Was bedeutet verschleißfest?

Verschleißfestigkeit bezeichnet die Fähigkeit von Materialien oder Oberflächen, mechanischem Abrieb über längere Zeit zu widerstehen, ohne dabei an Struktur oder Funktion zu verlieren. Der Begriff taucht vor allem in technischen Kontexten auf, beispielsweise in den folgenden:

• Produktion und Fertigungstechnik: Die Oberflächen von Werkzeugen wie Fräsern, Stanzen oder Pressen müssen verschleißfest sein, um trotz immenser Belastungen hohe Standzeiten zu gewährleisten
• Medizintechnik: Chirurgische Instrumente, Prothesen und Implantate benötigen widerstandsfähige Oberflächen, um langfristig funktionieren zu können. Oft steht die Verschleißbeständigkeit hier in Verbindung mit Biokompatibilität.
• Werkstoffwissenschaft: Häufig geht es in Forschung und Entwicklung um das Testen neuer Materialien und Beschichtungen, um festzustellen, wie verschleißfest sie unter unterschiedlichen Bedingungen sind.
• Tribologie (Reibungswissenschaft): Als interdisziplinäres Feld befasst sich die Tribologie mit der Optimierung von Schmierung zur Minderung von Reibung und Verschleiß.
• Wie verschleißfest Bauteile und Materialien sind, wird durch Eigenschaften wie Härte, Elastizität und Oberflächenstruktur bestimmt. Verbessern lässt sich der Verschleißschutz durch verschiedene mechanische, chemische, thermische und galvanische Methoden.
• Maschinen- und Fahrzeugbau: Bauteile wie Zahnräder, Kolben, Lager und Ventile müssen Reibung und Druck dauerhaft standhalten. Ein adäquater Verschleißschutz ist daher essenziell für die Betriebssicherheit und lange Wartungsintervalle.

Was ist der Unterschied zwischen Korrosion und Verschleiß?

Beim Verschleiß bleibt das Material chemisch intakt, verliert jedoch physikalisch durch Abrieb, Risse oder Mikrobrüche an Form oder Masse. Das kann sich auf die Passgenauigkeit und die Funktion der Bauteile auswirken. Meist zeigen sich Warnzeichen wie Spiel, Geräusche oder eine erhöhte Reibung, sodass noch die Möglichkeit besteht, rechtzeitig einzugreifen, bevor größere Schäden entstehen oder es zu einem kritischen Ausfall kommt. Über regelmäßige Messungen oder Inspektionen lässt sich Verschleiß gut beobachten und kalkulieren. Durch die Berechenbarkeit können Wartungsintervalle festgelegt werden, um verschleißanfällige Bauteile frühzeitig auszutauschen.

Bei der Korrosion verändert sich die chemische Zusammensetzung des Materials. Aluminium wird zu Aluminiumoxid, Eisen zu Eisenoxid. In Gang gesetzt wird dieser Prozess durch chemische oder elektrochemische Reaktionen mit der Umgebung, etwa mit Wasser, Sauerstoff oder Säuren. Da Korrosion auch unter der Oberfläche und in verdeckten Bereichen voranschreitet, ist sie schwer vorhersehbar. Sichtbare Anzeichen zeigen sich oft erst, wenn die strukturelle Integrität des betroffenen Bauteils bereits beeinträchtigt ist. Ein äußerlich intaktes Rohr kann innen schon so stark korrodiert sein, dass es unerwartet bricht.

Oberflächenveredelung für höheren Verschleißschutz

Die Oberflächentechnik kennt eine Vielzahl von Oberflächenbehandlungen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit. Hier einige der wichtigsten Beschichtungsverfahren im Überblick:

Galvanisieren

Galvanisieren steht für die elektrolytische Abscheidung einer Metallschicht (häufig aus Nickel, Zink oder Chrom) auf einem Bauteil. Das Werkstück (Kathode) wird zusammen mit einer als Metallquelle dienenden Elektrode (Anode) in ein Elektrolytbad eingetaucht. Zwischen beidem fließt ein elektrischer Strom (Gleichstrom). Durch die Elektrizität lösen sich Metallionen von der Anode. Sie wandern zur Kathode und lagern sich dort als feste, gleichmäßige Schicht an. Diese verbessert sowohl die Verschleißbeständigkeit als auch den Korrosionsschutz. Besonders in der Automobilindustrie und im Maschinenbau trägt das Galvanisieren dazu bei, Bauteile vor mechanischer Beanspruchung zu schützen und ihre Lebensdauer deutlich zu verlängern.

