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Die Oberfl?chenbearbeitung ist ein Teil der Fertigung, insbesondere bei CNC-gefertigten Teilen. Dabei werden Techniken angewandt, die speziell darauf ausgerichtet sind, die Oberfl?cheneigenschaften eines Bauteils zu ver?ndern, um bestimmte funktionale, ?sthetische oder leistungsbezogene Anforderungen zu erfüllen. Die Oberfl?chenveredelung versch?nert das Teil und erh?ht seine Leistungsmerkmale, wie Korrosionsbest?ndigkeit, Verschlei?festigkeit und Oberfl?chenrauheit.

Was ist Oberfl?chenveredelung?

Die Oberfl?chenveredelung ist das Verfahren, mit dem die Oberfl?che eines bearbeiteten Teils hinsichtlich Beschaffenheit, Aussehen und Funktionalit?t ver?ndert wird. Je nach dem ben?tigten Teil kann die Oberfl?chenbehandlung mechanisch, chemisch oder elektrochemisch erfolgen.

CNC-Bearbeitung führt zu einer hohen Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Werkstücks. Die Bauteile k?nnen jedoch Merkmale auf ihrer Oberfl?che aufweisen, die sowohl die Form als auch die Oberfl?che beeinflussen.

Ein h?ufiges Problem sind Werkzeugspuren - feine Linien oder Rillen, die das Schneidwerkzeug hinterl?sst -, die sowohl die ?sthetik als auch die Funktionalit?t beeintr?chtigen k?nnen. Techniken wie das Polieren oder die Nachbearbeitung k?nnen helfen, diese Spuren zu beseitigen. Sie sind m?glicherweise weder ?sthetisch wünschenswert noch funktionell geeignet.

Bearbeitungsmerkmale wie Grate, erhabene Kanten, Partikel oder kleine Grate, die sich an den R?ndern der Merkmale bilden, erfordern Entgratungsarbeiten.

Geringfügige Spuren in Form von Kratzern auf der Oberfl?che, die durch den Bearbeitungsprozess, die Handhabung oder den Transport entstehen k?nnen, sind aus ?sthetischer Sicht unerwünscht. Sie k?nnen sp?ter eine Quelle für weitere mechanische Schwierigkeiten sein.

G?ngige Techniken der Oberfl?chenbearbeitung für CNC-gefr?ste Teile

Die Oberfl?chenbearbeitung spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Qualit?t und Leistung von CNC-gefertigten Teilen. Im Folgenden werden einige in verschiedenen Branchen übliche Nachbearbeitungsverfahren vorgestellt.

Eloxieren

Eloxieren verbessert wirksam den Korrosionsschutz, die mechanischen Eigenschaften und das Aussehen von Produkten, insbesondere von Aluminium. Bei diesem Verfahren wird eine robuste und rostfreie Oxidschicht auf der Oberfl?che des Metalls gebildet. Beim Eloxieren bildet sich eine Oxidschicht, die das Metall umhüllt. Dies verbessert nicht nur die Eigenschaften des Metalls, sondern tr?gt auch zum ?sthetischen Wert des Endprodukts bei.

Prozess

1. Vorbereitung der Oberfl?che: Die Reinigung der Teile erfolgt vor dem Eloxalverfahren. Durch gründliche Reinigung werden ?le und Schmutz entfernt. Die Bediener k?nnen mechanische oder chemische Vorbehandlungstechniken wie Polieren oder ?tzen anwenden.
2. Eintauchen in Elektrolytl?sung: Nach der Reinigung legen die Techniker das Teil in ein Elektrolytbad, das oft sauer, schwefel- oder chroms?urehaltig ist. In diesem Bad findet ein elektrolytischer Prozess statt, der zur Bildung einer Oxidschicht führt. Bei diesem Prozess bildet das Teil selbst die Anode des Systems. Die Kathode besteht aus Aluminium oder Blei, das der Anode direkt gegenüberliegt.
3. Anwendung von elektrischem Strom: Die Techniker leiten Gleichstrom (DC) durch das Teil und die Kathode, und am Teil findet ein elektrochemischer Prozess statt. Ionen aus dem Elektrolyt reagieren mit den Aluminiumatomen auf der Oberfl?che des Teils und erzeugen Aluminiumoxid (Al?O?). Diese Oxidschicht ist zun?chst por?s und erleichtert die anschlie?ende Behandlung des Gewebes, z. B. das F?rben.
4. F?rben und Versiegeln: Die Eloxalschicht l?sst Farbstoffe eindringen, so dass sich das Teil leicht einf?rben l?sst. Organische oder anorganische Farbstoffe dringen in die Poren ein. Das Versiegeln ist das letzte Verfahren, um den Korrosionsschutz zu erh?hen und das Verblassen der Farbe zu verhindern. Dabei wird das Teil auf einen Siedepunkt gebracht, wodurch das Aluminiumoxid hydratisiert und alle Poren verschlie?t. Andere Versiegelungsarten umfassen Chemikalien wie Nickelacetat, um die Oberfl?che weiter zu schützen.

