Oberflächenbehandlung
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Polieren
Unter Polieren versteht man ein maschinelles oder per Hand durchgeführtes Verfahren, um die Oberfläche eines Werkstückes zu glätten. Es werden die Rauhigkeitsspitzen der Oberfläche entfernt oder geebnet. Es entsteht ein minimaler Werkstoffabtrag. Die Oberfläche eines polierten Werkstückes wird optisch glänzend.
Nach DIN 8589 ist Polieren kein eigenständiges Fertigungsverfahren, sondern wird nur in Verbindung mit anderen Verfahren wie Polierläppen, Polierhonen oder elektrolytischem Polieren benutzt.
Elektropolieren
Man zählt Elektropolieren zu den abtragenden Fertigungsverfahren. Mittels Gleichstroms und eines Elektrolyts, das dem behandelnden Werkstoff entsprechen muss, werden von der Oberfläche eines Werkstückes die Erhebungen oder Metallspitzen abgetragen. Die Werkstoffe werden an der Anode angeschlossen. Beim Galvanisieren kommen die Werkstücke an die Kathode. Die Elektrolyte sind oftmals Gemische diverser Säuren. Elektrolyte zählen zu den Gefahrenstoffen. Verwendung findet Elektropolieren bei Edelstählen und Aluminiumlegierungen.
Das Plasmapolieren ähnelt dem Verfahren des elektrolytischen Polierens, arbeitet jedoch mit als ökologisch unbedenklich geltenden Salzlösungen. Der Unterschied besteht in der wesentlich höheren Spannung, die zu einem Plasmafilm um das Werkstück führt.
Gleitschleifen
Das Scheuern, auch Gleitschleifen oder Trowalisieren genannt, ist das in der Federnindustrie am häufigsten eingesetzten Verfahren zum Entgraten. Bei diesem Verfahren werden die Federn in einem Behälter, gefüllt mit einem Gemisch aus Flüssigkeit (Wasser mit Zusätzen) und Schleifkörpern (je nach Federngröße unterschiedlich große Steine) durch ständige Vibration des Behälters aneinander gescheuert, bis die scharfen Kanten „abge- tragen“ sind. Scheuern kann auch ohne Zusatzmittel erfolgen.
Das Gleitschleifen ist in der DIN 8589 festgehalten. Fliehkraft-Gleitschleifen
Das Fliehkraft-Entgraten ist ein ähnliches Verfahren wie das Scheuern, hier jedoch werden die Teile mit dem Gemisch durch eine schnelle, drehende Bewegung des Behälters aneinander gescheuert. In der Regel eignen sich insbesondere feine, kleine Federn für dieses Verfahren.
Wasserstoffversprödung
Bei der Oberflächenveredlung kann eine Wasserstoffversprödung auftreten. Sowohl während des Beizvorgan- ges als auch bei der Oberflächenveredlung tritt die Wasserstoffversprödung auf. Damit eine gute Bindung zwischen dem Produkt, hier Feder, und der Auflage hergestellt werden kann, muss die Oberfläche des zu behandelnden Teiles metallisch rein (frei von Zunder, Ölen und Ziehmitteln) sein. Dies geschieht durch Beizen.
Zum Beizen werden entweder säurehaltige oder alkalische Lösungen verwendet. Bei Federn ist es besser alka- lische Lösungen zu verwenden, da diese nicht so aggressiv wirken.
Wichtig zu wissen ist, je härter der Stahl, desto leichter kann der Wasserstoff in das Stahlgefüge eindringen und damit eine Versprödung hervorrufen. Hierbei spielen der Säuregehalt und die Beizzeit eine wichtige Rolle. Veraltete Bäder neigen schneller dazu, eine Wasserstoffversprödung herbeizuführen als frisch (neu) ange- setzte. Nach der Oberflächenreinigung muss das Werkstück gespült werden, um alle Beizrückstände zu ent- fernen. Um den Wasserstoff aus dem Stahlgefüge herauszubekommen, sollte die Feder sofort einer Wärme- behandlung von ca. 200 °C unterzogen werden.
Durch Kugelstrahlen kann man Beizen von sehr schwierigen Federn vielleicht ersetzen. Dabei muss beachtet werden, dass auf der Oberfläche des Federkörpers noch feinste Partikel des Strahlgutes anhaften. Auch diese müssen entfernt werden. Strahlzeit und Strahlmittel müssen zu dem zu strahlenden Gut passen. Dies sollte man durch Versuche ermitteln. (Der Wärmebehandlungsprozess sollte nicht vergessen und einkalkuliert wer- den.)
Anschließend beginnt der Oberflächenvergütungsprozess (verzinken, vernickeln, vergolden oder versilbern). Auch während der Oberflächenveredelung kann in eine Feder Wasserstoff eindringen, aber wesentlich weni- ger als während des Beizprozesses. Es empfiehlt sich ebenfalls eine anschließende Wärmebehandlung durch- zuführen.
Nach der Veredelung sollte bei Federn eine Passsivierung der Oberfläche stattfinden. Diese sollte
Chrom (VI)- frei sein (EU-Regelungen sind hier zu beachten). Chrom (VI)-oxhaltige Passivierungsschichten sind hochgradig giftig. Neue Verfahren der Dickschichtpassivierung von Zinkschichten verbinden die Vorteile der Chrom (VI)-Freiheit und führen zudem zu einer guten Korrosionsbeständigkeit.
Weitergehende Informationen über Wasserstoffversprödung sind zu finden in der Dissertation von Dr.-Ing. Christian Kraus (Technische Universität Darmstadt, Institut für Werkstoffkunde.