Hartstoffbeschichtung

Bei der Hartstoffbeschichtung wird die Werkstoffoberfläche mit einer dünnen, aber extrem harten Schicht überzogen, die gegen mechanischen Abrieb, Korrosion und hohe Temperaturen schützt. Typische Verfahren dieser Art der Oberflächenveredelung sind:

• PVD (Physical Vapor Deposition): Beschichtungswerkstoffe werden bei 150 bis 600 °C im Vakuum verdampft und schlagen sich auf der Werkstückoberfläche nieder.
• CVD (Chemical Vapor Deposition): Gasförmige Stoffe reagieren bei 900 bis 1.100 °C chemisch mit der Oberfläche und bilden auf dieser eine Schutzschicht, die robust und verschleißfest ist.
• HVOF (High Velocity Oxygen Fuel): Bei dieser Technik entsteht durch thermisches Spritzen mit hoher Geschwindigkeit eine besonders verschleißfeste Oberfläche. Die Temperaturen können bei dieser Oberflächenbehandlung lokal bei über 3.000 °C liegen.
• Laserauftragschweißen: Bei dieser punktuellen, sehr präzisen Methode werden Hartstoffe in die lokal aufgeschmolzene Werkstückoberfläche eingebracht.
• Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA): Hartmetallpulver wird bei mehr als 2.000 °C mit Plasma auf der Oberfläche aufgeschmolzen.

Gängige Hartstoffe für die industrielle Beschichtung mit diesen Verfahren der Oberflächentechnik sind Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN), Chromnitrid (CrN), Diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) und Aluminiumoxid (Al2O3).

Diffusionsverfahren

Im Rahmen dieser Oberflächentechnik werden Atome gezielt in die Oberflächen von Werkstücken eingebracht, um deren Eigenschaften dauerhaft zu verbessern. Der Diffusionsprozess findet meist bei Temperaturen zwischen 500 und 1.100 °C statt und dauert von wenigen Stunden bis hin zu mehreren Tagen. Der Grad der Verschleißminderung wird durch die Temperatur, die Zeitdauer und die Konzentration des Mediums gesteuert. Zu den am häufigsten angewendeten Diffusionsverfahren zählen:

• Nitrieren (mit Stickstoff): hohe Härte, geringer Verzug
• Borieren (mit Bor): extreme Härte, Hitzebeständigkeit
• Alitieren (mit Aluminium): hohe Abriebfestigkeit, Temperaturbeständigkeit, Korrosionsschutz
• Sherardisieren (mit Zink): Verschleißminderung, Korrosionsschutz
• Inchromieren (mit Chrom): Korrosions- und Verschleißschutz
• Carbonitrieren (mit Stickstoff und Kohlenstoff): Härte, Zähigkeit

Manganphosphatierung

Die Manganphosphatierung ist ein Konversionsverfahren, das sowohl für den Verschleiß- als auch für den Korrosionsschutz eingesetzt wird. Die Schichten sind feinkristallin, gleichmäßig und im Vergleich zu Zinkphosphatschichten deutlich härter. Typische Anwendungen finden sich bei Verzahnungsteilen und anderen stark beanspruchten Maschinenelementen, wo die Einlaufeigenschaften verbessert und der Verschleiß minimiert werden.

• Kombination aus Verschleiß- und Korrosionsschutz

• Dunkle, fast schwarze Oberflächen, in Verbindung mit CUSTOS- und HAKUDREN-Produkten auch als Ersatz für Brünierungen geeignet

• Reproduzierbare Steuerung von Schichtmorphologie und Schichtdicke durch Anpassung der Beizparameter und Aktivierungsmittel

• Vermeidung von Beiznarbigkeit durch optimierte Prozessführung

Die durch diese Methoden der Oberflächenbehandlung erzeugten integrierten Schutzschichten bleiben dauerhaft erhalten.

Induktions- und Laserhärten

Diese hochpräzisen Verfahren zur Oberflächenhärtung kommen zur Anwendung, wenn Verschleißfestigkeit und geringer Verzug gefragt sind. Beim Induktionshärten wird das Werkstück in ein wechselndes Magnetfeld gebracht. Die dadurch entstehenden Wirbelströme erhitzen das Metall lokal, meist auf 800 bis 1.000 °C. Durch das anschließende Abschrecken bildet sich eine besonders harte Randschicht, während die Kernstruktur erhalten bleibt.

Beim Laserhärten erwärmt ein Laserstrahl die Werkstoffoberfläche lokal auf etwa 900 bis 1.400 °C. Die erhitzte Zone wird durch das umliegende Material im Zuge der sogenannten Selbstabschreckung abgekühlt. Das dabei entstehende Martensit ist besonders hart und verschleißfest und damit eine ideale Schutzschicht für hoch beanspruchte Funktionsflächen.

