Gleitschleifen Glätten von Rauigkeitsspitzen erhöht den Traganteil funktioneller Oberflächen

Um Reibung und Verschleiß tribologischer Bauteilpaarungen zu minimieren, haben REM Chemicals und Rösler Oberflächentechnik ein Verfahren zum Erzeugen sehr glatter Oberflächen entwickelt. Diese Gleitschlifftechnik trägt Rauigkeitsspitzen ab, ohne die Schmierungstäler einzuebnen. Das Ergebnis ist eine Oberfläche mit vielfach erhöhtem Traganteil, wie sie bei Präzisionsteilen gefordert wird.

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Rösler Oberflächentechnik GmbH

Erhöhte Anforderungen an die Fertigungsqualität bei anhaltendem Kostendruck zwingen die Hersteller von Präzisionsteilen dazu, ständig innovativ zu sein. So gilt es im Motoren- und Getriebebau, den Traganteil von Bauteiloberflächen auf wirtschaftliche Weise zu erhöhen.

Dazu haben sich der US-amerikanische Oberflächenveredler REM Chemicals und die Rösler Oberflächentechnik GmbH, Untermerzbach, im Rahmen eines Entwicklungs- und Fertigungsprojekts zusammengetan. Das Ergebnis ist das Gleitschleif-Verfahren Isotropic Superfinish (ISF), für das Rösler in Zusammenarbeit mit REM die Anlagentechnik und Schleifkörper entwickelt und fertigt (Bild 1). REM ließ es sich weltweit patentieren.

Das Verfahren soll die Oberflächenbeschaffenheit von Zahnrädern verbessern und damit die Lebensdauer von Lagern in Getrieben verlängern. Dass es zwischen diesen Getriebeteilen einen Zusammenhang gibt, davon sind nicht nur die beiden Verfahrensanbieter überzeugt. Noch laufen wissenschaftliche Untersuchungen für die Beweisführung, jedoch geht man in der Praxis davon aus, dass die Rauigkeit einer Bauteiloberfläche Einfluss auf die Qualität und Lebensdauer des Gesamtprodukts hat.

Grund dafür ist, dass konventionelle Glättverfahren wie Schleifen, Läppen oder Honen eine mehr oder weniger raue Oberfläche mit Spitzen erzeugen. Diese Spitzen können den für eine zuverlässige Schmierung erforderlichen und bei Hochleistungsbauteilen von 0,2 bis 0,5 µm dicken Ölfilm durchbrechen.

Rauigkeitsspitzen können Schäden verursachen

Dadurch entstehen zum Beispiel an den Zahnflanken von Zahnrädern Graufleckigkeit (Gray Staining) und Micro Pitting. Außerdem kann Reibung zum Abbrechen der Spitzen führen, falls es zur Bildung von Partikeln kommt, die als so genannte Chips durch das Lager „wandern“ und Schäden verursachen können.

Das ISF-Verfahren ermöglicht, die bei der Werkstückbearbeitung entstandenen Spitzen abzutragen. Dabei können die Werkstücke aus Kohlenstoffstahl- oder Hochlegierungsstahl, Edelstahl, Zink oder Titan gefertigt sein (Bild 2 – siehe Bildergalerie).

Das Abtragen der Spitzen erfolgt in einer Gleitschliffanlage mit nicht abrasiven Schleifkörpern. Dazu wird während des Prozesses eine dünne Oxidschicht auf der Werkstückoberfläche gebildet.

Saure Compounds erzeugen beim Gleitschleifen abzutragende Oxidschicht

Verantwortlich dafür sind flüssige, auf den Werkstoff abgestimmte REM-Compounds im pH-Bereich von 1,6 bis 5,5. Die Schleifkörper tragen diese Schicht von der Oberfläche ab.

Dabei werden Rauigkeitsspitzen laut Rösler nach und nach abgetragen. Vertiefungen – so genannte Täler – blieben erhalten. Sie dienen später als Schmierstoff-Reservoir.

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