Glätten Prozesssichere Feinbearbeitung harter Verschleißschutzschichten

Müssen Bauteiloberflächen mit einer Härte von über 60 HRC geglättet werden, ist das ein Fall für Diamantwerkzeuge. Damit erreicht man auf Teilen mit thermisch gespritzten Verschleißschutzschichten eine deutlich reduzierte Rauheit und eine erhöhte Randzonenfestigkeit. Das bestätigen wissenschaftliche Untersuchungen.

Anbieter zum Thema

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

AXA Entwicklungs- und Maschinenbau GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Baublies AG

Das Glätten mit Diamantwerkzeugen ist ein noch recht junger Prozess zum Ebnen und Verfestigen von Bauteiloberflächen. Die Vorteile, die bei der Oberflächenfeinbearbeitung von Außen- und Innenkonturen erreicht werden, offenbaren ein großes Anwendungspotenzial. Sie spornen dazu an, den Prozess weiterzuentwickeln.

Beim Glätten mit Diamantwerkzeugen gleitet ein an die jeweilige Applikation angepasster, feinstpolierter Diamant mit definiertem Anpressdruck über die zu glättende Oberfläche. Der Anpressdruck wird stufenlos eingestellt. Überschreitet er die Fließgrenze des Bauteilwerkstoffs, kommt es an der Oberfläche punktuell zur plastischen Kaltverformung der Profilspitzen im Mikrometerbereich, die in die Vertiefungen „einfließen“. Die Oberfläche wird geebnet. Es wird eine Rautiefe Rz unter 1,0 µm erreicht. Der Traganteil der Oberfläche steigt.

Wissenslücke beim Glätten sehr harter Hochleistungswerkstoffe

Dazu kommen die wirtschaftlichen Vorteile wie kurze Bearbeitungszeiten und schnelle Amortisierung. Das Glätten und Verfestigen von Bauteiloberflächen ist eine qualitativ hochwertige, aber auch kostengünstige Ergänzung zu spanenden Prozessen. Im Gegensatz zur Zerspanung erhöht das Glätten mit Diamantwerkzeugen die Eigenspannung in der Randzone und deren Härte. Die Dauerschwingfestigkeit wird erhöht und das Werkstoffermüdungsverhalten verbessert. Beides steigert die dynamische Belastbarkeit.

Diese Effekte werden bei der Bearbeitung von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen erzielt. So gibt es umfangreiche Erfahrungen bei Stahl, Aluminium und Messing. Anders sieht es dagegen beim Glätten von Hochleistungswerkstoffen und -schichten im Härtebereich über 60 HRC aus. Aus diesem Grund wurde am Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP) der TU Chemnitz eine Prozessprüfung vorgenommen. Prüfobjekte waren Proben mit thermisch gespritzten Manganhartstahl-Schichten (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

Verbesserte Randzoneneigenschaften durch Untersuchungen bestätigt

Thermisch gespritzte Verschleißschutzschichten sind bei hoch beanspruchten Bauteilen etabliert. Sie verlängern deren Lebensdauer, sorgen für eine hohe Funktionssicherheit und optimieren die mechanischen Oberflächeneigenschaften. Voraussetzung dafür ist, dass der Prozess für die Finishbearbeitung stimmt. So versprechen spanlose Prozesse wie das Glätten mit Diamantwerkzeugen eine sehr gute Oberflächenqualität bei verbesserten Randzoneneigenschaften. Das bestätigen die Prüfergebnisse, die im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts Auftragschweißen an der TU Chemnitz erzielt wurden.

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