Thermische Spritzverfahren

Bei diesen Beschichtungsverfahren werden erhitzte oder geschmolzene Partikel (Keramiken, Metalle, Karbide) mit hoher Geschwindigkeit auf die vorbereiteten Werkstückoberflächen geschleudert. Dort erstarren sie und bilden eine mechanisch verankerte, haftfeste Schutzschicht, die verschleißfest ist. Dabei kommen unter anderen folgende Werkstoffe zum Einsatz:

• Wolframkarbid-Kobalt (WC-Co): extrem hart, optimal für hohe mechanische Belastungen
• Aluminiumoxid-Titandioxid (Al2O3-TiO2): für Abriebfestigkeit und gute elektrische Isolation
• Chromkarbid (Cr3C2): ideal gegen Abrasion, hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeit

Gegenüber anderen Verfahren bietet diese Oberflächentechnik mehrere Vorteile. Sie ist sowohl für Metalle als auch für Keramiken und Verbundwerkstoffe einsetzbar und ideal zur Oberflächenhärtung temperaturempfindlicher Bauteile. Die industrielle Beschichtung ermöglicht hohe Schichtdicken von bis zu einigen Millimetern und eignet sich auch zur Wiederaufarbeitung verschlissener Teile

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Wenn Metalle schädlichen Einflüssen wie Salzen, Säuren oder Feuchtigkeit in Verbindung mit Sauerstoff ausgesetzt sind, beginnen sie zu korrodieren. Um dem entgegenzuwirken, werden im Rahmen der Nachbehandlung Korrosionsschutzmittel aufgebracht. Diese verhindern entweder den direkten Kontakt des Metalls mit korrosiven Medien oder hemmen chemische Reaktionen, die mit der Korrosion einhergehen. Beide Ansätze sind darauf ausgelegt, korrosive Prozesse zu unterbinden oder zumindest zu verlangsamen. Unterschieden werden wassermischbare und lösemittelbasierte Korrosionsschutzmittel. Welche Vor- und Nachteile bieten die beiden Varianten – und wofür eignen sie sich jeweils?

Korrosionsschutzmittel im Überblick

Sowohl lösemittelbasierte als auch wassermischbare Korrosionsschutzmittel sind Substanzen, die Metalle und andere Werkstoffe temporär (z. B. beim Transport) oder dauerhaft vor Zersetzungsprozessen schützen. Zu den wichtigsten zählen Öle und Fette, Lacke und Beschichtungen, Chemikalien und Korrosionsinhibitoren sowie Metalloxide und Pigmente. Abhängig vom Einsatzzweck können grob folgende Arten des Korrosionsschutzes unterschieden werden:

• Flächenbeschichtungen (werden großflächig aufgetragen, um freiliegende Metallbauteile vor Korrosion zu schützen)
• Produkte zur Hohlraumkonservierung (bilden einen dünnflüssigen Schutzfilm zur Vermeidung von Korrosion in Hohlräumen und anderen schwer zugänglichen Bereichen)

Ebenso möglich ist eine Einteilung nach spezifischen Eigenschaften. Langzeit-Korrosionsschutzmittel bieten beispielsweise eine besonders lange Schutzdauer, während Hochtemperatur-Korrosionsschutzmittel eine effektive Korrosionshemmung in Umgebungen mit hohen Temperaturen gewährleisten.

Korrosionsschutzprodukte auf Wasserbasis

Wassermischbare Korrosionsschutzmittel basieren auf Wasser als Hauptträgermedium. In dieses werden Korrosionsinhibitoren und speziell formulierte Additive eingemischt, die mit der Metalloberfläche chemisch oder physikalisch wechselwirken und auf diese Weise eine schützende Barriere aufbauen. Diese Schutzschicht bleibt selbst unter widrigen Umgebungsbedingungen intakt und stellt so einen nachhaltigen Korrosionsschutz sicher. Da sich diese Substanzen flexibel an Bewegungen und Verformungen der Oberfläche anpassen, werden auch unregelmäßige und schwer zugängliche Bereiche effektiv abgedeckt und geschützt.

Da jedes Anwendungsgebiet andere Anforderungen stellt, haben sich im Laufe der Zeit mehrere Arten wassermischbarer Korrosionsschutzmittel etabliert:

• wasserbasierte Korrosionsschutzmittel (enthalten Wasser als Lösungsmittel sowie eine Mischung aus Korrosionsinhibitoren)
• Emulsionen (bestehen aus Wasser und ölbasierten Bestandteilen, die zu einer stabilen Mischung emulgiert werden)
• polymere Beschichtungen (enthalten spezielle Polymerzusätze, um eine besonders langanhaltende, strapazierfähige Schutzschicht zu bilden)

Vor- und Nachteile von wassermischbaren Korrosionsschutzmitteln

Wassermischbare Korrosionsschutzmittel punkten mit mehreren Vorteilen. Ihr nicht vorhandener oder niedriger VOC-Gehalt (Volatile Organic Compounds – flüchtige organische Verbindungen) sorgt für gute Umweltverträglichkeit. Außerdem eignen sie sich aufgrund ihrer geringen Entflammbarkeit und ihrer reduzierten Schadstoffausdünstungen auch für Innenbereiche und Anwendungen mit erhöhten Umweltauflagen.

Im Vergleich zu lösemittelbasierten Systemen enthalten wassermischbare Korrosionsschutzmittel meist deutlich geringere Mengen problematischer Zusatzstoffe. Je nach Formulierung ist zum Teil eine einfache und kostengünstige Entsorgung über Standardprozesse realisierbar, beispielsweise im Rahmen der Abwasserbehandlung.

