Grundlagen der Abkantpresse: Ein Leitfaden für Anfänger zu Bedienung und Sicherheit
Stellen Sie sich vor, Sie betreten eine Werkstatt, die vom Brummen der Maschinen erfüllt ist, mit Metallblechen, die bereit zur…
Metallprodukte sind überall um uns herum. Einige glänzen, andere sind matt. Manche zeigen eine metallische Optik, andere sind farbig gestaltet. Das Erscheinungsbild eines Metallobjekts hängt ausschließlich von einer Sache ab – der Oberflächenbehandlung.
Doch die Oberflächenbehandlung hat neben der Optik auch eine praktische Seite. Genau diese und die verschiedenen gängigen Techniken zur Erzielung bestimmter Effekte werden in diesem Artikel beleuchtet.
Oberflächenbehandlung bezeichnet den Prozess, bei dem die Oberfläche eines Metalls durch das Hinzufügen, Entfernen oder Umformen verändert wird. Ziel ist es, das Metall zu schützen und die ästhetische Wirkung zu verbessern.
Das Ergebnis hängt von der gewählten Methode ab. Häufig gibt es mehrere Möglichkeiten, um ähnliche Resultate zu erzielen.
Beispielsweise kann eine metallische Oberfläche durch Lackieren, Eloxieren, Pulverbeschichtung oder Nasslackierung behandelt werden. Die Ergebnisse sind ähnlich, aber nicht identisch.
Eine fachgerechte Oberflächenbehandlung sorgt dafür, dass das Endprodukt besser aussieht und länger hält. Davon profitiert in erster Linie der Endnutzer. Gleichzeitig unterstützen bestimmte Verfahren auch den Hersteller im Produktionsprozess.
So verbessert das Bürsten der Oberfläche vor dem Lackieren die Haftung des Lacks auf dem Metall. Dadurch lässt sich eine hochwertige Endbearbeitung leichter erzielen.
Unter den zahlreichen Vorteilen der Oberflächenbehandlung sind folgende besonders hervorzuheben:
Es ist offensichtlich, dass Oberflächenbehandlungen viele Vorteile bieten. Diese Liste ist nicht abschließend und umfasst nur die häufigsten Gründe für deren Anwendung.
Ein Vergleich von Oberflächenbehandlungen erfolgt häufig über die Rauheit der Oberfläche. Die Rauheit gibt an, wie glatt eine Oberfläche ist. Eine glattere Oberfläche ist jedoch nicht immer von Vorteil – es kommt auf den jeweiligen Anwendungsfall an.
Es gibt verschiedene Parameter zur Angabe der Oberflächenrauheit. Am gebräuchlichsten ist der Ra-Wert, der den arithmetischen Mittelwert der Abweichungen auf der Oberfläche angibt.
Grundsätzlich bedeutet ein kleinerer Wert eine glattere Oberfläche. In der Regel wird die Oberflächenrauheit in Mikrometern angegeben. Zudem existiert eine genormte Tabelle für ISO-Qualitätsstufen, die jeweils einen bestimmten Rauheitswert repräsentieren.
| Rauheit, N | Rauheitswerte, Ra | |
|---|---|---|
| ISO-Gradzahlen | Mikrometer (µm) | Mikrozoll (µin.) |
| N12 | 50 | 2000 |
| N11 | 25 | 1000 |
| N10 | 12.5 | 500 |
| N9 | 6.3 | 250 |
| N8 | 3.2 | 125 |
| N7 | 1.6 | 63 |
| N6 | 0.8 | 32 |
| N5 | 0.4 | 16 |
| N4 | 0.2 | 8 |
| N3 | 0.1 | 4 |
| N2 | 0.05 | 2 |
| N1 | 0.025 | 1 |
Edelstahloberflächen verfügen über ein eigenes Normenwerk zur Darstellung der Qualität. Weitere Informationen hierzu finden Sie im verlinkten Artikel.
Zur Messung der Oberflächenrauheit eines Metalls werden die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche analysiert. Dies kann auf zwei Arten erfolgen.
Zum einen kann dies manuell mit einem Rauheitsvergleichsgerät geschehen, was jedoch nicht besonders präzise ist. Für exakte Messungen empfiehlt sich ein Oberflächen-Profilscanner.
Letzterer ist aufgrund seiner Genauigkeit die am weitesten verbreitete Methode.
Wie bereits erwähnt, lassen sich Oberflächenbehandlungen in zwei Kategorien einteilen. Entweder wird eine Schicht aufgetragen oder die bestehende Oberfläche verändert. Die zweite Option besteht darin, eine Schicht zu entfernen oder die Oberfläche umzuformen.
In diese Kategorie fallen zahlreiche Verfahren. Nasslackierung, Eloxieren, Plattieren, Verzinken und andere zählen zu den auftragenden Prozessen. Im Folgenden werden einige der beliebtesten Methoden näher vorgestellt.
Das Galvanisieren, auch Metallbeschichtung genannt, ist ein Verfahren, bei dem – wie der Name schon vermuten lässt – Strom verwendet wird. Dabei wird ein elektrischer Strom durch ein sogenanntes Bad geleitet. Das Bad ist eine Lösung, die Ionen des aufzubringenden Metalls sowie des zu behandelnden Materials, meist Substrat genannt, enthält.
