30.04.2019

Hochfeste Stahloberflächen mit Funkenerosion aufrauen

Bei vielen Anwendungen aus dem Triebwerk- oder Werkzeugbau ist die Festigkeit des Materials das entscheidende Kriterium. Doch je härter das Material, desto schwerer seine Bearbeitung. Dennoch wird meist Stahl verwendet. Es ist trotz seiner hohen Festigkeit einer der vielseitigsten Konstruktionswerkstoffe und unbegrenzt wieder zu verwerten.

EDT-Verfahren und Funkenerosion

Um Stahl oder Metalloberflächen mit definierten Oberflächentexturen zu versehen, wird häufig die Funkenerosion verwendet. Dieses Verfahren wird auch Electro Discharge Texturing-Verfahren oder kurz EDT-Verfahren genannt. „In der Regel wird das zu bearbeitende, elektrisch leitende Werkstück (häufig Metalle) in einer nicht leitenden Flüssigkeit (Dielektrikum), meist deionisiertes Wasser oder spezielles Öl, bearbeitet. Dazu wird ein ebenfalls elektrisch leitendes Werkzeug in die Nähe des Werkstoffes gebracht, welches gegenüber dem Werkstück eine negative elektrische Spannung (typ. 40 bis 150 V) hat. Dadurch kommt es zu zahlreichen kleinen Entladungen zwischen Werkzeug und Werkstück. Dies führt zu immer wiederkehrenden Funken, die vorrangig vom Werkstück Material abtragen.“(wikipedia.org) Diese Materialabtragung raut das Material auf.

Dieses Aufrauverfahren wird z.B. bei folgenden Bauteilen angewendet:

·         Zylinderoberflächen im Automobilbereich,

·         Ätzmatrizen für die Prägung von Kunststoffoberflächen oder Münzen

·         Strukturierung der Oberflächen von Blechen oder Walzen

Im Gegensatz zum herkömmlichen Aufrauverfahren bspw. mit einem Schleuderrad (Strahlkorn) resultiert das EDT-Verfahren in einer raueren Oberfläche mit einer höheren Spitzenanzahl.

Ein geringfügiger Nachteil ist, dass die Oberfläche aufgrund der höheren Spitzenanzahl zur Aufnahme von Schmutz- und Fremdpartikeln neigt. Diese können wiederum in einem Reinigungsverfahren entfernt werden. Dabei werden die Partikel durch leichtes Überbürsten mit der Walzenbürstmaschine bereinigt, wobei auch die Rauheitsspitzen leicht abgeschliffen werden. (wikipedia.org)

Analyse mechanischer und funktioneller Eigenschaften mit moderner Oberflächenmesstechnik

Mit modernen Oberflächenmessgeräten werden solche Strukturen quantitativ vermessen, um Rauheit, Textur und Morphologie der Oberfläche zu bestimmen. Die gewünschte Prozesssicherheit wird garantiert, indem die Messung bereits im Herstellungsprozess durchgeführt wird.

Durch die Analyse der dreidimensionalen Größen Rauheit, Struktur und Traglastkurve können die mechanischen und funktionellen Eigenschaften einer solchen Struktur schon im Produktionsprozess permanent optimiert werden. Ein Anwendungsfall hierfür sind Umlenkrollen. Aber auch der Verschmutzungs-, bzw. der Reinigungsgrad der eingesetzten Stahloberflächen wird so kontrolliert.

Letztendlich können auch der Verschleiß oder die Zerstörung von strukturierten Funktionsoberflächen im Einsatz quantifiziert werden. So kann neben kalkulierbarem Verschleiß auch ein unvorhergesehener Schadensfall die Oberfläche zerstören, z.B. durch Einfluss von Fremdmaterialien während des Einsatzes. Auch hier lassen sich durch Auswertung der Rauheit, der Strukturhöhen und der Profile die Störungen exakt quantifizieren. So können u.a. kritische Grenzwerte für die Funktion von Bauteilen gefunden werden.

Die MicroProf®-Serie von FRT

Für die oben genannten Anwendungen werden verschiedene Sensoren und Messgeräte der MicroProf®-Serie eingesetzt. Die Auswahl richtet sich nach dem Kundenbedarf, je nachdem wo die Messung stattfinden soll, ob im Labor, prozessbegleitend oder in der Produktionslinie. Die Ergebnisse werden komplett in die übliche Dokumentation und Rückführbarkeit im Rahmen der Qualitätssicherung eingebunden.

Die Messgeräte der MicroProf®-Serie bieten die Option der beidseitigen Probenprüfung. Dies ermöglicht die gleichzeitige Messung der Ober- und Unterseite der Probe und sowie die Bestimmung der Probendicke. Somit ist Bestimmung der Gesamtdickenvariation (TTV) der Probe zusammen mit Oberflächenparametern, z.B. Rauheit und Ebenheit beider Seiten möglich.

Die Vorteile optischer Messungen

Ein weiteres großes Plus der optischen Oberflächenmesstechnik, ist ihre kurze Messdauer. Messungen können mit optischen Sensoren in wenigen Minuten durchgeführt werden. Schließlich ist die optische Messung zerstörungsfrei und berührungslos und kann vollautomatisiert in Produktionsabläufe integriert werden.

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