Ein Nachteil ist, dass wasserbasierter Metallschutz langsamer trocknet als lösemittelbasierte Korrosionsschutzmittel. Ein weiterer Nachteil ist, dass häufig zusätzliche Additive nötig sind, um einen dichten und haftstarken Schutzfilm zu gewährleisten. Zudem kann die Wirksamkeit von wassermischbarem Korrosionsschutz stark von den Umgebungsbedingungen (Luftfeuchtigkeit, Temperatur) abhängen.

Korrosionsschutzprodukte auf Lösemittelbasis

Lösemittelbasierte Korrosionsschutzmittel verwenden ein organisches Lösungsmittel als Trägermedium. Dieses verdampft nach dem Aufbringen, wodurch eine dichte und gleichmäßige Schutzschicht auf der Metalloberfläche zurückbleibt. Auch hier gibt es verschiedene Arten:

• Schutzlacke und Beschichtungen (häufig zur Grundierung oder finalen Beschichtung in handwerklichen oder industriellen Anwendungen)
• Schutzöle und Penetrieröle (für Metalloberflächen, die eine intensive, tiefgehende Schutzwirkung erfordern)
• Tauchwachse (oft als temporärer Korrosionsschutz während der Lagerhaltung oder beim Transport)
• Schmierfette mit Korrosionsinhibitoren (vor allem für mechanische Anwendungen, die neben der Schmierung auch einen kurz- bis mittelfristigen Oberflächenschutz verlangen)

Vor- und Nachteile von lösemittelbasierten Korrosionsschutzmitteln

Lösemittelbasierte Produkte trocknen schneller als wassermischbare Korrosionsschutzmittel. Durch ihre starke Haftung und gleichmäßige Schichtdicke bieten sie oft die beste Lösung, wenn ein dauerhafter Bauteilschutz gefordert ist. Aufgrund ihrer hohen VOC-Emissionen können sie jedoch spezielle Sicherheitsmaßnahmen bei der Applikation erfordern und durch ihre Ausdünstungen die Gesundheit und die Umwelt belasten. Bei unsachgemäßer Anwendung besteht ein erhöhtes Risiko bezüglich Entzündlichkeit und etwaiger toxischer Einflüsse.

Lösemittelbasierte Systeme gelten durch ihren hohen VOC-Gehalt oft als gefährlicher Abfall oder Sondermüll. Das bedeutet, dass bei ihrer Entsorgung strenge gesetzliche Vorgaben einzuhalten sind. Diese können aufgrund der hohen Sicherheits- und Umweltaspekte aufwendig und somit kostenintensiv sein.

Welches System passt wofür? Ein Blick auf die Einsatzgebiete

Ob für einen Anwendungsbereich Korrosionsschutzmittel auf Lösemittel- oder Wasserbasis die richtige Wahl sind, hängt von den konkreten Anforderungen ab. Ist eine schnelle Weiterverarbeitung gefragt, zum Beispiel in industriellen Prozessen, sind lösemittelbasierte Systeme aufgrund ihrer raschen Trocknung und ihrer hervorragenden Schichtbildung oft die überlegene Option. Geht es um Anwendungen in Bereichen mit hohen Umweltauflagen oder in Innenräumen, sind in aller Regel wassermischbare Produkte die bessere Alternative.

Typische Einsatzbereiche für wassermischbare Korrosionsschutzmittel

Zu den wichtigsten Einsatzgebieten dieser Systeme zählen Bearbeitungsprozesse in der Metallbearbeitung. Soll der Metallschutz direkt in Kühlschmierstoffe integriert werden, sind wassermischbare Korrosionsschutzprodukte ideal, weil sie gleichzeitig schmieren, reinigen und schützen. Ein weiterer bedeutender Anwendungsbereich sind Reinigungsprozesse. In Entfettungsbädern und Waschstraßen bieten wassermischbare Korrosionsschutzmittel eine gute Performance ohne zusätzliche Lösungsmittel.

Typische Einsatzbereiche für lösemittelbasierte Korrosionsschutzmittel

Diese Produkte sind gefragt, wenn es um einen robusten Bauteilschutz und eine lange Schutzdauer geht. In der Automobilindustrie werden sie zur Nachbehandlung von Fahrgestellen, Karosserien und Motorenteilen verwendet, insbesondere bei der Langzeit-Lagerung und bei Ersatzteilen. In der Schiffs- und Luftfahrttechnik schützen sie Metallbauteile vor hoher Luftfeuchtigkeit und extremen Witterungsbedingungen. Darüber hinaus finden diese Korrosionsschutzmittel Verwendung im Maschinen- und Anlagenbau, in der Elektronik- und Präzisionsmechanikbranche und unterschiedlichsten weiteren industriellen Einsatzfeldern.