Arten der Eloxierung

Chroms?ure-Eloxieren (Typ I )

Sie verwendet Chroms?ure als Elektrolyt und bildet eine dünne und glatte Eloxalschicht. Sie hat jedoch eine geringere Abriebfestigkeit als die anderen Beschichtungen. Sie eignet sich vor allem für Teile in der Luft- und Raumfahrt, bei denen Ermüdungsfestigkeit und hohe Korrosionsbest?ndigkeit die wichtigsten Eigenschaften sind. 

Schwefels?ure-Eloxieren (Typ II)

Dieses Verfahren ist mit einer Schwefels?urel?sung als Elektrolyt bekannt. Die Teile sind bei diesem Verfahren dicker als beim Chroms?ure-Eloxieren. Typ II Eloxieren ist günstig für die F?rbung der Oberfl?che und eignet sich für ?sthetische Zwecke. Es ist für die meisten Kleinger?te, Autozubeh?r und Geb?ude bekannt, bei denen Aussehen, m??ige Rostbest?ndigkeit und Festigkeit erwünscht sind.

Hartanodisieren mit Schwefels?ure bei niedrigeren Temperaturen (Typ III )

Vergleichbar mit Typ II, jedoch bei kühleren Temperaturen und h?heren Spannungen. Er erzeugt eine wesentlich dichtere und festere Oxidschicht. Sie ist bekannt für ihre hohe Abriebfestigkeit in Verbindung mit hohen H?rteeigenschaften. Die anodische Schicht ist dicker, bis zu 100 Mikrometer dick, und hat verbesserte Verschlei?- und Korrosionseigenschaften. Sie eignet sich für anspruchsvolle Anwendungen wie Luft- und Raumfahrtprodukte, milit?rische Produkte und Industrieanlagen. Diese Anwendungen erfordern eine maximale Best?ndigkeit der Oberfl?che oder des gesamten Ger?ts. M?gliche Anwendungen sind Kolben, Zahnr?der und andere bewegliche Teile.

Perlstrahlen

Perlstrahlen ist eine weitere Methode der Oberfl?chenbearbeitung, bei der Glasperlen auf Oxidbasis unter hohem Druck auf die Oberfl?che eines Materials geschleudert werden. Durch die Anpassung des Verfahrens lassen sich mit Hilfe des Strahlmittels glatte und raue Oberfl?chen erzielen. Es wird h?ufig zur Versch?nerung, Oberfl?chenvorbereitung oder zum Abtragen von Oberfl?chenverunreinigungen wie Rost oder Farbe eingesetzt.

Prozess

1. Vorbereitung der Oberfl?che: Sie müssen gewaschen werden, um ?lreste oder andere leicht abl?sbare Verunreinigungen zu entfernen.
2. Einrichtung der Strahlkabine oder Maschine: Die Techniker positionieren das Teil in einer Strahlkabine oder in einer Maschinenhalterung. Die Kabine ist ein geschlossener Raum, in dem gestrahlt wird, und das Strahlmittel fliegt nicht weg.
3. Druckluft und Scheuermittel: Die Bediener verwenden Druckluft, um das abrasive Material, meist Glasperlen, gegen die Oberfl?che des Teils zu schleudern. Der Grad der Oberfl?chenbehandlung h?ngt vom Luftdruck und von der Art des verwendeten Materials ab.
4. IVGesteuerte Oberfl?chenveredelung: Der Bediener kann die H?he des Drucks, die N?he der Oberfl?che, auf die das Medium aufgetragen wird, und den Winkel der Anwendung des Mediums bestimmen. Dies ist für eine vollst?ndige Kontrolle des Ergebnisses erforderlich. Das Perlstrahlen eignet sich für die Bearbeitung verschiedener Teile auf unterschiedliche Weise, je nach Bedarf.
5. Reinigung nach dem Strahlen: Die Bediener waschen das Teil nach dem Strahlen, um das Strahlmittel oder den Staub zu entfernen, der sich darauf befindet. Dies tr?gt dazu bei, St?rungen durch Verunreinigungen durch andere Elemente zu vermeiden, bevor das Teil Arbeitsg?ngen wie Beschichtung oder Montage unterzogen wird.

