieren / mechanische Bearbeitung) Oberflächendefekte zu vermeiden, muss sämtlicher Zunder zuvor vom Material entfernt werden. Um diesen Zustand zu erreichen, stehen mechanische, chemische und elektrochemische Verfahren (elektrochemisches Entzundern) zur Verfügung.
Eine Sonderform ist der Schweißzunder, der ein Nebenprodukt des Schweißprozesses ist. Dieser muss auch vor Beschichtungen komplett entfernt werden.
Entzundern Verfahren:
Welche mechanischen und chemischen Methoden gibt es?
Entzundern mittels Strahltechnik: Besondere Anforderungen an die Anlagentechnik
Besonders effektiv lässt sich Zunder mittels Strahltechnik im Schleuderrad- bzw. Turbinenstrahlverfahren entfernen. Denn Zunderschichten weisen in der Regel eine hohe Härte auf und erfordern eine hohe Durchschlagskraft der einzelnen Strahlkörner. Diese wird benötigt, um eine reine Stahloberfläche nach dem Strahlen zu erzielen.
In großen Walzwerken werden Stahlbleche, Bleche aus Edelstahl oder Rohstahl häufig direkt nach ihrer Herstellung mithilfe von Strahlanlagen entzundert und anschließend mit einem Korrosionsschutz ausgestattet. So werden die Bleche dann an den Endkunden weitergeliefert. Neben den Walzwerken gehören die Stahlerzeugungsbranche, Schmiedebetriebe oder Härtereien zu den klassischen Anwendern im Bereich Entzundern.
Je nach Klassifizierung haftet Zunder unterschiedlich stark an den verschiedenen Werkstoffen. Vergleichsweise einfach entfernen lässt sich Trockenzunder, welcher auf Kohlenstoffstählen entsteht. Um jedoch etwa Klebezunder zu entfernen, der eine dünne und in sich geschlossene, sehr stark haftende Zunderschicht ausbildet, muss im Fall einer Bearbeitung mittels Strahlanlage lange und intensiv mit sehr hoher Strahlmittelgeschwindigkeit gestrahlt werden. Auch an die Anlagentechnik stellt dieser Rückstand besondere Anforderungen: Gelangt abgestrahlter Zunder in den Strahlmittelkreislauf, wirkt er wie Schleifpapier. Das führt zu einem extrem schnellen Verschleiß der Turbinenschaufeln und im schlimmsten Fall zu einer Beschädigung der Werkstücke. Deshalb müssen Strahlanlagen zum Entzundern über eine extrem zuverlässige Strahlmittelaufbereitung mit effektiver Windsichtung verfügen.
Eine Sonderform des Entzunderns ist das Nassstrahlentzundern von Edelstahlkomponenten, welches „Pure Finish“ genannt wird. Durch dieses Verfahren werden insbesondere Oberflächen für die Lebensmittelerzeugungsindustrie bearbeitet.
Entzundern mittels Gleitschlifftechnik: Für klein- und mittelgroße Teile die effektivste Bearbeitung großer Werkstückmengen
Außerhalb von großen Walzwerken und Gießereien mit ihren riesigen Werkstücken kann auch die Gleitschlifftechnik die erste Wahl zum Entzundern von Rohstahl sein. Auch Werkstücke nach der Wärmebehandlung, besonders wenn es sich dabei um größere Stückzahlen handelt, können besonders wirtschaftlich in Gleitschliffanlagen entzundert oder schlicht von Verfärbungen (Oxiden) befreit werden. Die Verfahrenstechniken eignen sich besonders gut, wenn die Oberflächenverunreinigungen (Oxide, Zunderschicht, Beläge) nicht zu stark an den Oberflächen der Werkstücke haften. Ein weiterer Vorteil, der beim Gleitschleifen allgegenwärtig ist, ist die Möglichkeit, dass bei diesem Verfahren mehrere Prozessschritte völlig automatisiert programmgesteuert ablaufen.