Angesichts immer strengerer Vorgaben lohnt es sich für viele Anwender zunehmend, auf wassermischbare Produkte umzusteigen. In diesem Zusammenhang ist die Entwicklung moderner Formulierungen ein wichtiges Thema, die die Vorteile beider Systeme kombinieren oder die Eigenschaften wassermischbarer Korrosionsschutzmittel optimieren. Reduzierte Lösungsmittelkonzentrationen gehören ebenso zu den möglichen Strategien wie die Implementierung innovativer Additive, die einerseits die Oberflächenkompatibilität und die Filmbildung, andererseits aber auch die Umweltverträglichkeit verbessern. Die Chemische Werke Kluthe GmbH hat als Alternative zu lösungsmittelbasierten Korrosionsschutzmitteln lösemittelfreie Varianten der CUSTOS- und HAKUDREN-Reihen entwickelt.

CUSTOS und HAKUDREN: Für jeden Bedarf der passende Korrosionsschutz

Überall dort, wo wassermischbare Korrosionsschutzmittel noch keine Option sind, überzeugen lösemittelhaltige HAKUDREN- und CUSTOS-Korrosionsinhibitoren mit hoher Oberflächenkompatibilität und problemloser Verarbeitung. Sie lassen sich durch Tauchen, Fluten oder Sprühen auftragen, wobei eine Badüberwachung nur bedingt erforderlich ist. HAKUDREN überzeugt nicht zuletzt durch seine hohe Wasserverdrängung. Wassernasse Bauteile können durch Eintauchen getrocknet und zeitgleich konserviert werden.

Wer nach umweltfreundlicheren Alternativen zum Bauteilschutz sucht, wird bei Kluthe ebenfalls fündig. Wassermischbare Korrosionsschutzmittel der CUSTOS-Serie ermöglichen das Reinigen und Konservieren in nur einem Arbeitsgang. Sie werden üblicherweise in Form einer 5- bis 15-prozentigen Emulsion bei 50 bis 60 °C im Spritzverfahren verarbeitet. Auch eine Applikation durch Tauchen oder Fluten ist möglich. Nach dem Trocknen der lösemittelfreien CUSTOS-Korrosionsinhibitoren verbleibt auf den behandelten Oberflächen ein temporärer Korrosionsschutz in Form eines Schutzfilms, der Korrosion für bis zu zwölf Monate verhindert und sich bei Bedarf leicht entfernen lässt. CUSTOS-Konzentrate werden ebenso angeboten wie gebrauchsfertige Produkte.

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Geht es um Beschichtungen für den Korrosionsschutz, eine ansprechende Optik und spezielle funktionelle Oberflächeneigenschaften von Blechen, hat die Metallverarbeitung zwei Möglichkeiten: die Stückbeschichtung und die Metallbandbeschichtung, das sogenannte Coil Coating. Was hat es mit Letzterem auf sich und welche Vorteile bietet es hinsichtlich Nachhaltigkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit?

Was sind Coil Coatings?

Das Coil Coating, auch als Bandbeschichtung bezeichnet, zählt zu den effizientesten Methoden zur ein- oder beidseitigen Beschichtung von Blechen aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium. Im Gegensatz zur Stückbeschichtung werden Coil Coatings vor jeglicher Weiterverarbeitung auf die bis zu 2,6 Meter breiten Metallbänder aufgebracht. Das Resultat ist ein Verbundwerkstoff aus dem metallischen Trägermaterial und dem organischen Beschichtungsstoff, der einen langfristigen und wirksamen Korrosionsschutz darstellt und zugleich hohen optischen Ansprüchen genügt. In der EN 13523-0 werden mit Coil Coatings versehene Bleche bandbeschichtete Metalle genannt.

Wie läuft die Metallbandbeschichtung ab?

Der Beschichtungsprozess vollzieht sich vollautomatisiert und unterbrechungsfrei in mehreren Schritten. Direkt nach der Produktion werden die zu beschichtenden Metallbänder in aufgerolltem Zustand in die Beschichtungsanlage verbracht. Dort werden sie abgewickelt und über mehrere als Bandspeicher dienende Walzen geschlungen. Die Rollenanfänge und Enden werden im laufenden Prozess miteinander verschweißt, um ein fortlaufendes Blechband zu erzeugen und einen kontinuierlichen Beschichtungsvorgang zu ermöglichen.

Zunächst wird das Metall durch alkalische Reinigung von Ölen und Fetten befreit und anschließend chemisch passiviert. Danach erfolgt die eigentliche Beschichtung, die exakt auf den jeweiligen Einsatzzweck des Bandes abgestimmt wird. Im Walzverfahren werden ein Haftvermittler (Primer) und der Decklack (Topcoat) appliziert und bei circa. 240 °C eingebrannt. Nach der Trocknung in einem speziellen Ofen wird das Material abgekühlt und gegebenenfalls zusätzlich mittels Kunststoffschutzfolie laminiert. Abschließend wird das endlose Metallband erneut über einen Bandspeicher geführt, in die gewünschten Längen aufgetrennt und wieder aufgerollt.

Die Metallbandbeschichtung ist deutlich effizienter als die Stückbeschichtung und liefert eine gleichmäßigere Oberflächenqualität. Die Schichtdicken sind einfacher kontrollierbar als bei nicht-kontinuierlichen Beschichtungsverfahren. Lackverluste durch Sprühnebel wie bei der klassischen Nasslackierung im Spritzverfahren gibt es bei Coil Coatings kaum. Moderne Beschichtungsanlagen fahren mit bis zu 200 Metern pro Minute. Der gesamte Anlagenaufbau kann mehr als 100 Meter lang sein.

Wo kommt die Metallbandbeschichtung zur Anwendung?

Im Wesentlichen nutzt die Metallverarbeitung diese innovative Oberflächenbehandlung, um:

• Blechen einen besseren Korrosionsschutz und eine höhere Witterungsbeständigkeit zu verleihen,
• dekorative Oberflächen zu erzeugen und/oder
• spezielle funktionell-technologische Oberflächeneigenschaften (z. B. Elastizität, Kratzfestigkeit, Härte) zu erzielen.

Haupteinsatzgebiet für Coil Coatings sind Bleche für die Bauindustrie mit Anwendungen wie dem Dach- und Fassadenbau. Weitere Verwendungsmöglichkeiten finden sich in der Automobilindustrie und im Schaltschrankbau. Teilweise werden auch Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen und Kühlschränke, EDV-Geräte, Leuchten, Blechtüren und Tore, Lamellen für Jalousien und abgehängte Kassettendecken aus Coil-Coating-Blechen gefertigt.

Welche Beschichtungsmaterialien werden eingesetzt?

Für die Metallbandbeschichtung kommen überwiegend Lacke zur Anwendung. Eine Alternative sind Folien, die jedoch nur circa fünf Prozent aller Coil Coatings ausmachen. Für die vielfältigen Einsatzgebiete wurden verschiedene Lacksysteme entwickelt, darunter:

• Polyurethan-Systeme (Baubereich außen und innen, allg. Blechverarbeitung, Hausgeräte, Transportwesen),
• Polyester-Systeme (Baubereich außen und innen, allg. Blechverarbeitung, Hausgeräte, Transportwesen),
• PVC-Plastisole (Baubereich außen),
• PVDF-Systeme (Baubereich außen) und
• Epoxid-Systeme (Rückseitenlacke, Primer, Dosen-Innenlackierung).

Diese Systeme unterliegen hohen Anforderungen. Sie müssen sich unkompliziert herstellen und einfach verarbeiten lassen und auch bei schnellsten Verarbeitungsgeschwindigkeiten gleichmäßige, störungsfreie Oberflächen erzeugen. Außerdem müssen sie in relativ kurzer Zeit aushärten und bei den üblichen Einbrenntemperaturen farbstabil bleiben.

Damit die Oberfläche bei der Weiterverarbeitung durch Schneiden, Kanten, Biegen, Tiefziehen, Montieren und Befestigen nicht beschädigt wird, müssen die Lacke zudem eine gute Balance zwischen Elastizität und Härte aufweisen. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Beschichtungen über Jahre hinweg alle ästhetischen Anforderungen an Glanz, Farbton, Langlebigkeit und Korrosionsschutz erfüllen.

Auch die Kluthe-Werke haben Produkte für das Coil Coating im Programm. Mit den auf Umformverfahren abgestimmten Beschichtungen SUPRABOND (Passivierung, Korrosionsschutz, Antifingerprint) und NOVICOAT (Strukturprimer, Decklack, Rückseitenlack) lässt sich hochwertiges Bandmaterial zur Fertigung Weißer und Brauner Ware erzeugen.

Welche Vorteile bieten Coil Coatings gegenüber der Stückbeschichtung

Grundsätzlich handelt es sich bei der Metallbandbeschichtung um eine kostengünstige, aber dennoch hochwertige Alternative zu klassischen nicht-kontinuierlichen Beschichtungsverfahren. Vorteile ergeben sich sowohl hinsichtlich der Nachhaltigkeit als auch bezüglich Wirtschaftlichkeit und Qualität.

Höhere Nachhaltigkeit in der Industrie

Bei der Bandbeschichtung geht zukunftsorientierte Materialwissenschaft Hand in Hand mit innovativer Verfahrenstechnik. Da alle Schritte von der Reinigung bis hin zur Trocknung kontinuierlich in einem geschlossenen System ablaufen, gelten Coil Coatings als sehr umweltfreundliche Beschichtungen. In modernen Anlagen ist der Spülwasserbedarf niedrig, da die Vorbehandlung oftmals im Non-Rinse-Verfahren stattfindet. Hierbei wird exakt das benötigte Quantum der Vorbehandlungschemikalie mittels Walze auf die Bandoberfläche aufgebracht und getrocknet. Auf diese Weise entfällt das Abspülen von Chemikalienresten, wodurch eine große Menge Spülwasser eingespart wird.

