Das Schleifen von Edelstählen

Quelle: Klingspor AG 

Einleitung
Edelstähle finden aufgrund ihrer Vorzugseigenschaften, wie zum Beispiel der Korrosionsbeständigkeit, vielfältigen Einsatz. Die richtige Werkstoffauswahl für den vorgesehenen Einsatzzweck ist natürlich Grundvoraussetzung für ein zufriedenstellendes Ergebnis. Aber auch die richtige Oberflächenausführung dient der Aufrechterhaltung der Vorzugseigenschaften.
Aus diesem Grund und aus optischen Gesichtspunkten werden viele Bauteile aus Edelstahl am Ende des Berarbeitungsprozesses geschliffen. In Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit gilt, je feiner die Oberfläche, desto höher die Beständigkeit gegen Korrosion.

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein und was ist beim Schleifen zu beachten, um ein zufriedenstellendes Endergebnis zu erzielen?

Voraussetzungen
Die werksseitige Oberflächenausführung, d.h. das gewalzte, gebeizte und/oder nachmals wärmebehandelte Material, sollte so gewählt werden, dass die Ausgangsoberfläche der später gewünschten Oberfläche möglichst nahe entspricht.
Für die Korrosionsbeständigkeit ist im Vorfeld der Bearbeitung zu beachten, dass das Material richtig gelagert und transportiert wird. Dies bedeutet im Wesentlichen:

• Vermeiden Sie jeden Kontakt mit anderen Stählen (Stahlbürsten, Drahtseile), dazu gehört auch die getrennte Lagerung von Walzstahl.
• Vermeiden Sie Oberflächen- und Kantenbeschädigungen, sowie Scheuerstellen.
• Lagern Sie das Material nicht in Bearbeitungsbereichen.

Schleifen 
Es gibt eine Vielzahl von Parametern, die Auswirkungen auf die Rauhigkeit und die Optik der geschliffenen Oberfläche haben:

• Die Schleifmaschine mit den jeweiligen Kontaktelementen und Bearbeitungsparametern (Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten)
• Der Einsatz von Schleifhilfsstoffen (Öle und Emulsionen)
• Die Qualität des Schleifmittels

Aufgrund dieser vom Schleifprozess vorgegebenen Randbedingungen kann keine pauschale Aussage über den Zusammenhang von erzielter Oberfläche und eingesetztem Schleifmittel gemacht werden. Um Missverständnissen bei der Vereinbarung von gewünschten Oberflächen vorzubeugen, sollten Grenzmuster und Rauhigkeitswerte (Ra) im Vorfeld der Bearbeitung festgelegt werden.

Schleifen und Korrosion
Unabhängig vom verwendeten Edelstahl, und damit von der Beständigkeit des Werkstücks, sollten unbedingt die im Folgenden aufgeführten Maßnahmen beim Schleifen von nichtrostendem Stahl beachtet werden:

• Schleifwerkzeuge nie auf Normalstahl und anschl. auf Edelstahl einsetzen!
• Schleifstäube unbedingt von allen Flächen gründlich entfernen!
• Edelstahloberflächen nie mit glühenden Funkenfontänen besprühen!
• Die Bearbeitungstemperaturen müssen so niedrig sein, dass es nicht zu einer Bildung von Chromcarbiden und damit zu interkristalliner Korrosion kommt. Sollte das Material anlaufen, ist unbedingt eine Nacharbeit erforderlich!
  

Nur so kann sichergestellt werden, dass sich die Passivschicht in den bearbeiteten Bereichen neu ausbildet und die anderen Flächen nicht durch Lochkorrosion oder interkristalline Korrosion beschädigt werden.

Kann 'nichtrostender' Stahl rosten?

Einleitung
Betrachtet man die nichtrostenden Edelstähle mit einem Cr-Gehalt von über 10,5% kann die Entstehung von Rost nicht ohne weiteres ausgeschlossen werden. Selbst austenitische Edelstähle mit Cr-Gehalten von über 20% und Ni-Gehalten von über 8% können bei falscher Handhabung und Bearbeitung, oder bei konstruktiven Mängel rosten.

Die Passivschicht
Edelstähle reagieren ebenso wie normale Stähle mit Sauerstoff und bilden eine Oxidschicht. Bei Normalstahl reagiert der Sauerstoff jedoch mit den vorhandenen Eisenatomen und bildet eine poröse Oberfläche, die ein fortschreiten der Reaktion zulässt. Dies kann bis zum vollständigen 'verrosten' des Werkstücks gehen. Beim nichtrostenden Edelstahl reagiert der Sauerstoff mit den in relativ hoher Konzentration vorhandenen Chromatomen des Stahls. Die Chrom- und Sauerstoffatome bilden eine dichte Oxidschicht, die ein voranschreiten der Reaktion unterbindet. Diese Oxidschicht wird aufgrund ihrer Reaktionsträgheit gegenüber der Umwelt auch als Passivschicht bezeichnet. Die Ausprägung, bzw. Haltbarkeit der Passivschicht hängt in erster Linie von der Legierungszusammensetzung des Stahls ab.