Arten des Perlstrahlens

Glasperlenstrahlen

Bei diesem Strahlen werden kugelf?rmige Glasperlen als Strahlmittel verwendet. Die resultierende Oberfl?che ist vergleichsweise glatt und gleichm??ig. Diese Strahlmethode eignet sich besser für die Herstellung einer matten oder satinierten Oberfl?che auf dem Teil. Die Glasperlen sind weniger abrasiv als andere bekannte Strahlmittel. Es wird nur wenig Material abgetragen, so dass es zum Polieren oder zur Oberfl?chenreinigung und zum Waschen der Oberfl?che geeignet ist. Es wird h?ufig bei Haushaltsger?ten, der Innen- und Au?enausstattung von Autos, M?beln, Produkten der Leichtindustrie und anderen Teilen eingesetzt. Bei diesen Anwendungen kommt es auf ein glattes und sch?nes Aussehen an.

Aluminium-Oxid-Strahlen

Verwenden Sie ein komplexeres und umfangreicheres Aluminiumoxid. Diese Materialien sind starrer und kleiner als das Premium-Korn. Aufgrund ihrer H?rte tr?gt Aluminiumoxid deutlich mehr Material von der Oberfl?che ab als Glasperlen. Es ist nützlich, wenn eine etwas rauere Oberfl?che oder ein besserer Materialabtrag erforderlich ist.

Kunststoff-Perlstrahlen

Es verwendet Kunststoffkugeln als Schleifmittel und minimiert so die harte Behandlung der Teile. Dank der dünnen Kunststoffschalen schneiden sie nur wenig in das Metall ein. Das Verfahren bietet ein feines Oberfl?chenfinish, ohne die Festigkeit des jeweiligen Teils zu beeintr?chtigen. Kunststoffperlenstrahlen ist eine geeignete Option für die Reinigung weicherer Metalle oder empfindlicher Teile und wird h?ufig eingesetzt in Automobilteilefertigung und Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten.

Siliziumkarbid-Strahlen

Eine der aggressivsten Techniken ist die Verwendung von Siliziumkarbidpartikeln. Siliziumkarbid geh?rt zu den h?rtesten Materialien, die in der Familie der Schleifmittel verwendet werden. Es eignet sich gut für starres Material und aggressiven Abtrag. Es führt zu einer unregelm??igeren Oberfl?che und eignet sich für Situationen, in denen man das Teil festhalten oder einklemmen m?chte. Einige Anwendungen umfassen die Reinigung von Turbinenschaufeln, Gussteilen, Teilen mit hoher Intensit?t und viele andere, die eine robuste Oberfl?che vor der weiteren Behandlung erfordern.

Elektropolieren

Elektropolieren ist ein pr?zises elektrochemisches Verfahren, bei dem etwas Material von der Oberfl?che von Metallteilen abgel?st wird. Diese Technik ist das Gegenteil des Galvanisierens und ?hnelt eher dem Aufl?sen, Polieren und Gl?tten. Elektropolieren wird vor allem bei Eisen-Chrom-, Aluminium-, Titan- und Nickellegierungen eingesetzt. Es eignet sich daher für Branchen, die einen hohen Grad an Sauberkeit und Oberfl?chenreinheit ben?tigen, wie die Lebensmittelindustrie, medizinische Ger?te und Arzneimittel.

Prozess

1. Vorbereitung der Oberfl?che: Vor dem Elektropolieren erfolgt eine Reinigung der Metallteile zur Entfettung. Durch die Reinigung werden alle Stoffe entfernt, die den elektrochemischen Prozess behindern k?nnten.
2. Eintauchen in ein elektrolytisches Bad: Die Bediener tauchen das Metallteil in ein Elektrolytbad. Das Bad besteht aus einer sauren L?sung, h?ufig einer Schwefels?ure- und Phosphors?urel?sung. Im elektrochemischen Teil des Systems fungiert das ‘Teil’ als Anode, w?hrend die Kathode aus einem inerten Material wie rostfreiem Stahl oder Blei besteht.
3. Anwendung von elektrischem Strom: Die Bediener legen einen elektrischen Strom zwischen der Anode und der Kathode des Teils an. Der Strom bewirkt, dass sich die Oxidationsschicht des Werkstücks in einer w?ssrigen L?sung aufl?st. Der Materialabtrag nimmt bei den gekrümmten Spitzen an der Kathodenoberfl?che rasch zu und nicht bei den gekrümmten T?lern. Dieser selektive Abtrag tr?gt zur Abflachung der Oberfl?che bei, so dass das Teil poliert werden kann und eine glatte Oberfl?che erh?lt.
4. Materialaufl?sung: Beim Elektropolieren wird eine dünne, pr?zise Materialschicht abgetragen (in der Regel im Bereich von 0,001 bis 02 mm). Sie sammeln sich auf dem Elektrolyten an, bis die richtige Oberfl?chengüte erreicht ist. Das endgültige Oberfl?chenfinish erscheint besser und feiner als bei anderen mechanischen Polierverfahren.
5. Gl?tten und Polieren von Oberfl?chen: Das Elektropolieren hinterl?sst eine glatte, gl?nzende und ‘helle’ Oberfl?che im Vergleich zu ihrem ursprünglichen Zustand. Zus?tzlich zu seinem ?sthetischen Aspekt minimiert es die Rauheit auf mikroskopischer Ebene und tr?gt dazu bei, die Korrosionsgefahr zu verringern.
6. Reinigung und Inspektion nach dem Polieren: Nach der Elektropolierbehandlung wird das oberfl?chenbehandelte Teil mit Wasser gewaschen, um die Elektrolytl?sung zu entfernen. Durch die Kontrolle des oberfl?chenveredelten Teils wird sichergestellt, dass das geeignete Material entfernt wurde.