Für die Vorbehandlung und als Primer werden heute mehrheitlich chromfreie Produkte verwendet. VOC-arme Formulierungen sorgen in Verbindung mit einer thermischen Nachverbrennung der im Beschichtungsprozess entstehenden Emissionen für einen sehr geringen Ausstoß flüchtiger organischer Bestandteile. Die beim Verbrennen erzeugte Wärme wird in den Coil Coating-Prozess zurückgeführt. Das wirkt sich positiv auf die Energieeffizienz aus, die wiederum eine Ökologische-Fußabdruck-Reduzierung mit sich bringt.

Effizienzsteigerung in der Produktion bei gleichbleibend hoher Qualität

Bei der Metallbandbeschichtung handelt es sich um ein hochautomatisiertes Verfahren mit geringer Fehleranfälligkeit, das gegenüber der Stückbeschichtung eine enorme Effizienzsteigerung ermöglicht. Das kontinuierliche Coating gewährleistet eine gleichbleibende Schichtdicke und eine gleichmäßige, reproduzierbare Oberflächenqualität. Da die Anlagen und Prozessparameter individuell eingestellt werden können, lassen sich Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichsten Schichtdicken und variablen funktionalen Eigenschaften erzeugen. Es besteht sogar die Möglichkeit, besondere Strukturierungen (geriffelt, geprägt, bedruckt) umzusetzen. Bandbeschichtetes Blech überbietet stücklackiertes in Hinblick auf Haltbarkeit, Korrosionsschutz, Langlebigkeit und optische Qualität während der gesamten Lebensdauer.

Hohe Wirtschaftlichkeit durch besonders hohe Produktivität

Da jeder Prozessschritt bei der Bandbeschichtung mehrere Funktionen hat und viele Vorgänge parallel ablaufen, sind die Taktzeiten kürzer als bei nicht-kontinuierlichen Coil Coating-Verfahren. Zudem erfordern die Vorbehandlung und der Lackauftrag nur geringe Materialmengen. Hinzu kommt, dass der Schlammanfall und damit auch der Reinigungs- und Entsorgungsaufwand drastisch reduziert ist. Das senkt den Kostenfaktor deutlich und sorgt für ein Optimum an Wirtschaftlichkeit.

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Kaltverfestigung tritt auf, wenn metallische Werkstoffe unterhalb ihrer Rekristallisationstemperatur umgeformt werden. Informieren Sie sich hier, wie sich mechanische Eigenschaften von Metallen durch Umformprozesse verändern, welche Industrieanwendungen von der Festigkeitserhöhung profitieren und welche weiteren Verfestigungsmethoden bei unterschiedlichen Herstellungsverfahren zum Einsatz kommen.

Kaltumformung

Die Kaltumformung eignet sich sehr gut für die Massenproduktion, weil sich überdurchschnittlich hohe Materialdurchsätze in sehr kurzer Zeit realisieren lassen. Weitere Vorteile sind der fortbestehende Materialzusammenhalt, die oft vollständige Werkstoffausnutzung und der verhältnismäßig geringe Energieverbrauch. Metallische Werkstoffe lassen sich durch starke mechanische Kräfte in nahezu beliebige Formen bringen. Die neuen Konturen entstehen an Werkzeugen, die dem Material die vorgesehene Gestalt geben. Dafür, dass die Werkzeuge trotz hoher Verarbeitungsgeschwindigkeiten, Arbeitsdrücke und Temperaturanstiege wirtschaftlich vertretbare Standzeiten erreichen, sorgen Umformschmierstoffe. Kluthe bietet mit den Produktreihen Hakuform, Hakuforge und Trägerschichten wie Decorrdal-Zinkphosphatierungen eine breite Palette von tribologisch wirksamen Produkten, die perfekt an die unterschiedlichen Bedingungen der einzelnen Herstellungsverfahren angepasst sind.

Kaltverfestigung

Eine Begleiterscheinung der Kaltumformung ist die Kaltverfestigung. Sie führt dazu, dass die hergestellten Bauteile im Einsatz hohen mechanischen Belastungen widerstehen können. Bei den meisten Herstellungsverfahren ist die Festigkeitserhöhung gewollt. Das trifft vor allem auf das Kaltwalzen, das Rohrziehen, das Drahtziehen und weitere Verfahren der Kaltmassivumformung zu. In einigen Fällen stört die hohe Festigkeit jedoch die weitere Bearbeitung der Werkstücke. Dann lässt sich das Material durch Weichglühen (auch als Rekristallisation bezeichnet) in den ursprünglichen mechanischen Zustand zurückversetzen. Dies wird unter anderem erforderlich, wenn mehrere aufeinanderfolgende Umformstufen benötigt werden, um das Rohmaterial in die endgültige Form zu bringen. Betroffen sind beispielsweise mehrfach gezogene Rohre und Drähte, Kaltstauchteile aus kaltgezogenem Draht und durch Kaltmassivumformung erzeugte Bauteile, bei denen mithilfe des Zwischenglühens das benötigte Materialverhalten wiederhergestellt wird.