Korrosion
Für die Entstehung von Rost bei 'nichtrostenden' Edelstählen gibt es zwei Gründe:

• die Passivschicht konnte sich nicht bilden, oder
• die Passivschicht wurde zerstört

Das Nichtbilden der Passivschicht kann nur durch ein hohes Maß an Sauberkeit vermieden werden. Bearbeitete Flächen müssen grundsätzlich von allen Rückständen gereinigt werden.

Die im folgenden beschriebenen Korrosionsarten gehen von einer nachträglichen Zerstörung der Passivschicht aus:

Abtragende Flächenkorrosion
Abtragende Flächenkorrosion bezeichnet einen gleichmäßigen Abtrag der Werkstückoberfläche. Diese Korrosionsart tritt nur auf, wenn Säuren oder starke Laugen auf die Werkstückoberfläche einwirken. Liegt die jährliche Abtragsrate unter 0,1mm, so spricht man von einer ausreichenden Beständigkeit des Werkstoffs gegen Flächenkorrosion.

Lochkorrosion (Plitting)
Lochkorrosion tritt auf, wenn die Passivschicht örtlich durchbrochen wird. Für das Aufbrechen sind Chloridionen verantwortlich, die im Beisein eines Elektrolyts dem Edelstahl die für die Bildung der Passivschicht notwendigen Chromatome entziehen. Es entstehen nadelstichartige Löcher. Das Vorhandensein von Ablagerungen, Fremdrost, Schlackeresten oder Anlauffarben führt zu einer Verstärkung der Lochkorrosion.

Interkristalline Korrosion
Interkristalline Korrosion kann auftreten, wenn sich unter Einwirkung von Wärme Chromcarbide an den Korngrenzen ausscheiden und bei Vorhandensein eines sauren Mediums in Lösung gehen. Dies geschieht bei folgenden Temperaturen:

• austenitische Stähle 450° - 850°C
• ferritische Stähle bei mehr als 900°C

Interkristalline Korrosion spielt bei richtiger Werkstoffauswahl in der heutigen Zeit keine Rolle mehr.

Kontaktkorrosion
Kontaktkorrosion entsteht, wenn sich unterschiedliche metallische Werkstoffe miteinander in Kontakt befinden und von einem Elektrolyten benetzt sind. Der weniger edle Werkstoff wird angegriffen und geht in Lösung. Nichtrostende Stähle sind gegenüber den meisten anderen metallischen Werkstoffen edel.

Das Schleifen von Glas

Einleitung
Älteste Funde reichen bis in die jüngere Steinzeit zurück, etwa um 7000 v.Chr. Ursprungsgebiet des Glases waren die Länder des Vorderen Orients. Die älteste Glasherstellung ist eng mit der Töpferei verbunden. Beim Brennen von Töpferware entstand das Glas, als farbige Glasur und als unerwünschtes Nebenprodukt, eher zufällig.
Erst etwa 1500 v.Chr. gelang es, Glas unabhängig von keramischer Unterlage zu produzieren und zu selbständigen Gegenständen zu formen.

Der Schleifvorgang
Geformte Glasblasen werden auf eine langsamdrehende Scheibe gesetzt und mittels eines Diamanten angeritzt. Durch leichtes Anschlagen bricht der obere Teil der geformten Glasblase. Übrig bleibt das Glas mit einem leichten Bruchrand, dem sogenannten „Mundrand“, welcher im Anschluss, z.B. in einer runden Blechwanne, gerade geschliffen wird. Auf einer Stahlscheibe werden SiC-Schleifkörner lose gestreut und mit einem Wasserfilm benetzt. Die Gläser werden mit dem Mundrand auf die Stahlscheibe angedrückt und geschliffen. 

Durch  leichtes Schräghalten der Gläser wird außen am Mundrand eine „Facette“ geschliffen.

Der Zeitaufwand für diese Methode ist groß, darüber hinaus werden lose Schleifkörner ohne die volle Abnutzung über den Scheibenrand hinweggeschwemmt. 
Viele  Betriebe wollten jedoch auf dieses Verfahren und die vorhandenen Maschinen nicht verzichten. Die Lösung war eine wasserfeste Schleifgewebescheibe, auf welcher SiC-Schleifkörnung mittels Kunstharzbindung verankert wurden. Diese Maßnahme gewährleistete einen geringeren Zeitaufwand und die volle Ausnutzung der Schleifkörner. Um auch die Rüstzeiten zu optimieren, wurden meist doppelseitig, mit Schleifkörnung versehene Scheiben, eingesetzt.

Eine bessere Methode ist das Schleifen mit endlosen Schleifbänder auf relativ einfachen Glas-Bandschleifmaschinen mit horizontaler und vertikaler Schleifbandführung. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt 8 – 12 m/s. Permanente Wasserzufuhr verhindert die Entstehung höherer Temperaturen, die zum Platzen des Glases führen könnten. Das Schleifband gleitet i.d.R. über eine Kontaktplatte aus Moosgummi. Hier können auch dünnwandige Gläser ohne auszubrechen geschliffen werden. Meist wird hier Korn 180 zum Vorschleifen und Korn 240 zum Nachschleifen verwendet (KLINGSPOR: CS 320 Y / CS 321 X). In einem dritten Schleifgang wird der vorgeschliffene Glasrand mit einem Korkband (KLINGSPOR: CS 322 X) Glas poliert.

Quelle: Klingspor AG