Beim Anlegen des Stroms fungiert das Substrat als Kathode und zieht die Metallionen aus dem Bad an, die sich auf der Oberfläche ablagern.
Zu den Vorteilen dieses Verfahrens zählen erhöhte Haltbarkeit, verbesserte Korrosionsbeständigkeit, verringerte Oberflächenreibung und eine ansprechende Optik.
Nahezu jedes Metall kann galvanisch behandelt werden. Am häufigsten kommen Kupfer, Nickel, Gold, Silber und ähnliche Metalle zum Einsatz.
Das Beizen ist eine verändernde Oberflächenbehandlung. Hauptzweck des Beizens ist das Entfernen von Verunreinigungen und Unregelmäßigkeiten auf der Metalloberfläche. Dazu wird eine sogenannte Beizlösung verwendet, die in der Regel eine Säure enthält.
Beizen ist fast immer Teil der Metallverarbeitung. Beim Warmumformen entsteht oft eine Oxidschicht, der sogenannte Zunder. Durch Beizen wird diese entfernt und die Oberfläche gereinigt.
Die Beizlösung kann auch Zusatzstoffe enthalten, die die Eigenschaften des Metalls, wie Korrosionsbeständigkeit, verbessern.
Allerdings birgt das Beizen auch Risiken. Die eingesetzten Säuren sind oft korrosiv. Einige Legierungen und hochkohlenstoffhaltige Stähle können dadurch spröde und rissig werden.
Deshalb wird das Beizen meist vor weiteren Oberflächenbehandlungen durchgeführt, die diese Probleme wieder ausgleichen.
Auch hierbei handelt es sich um einen auftragenden Prozess, bei dem ebenfalls Elektrizität genutzt wird. Im Gegensatz zum Galvanisieren wird hier jedoch kein Strom durch eine Flüssigkeit geleitet, sondern das Pulver elektro-statisch aufgetragen.
Nach dem Aufbringen des Pulvers wird das Metallteil in einen speziellen Ofen gebracht, um durch eine chemische Reaktion eine bessere Haftung zu erzielen.
Pulverbeschichtungen werden häufig in der Automobilindustrie, bei der Werkzeugherstellung und im militärischen Bereich eingesetzt.
Zu diesen Verfahren zählen Methoden, bei denen Material von der Oberfläche abgetragen oder diese umgeformt wird. Gängige Methoden sind Lasergravur, Ätzen, Strahlen und andere. Im Folgenden werden einige dieser Verfahren ausführlicher erläutert.
Das Schleifen gehört zu den spanenden Fertigungsverfahren mit abrasiver Wirkung. Dabei werden Unregelmäßigkeiten auf der Metalloberfläche mit einer Schleifscheibe abgetragen.
Durch Schleifen entsteht eine glatte Oberfläche mit nur wenigen Unebenheiten. Es eignet sich auch zum Entzundern nach dem Warmumformen oder zum Entgraten eines Werkstücks nach dem Schneiden.
Typische Metalle, die geschliffen werden, sind Aluminium, Messing, Gusseisen, Baustähle und Edelstahl.
Dieses Verfahren ähnelt dem Galvanisieren insofern, als es auf Elektrizität und chemische Reaktionen basiert. Allerdings ist es das Gegenteil: Beim Elektropolieren werden keine Ionen aufgetragen, sondern von der behandelten Oberfläche entfernt.
Die Hauptanwendung des Elektropolierens ist das Entgraten und die Reduzierung der mittleren Oberflächenrauheit. Das Ergebnis ist eine glatte, ebene und saubere Oberfläche ohne Unregelmäßigkeiten.
Dazu wird das Metallbauteil in ein Elektrolytbad getaucht und zur Anode gemacht.
Typische Metalle für das Elektropolieren sind Edelstahl der Serien 300 und 400, Aluminium, Kupfer, Titan sowie Nickel- und Kupferlegierungen. Besonders in der Lebensmittel-, Medizin- und Pharmaindustrie werden diese Metalle elektropoliert.
Ähnlich wie beim Schleifen werden beim Läppen Schleifkörner verwendet, um Material abzutragen und eine besonders feine Oberfläche zu erzielen. Der Unterschied besteht darin, dass die Schleifkörner in einem ölhaltigen Medium suspendiert sind.
Diese Suspension wird mit einem Läppwerkzeug auf die Oberfläche aufgetragen, wobei durch Druck und Bewegung die Körner die Unebenheiten abtragen.
Das Läppen kann manuell erfolgen, doch ermöglichen Läppmaschinen eine höhere Gleichmäßigkeit und Effizienz. Es findet Anwendung bei Metallen, die für die Herstellung von optischen Linsen, verschiedenen Lagertypen und Messgeräten genutzt werden, bei denen feine Oberflächen und hohe Präzision verlangt werden.
Welches Verfahren zur Oberflächenbehandlung gewählt wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Im Allgemeinen sind folgende drei Aspekte besonders wichtig:
