Kugelstrahlen ist der vermutlich bekannteste Prozess zur mechanischen Oberflächenbearbeitung. Wie bei den alternativen Verfahren Glattwalzen, Festwalzen oder maschinelles Oberflächenhämmern werden auch durch diesen Prozess die Oberflächen- und Randzoneneigenschaften gezielt eingestellt. Anders als beim Glatt- oder Festwalzen handelt es sich beim Kugelstrahlen allerdings um einen geometrisch unbestimmten Prozess. Die Analogie hierzu aus der Zerspanung wäre das Schleifen gegenüber dem Drehen oder Fräsen, wo der direkte Schneideneingriff eben geometrisch bestimmt (Drehen, Fräsen) oder unbestimmt (Schleifen) ist.
Grundsätzlich werden beim Kugelstrahlen kleine Körper unterschiedlicher Form und Größe, sowie aus unterschiedlichen Materialien beschleunigt und auf die Oberfläche geschossen, z. B. mittels Druckluft. Beim Auftreffen des sogenannten Strahlgutes wird die Oberfläche beeinflusst. Dies kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen, weshalb auch zwischen dem Verfestigungsstrahlen, dem Reinigungsstrahlen, dem Glättstrahlen oder auch dem Formstrahlen unterschieden wird.
Je nach Zielstellung werden unterschiedliche Strahlgute und Prozessparameter definiert. Das Ziel des Verfestigungsstrahlens ist es, Druckeigenspannungen in die Oberfläche einzubringen und dadurch eine Verfestigung des Bauteils zu erreichen. Wie auch beim Festwalzen kann man dem Bauteil allerdings nicht ansehen, ob die Bearbeitung mit den richtigen Parametern erfolgt ist und somit die gewünschte Lebensdauersteigerung erreicht wurde. Es kommt demnach beim Kugelstrahlen auch auf eine exakte Einstellung und Dokumentation der Prozessparameter an. Für das Verfestigungsstrahlen wird üblicherweise ein rundes Strahlgut mit Durchmessern zwischen 0,2 bis 3 mm verwendet. Das Strahlgut besteht üblicherweise aus Stahl, Keramik oder Glas, und je nach Werkstoff sind die Durchmesserbereiche leicht abweichend. Anders als beim Festwalzen, wird die Oberfläche beim Kugelstrahlen meist rauer, da sich die plastisch deformierten Oberflächenbereiche auf der Oberfläche abzeichnen und dies nicht genau gesteuert werden kann.
Beim Glättstrahlen hingegen wird die Oberfläche durch das Strahlgut definiert geglättet. Hierzu wird ebenfalls ein rundes Strahlgut oder aber auch gebrochene Strahlkörner aus Aluminium, Keramik oder Glass verwendet. Treffen beim Glätt- oder Verfestigungsstrahlen die Strahlkörner auf die Oberfläche, kommt es zu einem lokalen Eindrücken des Strahlkornes in die Oberfläche. Durch die auftretenden Spannungen fließt der Werkstoff lokal an der Oberfläche und es kommt zu einer Beeinflussung der Randzone. Je nach Parametern und Strahlgut wird die Oberflächenrauheit reduziert oder auch vergrößert. In jedem Fall kommt es aber zu einem Einbringen von Druckeigenspannungen, einer gesteigerten Härte und einer Kaltverfestigung.
Für das Kugelstrahlen sind spezielle Anlagen notwendig, um das Strahlgut zu beschleunigen und auch wieder aufzubereiten. Zusätzlich müssen die Bauteile nach dem Prozess gereinigt werden, um eine Beeinflussung durch zurückbleibendes Strahlgut zu vermeiden. Aufgrund der Zugänglichkeit ist das Kugelstrahlen gerade für Bauteile mit einer komplexen Geometrie gut geeignet.