Vergleich von Oberfl?chenbearbeitungsmethoden

Die beste Oberfl?chenbeschaffenheit für die CNC-gefertigten Teile h?ngt von Merkmalen wie der Art des verwendeten Materials, den Anwendungsanforderungen und den Arbeitsbedingungen des Teils ab. Die wichtigste Entscheidung ist die Auswahl der Oberfl?chenbeschaffenheit, da sie die Leistung, die Lebensdauer und schlie?lich den Preis des Teils bestimmt. Alle in Frage kommenden Werkstoffe reagieren unterschiedlich auf bestimmte Veredelungsverfahren, wobei Verfahren wie das Eloxieren bei Aluminium in der Regel Standard sind. Ebenso ist es notwendig, die Funktion des zu behandelnden Teils zu berücksichtigen. Wenn es beispielsweise um die tats?chliche Verschlei?festigkeit geht, sollten die Bauteile z?h eloxiert werden.

Andererseits k?nnte das Elektropolieren für Teile in ?u?erst sterilen Umgebungen von Vorteil sein. Auch die Umwelteinflüsse sind ein wichtiger Faktor, insbesondere für Teile, die korrosiven Umgebungen, hohen oder niedrigen Temperaturen oder Chemikalien ausgesetzt sind. Auch die ?sthetik spielt eine Rolle, vor allem in Branchen wie der Kundenelektronik und dem Automobilsektor, wo Techniken wie Polieren und Eloxieren eingesetzt werden. Budgetüberlegungen sind bei der Auswahl der Oberfl?chenbeschichtung von entscheidender Bedeutung, da schützende und optisch ansprechendere Optionen oft mit h?heren Kosten verbunden sind. In diesem Fall ist es unbedingt erforderlich, die Leistungsanforderungen gegen die Kosten abzuw?gen, um die richtige Entscheidung zu treffen.

Tipps: Wenn Sie mehr über das gesamte Spektrum der Oberfl?chenveredelung erfahren m?chten, klicken Sie auf “Weitere Verfahren der Oberfl?chenveredelung”, um fortzufahren.

Schlussfolgerung

Die Oberfl?chenveredelung ist bei CNC-gefr?sten Teilen ein wesentlicher Bestandteil der gesamten Fertigung und hat einen gro?en Einfluss auf die Funktionalit?t und das Erscheinungsbild der Teile.

Eloxieren, Perlstrahlen und Elektropolieren verbessern Eigenschaften wie Korrosion, Verschlei?festigkeit und Oberfl?chengüte und verleihen den Bauteilen ein ?sthetisches Aussehen.

Jede Nachbearbeitungsmethode ist auf die Anforderungen oder Bedenken im Zusammenhang mit dem Material und dem Verwendungszweck des Teils ausgerichtet. Die Wahl der richtigen Oberfl?chenbearbeitungsmethode ist entscheidend für die Effizienz und Haltbarkeit der CNC-gefertigten Teile.

Andere Attribute, einschlie?lich exogener Bedingungen, beeinflussen diesen Entscheidungsprozess aufgrund der Anforderungen an die Produktleistung. Die Produktionskosten sind ein weiterer wesentlicher Faktor.

Die Kenntnis der Besonderheiten einer bestimmten Oberfl?chenveredelungsmethode ist entscheidend, um die richtige Wahl für ihre individuellen Bedürfnisse auf der Grundlage von Funktionalit?t, Kosten und ?sthetik für ihre spezifischen Produkte zu treffen.