So können Teile in speziell modifizierten Gleitschliffanlagen etwa gleichzeitig gereinigt, entzundert und poliert werden. Verrunden, Schleifen, Glätten und Polieren lassen sich ebenso nach Erfordernissen kombiniert abbilden. Bei diversen Anwendungen ist selbst die Bearbeitung „Teil gegen Teil“ – ohne Schleif- / Polierkörper sehr erfolgreich. Sogar in hülsenförmigen Innenbereichen kann gereinigt und gebeizt werden. Ein weiteres Entscheidungskriterium ist das gewünschte Oberflächenergebnis: Beim Gleitschleifen lassen sich, wenn gewünscht, relativ glatte Oberflächen erzielen, während beim Entzundern mittels Strahltechnik das Endergebnis eher eine raue, sehr homogene Oberfläche ist. Entscheidend ist auch die Frage, wie gut sich die Anlage in die Produktionslinie integrieren lässt und wie das Werkstück nach dem Entzundern weiterverarbeitet werden soll.
Chemisches und elektrochemisches Entzundern
Neben den mechanischen Verfahren zum Entzundern, zu denen neben dem Strahlen und Gleitschleifen noch das manuelle Entzundern (häufig mittels Keramik-Schleiflamellen) sowie die Bearbeitung in einem Zunderwäscher zählt, stehen auch chemische Verfahren zur Verfügung. Beim chemischen Entzundern, meist durch Beizen, wird das Bauteil in ein Bad getaucht und die Zunderschicht darin mit Säuren wie Salz- oder Schwefelsäure gelöst.
Dabei reagiert die Säure mit den Eisenoxiden und entfernt die feste, spröde Schicht von der Metalloberfläche. Dieser Effekt kann durch das Hinzugeben von Strom verstärkt werden.
Das Verfahren ist ein besonders effektiver Weg, wenn komplexe Geometrien und schwer zugängliche Stellen entzundert werden sollen. Ein Nachteil ist, dass Säurereste sorgfältig entfernt werden müssen, um Korrosion zu vermeiden. Zudem entstehen gesundheitsschädliche Dämpfe und umweltbelastende Abwässer. Außerdem kann das Grundmaterial bei unsachgemäßer Behandlung angegriffen werden.
Was müssen Sie über das Entzundern wissen?
Häufige Fragen im Überblick.
Was ist Zunder und wie entsteht er?
Chemisch betrachtet ist Zunder ein Oxid oder eine Mischung von Oxiden, die sich auf der Oberfläche von Eisen oder Stahl bilden, wenn das Metall bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff reagiert. Er besteht hauptsächlich aus einer Mischung verschiedener Eisenoxide. Dazu gehören Wüstit (FeO), das Eisen(II)-oxid, Magnetit (Fe₃O₄), ein Eisen(II,III)-oxid, sowie Hämatit (Fe₂O₃), das Eisen(III)-oxid. Diese Oxidschichten entstehen bei hohen Temperaturen, haften fest auf der Metalloberfläche und bilden eine dichte, harte Schicht, die sich nur schwer mechanisch entfernen lässt.
Was ist der Unterschied zwischen Zunder und Rost?
Zunder und Rost sind beide Oxidationsprodukte von Eisen, unterscheiden sich jedoch wesentlich in ihrer Entstehung und Eigenschaften. Während Rost zum Beispiel bei normalen Temperaturen und in Anwesenheit von Wasser entsteht, bildet sich Zunder vor allem bei hohen Temperaturen, meist ohne Wasserbeteiligung. Zunder haftet fest auf der Metalloberfläche und bildet eine dichte, harte Schicht, während Rost lediglich lose aufliegt, das Material porös macht und die Korrosion kontinuierlich vorantreibt.
Was ist der Unterschied zwischen Zunder und Abbrand?
Zunder bezeichnet die Oxidschicht, die bei hohen Temperaturen auf der Metalloberfläche entsteht, während die Bezeichnung Abbrand den Materialverlust angibt, der dabei durch Oxidation, Verbrennen oder Verschlacken entsteht. Bei der Stahlherstellung können solche Verluste bis zu 4 % des Ausgangsgewichts betragen. Je nach Entstehungsprozess wird Zunder auch als Hammerschlag, Glühspan, Schmiedesinter oder Walzhaut bezeichnet.
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