Verformbarkeit von Metallen

Gitteraufbau

Die Verformbarkeit von Metallen lässt sich auf ihre Kristallstruktur zurückführen. Beim Erstarren der Schmelze ordnen sich Teilchen (Atome, Ionen) zunächst an zufällig verteilten Stellen zu regelmäßig aufgebauten Kristallgittern. Während die Schmelze fest wird, lagern sich immer mehr Teilchen an das Gitter an (Kristallwachstum). Dabei treten vereinzelt Unregelmäßigkeiten auf, die in der Werkstofftechnik als Gitterfehler bezeichnet werden. Einfache Gitterfehler sind Fremdatome, Leerstellen und Zwischenatome. Fremdatome nehmen den Platz eines Teilchens ein und verzerren das Gitter durch ihre abweichende Größe. Bei Leerstellen fehlen einzelne Teilchen im Gitter. Zwischenatome sind zusätzlich in das Gitter eingelagert.

Versetzungen im Gitter

Großen Einfluss auf das Materialverhalten bei der Kaltverformung haben Versetzungen in den Kristallgittern. Die Werkstofftechnik unterscheidet zwischen Stufenversetzungen und Schraubenversetzungen. Stufenversetzungen bilden sich durch zusätzliche Halbebenen, die innerhalb eines Kristalls beginnen. Benachbarte, im Normalfall parallel verlaufende Gitterebenen weichen dann seitlich aus. Senkrecht zur Halbebene verlaufende Ebenen behalten ihre Lage bei. Schraubenversetzungen entstehen, wenn Gitterbereiche einen schrägen Verlauf annehmen, um fehlende Gitterbausteine zu überbrücken. Dieser Verlauf setzt sich wendelförmig im Kristallgitter fort.

Einfluss der Versetzungen auf die Kaltumformung

Versetzungen lockern den festen Zusammenhalt der Gitterbausteine auf. Dadurch wird eine Kaltumformung möglich. Äußere Kräfte bewirken, dass die Versetzungen durch die Gitter wandern und das Material in die vorgesehene Form fließen kann. Währenddessen entstehen im Gitteraufbau neue Abweichungen vom Idealzustand. Mechanische Eigenschaften ändern sich. Schließlich behindern sich die zusätzlich zustande gekommenen Versetzungen gegenseitig. Das Material setzt der Formänderung wachsenden Widerstand entgegen. Die Werkstofftechnik bezeichnet dieses Materialverhalten als Kaltverfestigung.

Rekristallisation

Die Gitterbausteine befinden sich in ständiger Bewegung. Sie führen Schwingungen um einen idealen Gitterpunkt aus. Äußeres Anzeichen für diese Bewegungen ist die Temperatur. Erreicht die Temperatur einen Grenzwert, bewirkt die Bewegungsenergie eine Neuordnung der Gitterbausteine. Versetzungen werden zum großen Teil abgebaut, das Gitter repariert sich. Der Grenzwert ist die Rekristallisationstemperatur. Sie ist hauptsächlich von der genauen Werkstoffzusammensetzung und vom Grad der Verformung abhängig. Ihre Größe liegt etwa bei 40 bis 50 % der absoluten Schmelztemperatur. Deshalb ist eine Kaltverfestigung bei Werkstoffen mit niedrigen Schmelztemperaturen wie Zink (418 °C), Blei (328 °C) oder Zinn (232 °C) nicht möglich. Die Kristallgitter dieser Materialien bringen sich nach Beendigung der Umformprozesse sofort wieder in Ordnung.

Die Skala für die absolute Temperatur beginnt bei null Kelvin (Kurzzeichen K), dem absoluten Nullpunkt. An diesem Punkt befinden sich alle Teilchen in Ruhe. Die Umrechnung von °C in K erfolgt einfach durch die Addition von 273,15 (0 °C sind 273,15 K).

Weitere Verfestigungsmethoden

Kornfeinung

In der erstarrenden Schmelze wachsen die Kristalle, bis sie an benachbarte Kristalle anstoßen. Die Werkstofftechniker bezeichnen die Gebilde, die zu diesem Zeitpunkt entstanden sind, als Körner. Die äußeren Teilchen bilden Korngrenzen. Weil die Ausrichtung der Gitterebenen in benachbarten Körnern unterschiedlich ist, setzen die Korngrenzen der Verformung einen Widerstand entgegen. Das Metall gewinnt an Festigkeit. Das wird bei der Kornfeinung ausgenutzt. Durch definierten Abkühlbedingungen nach dem Erwärmen der Metalle über die Rekristallisationstemperatur hinaus und durch das Einbringen von Kristallisationskeimen erhöht sich die Anzahl der Stellen in der Schmelze, an denen die Kristallbildung einsetzt. In der Folge entstehen mehr kleinere Körner und entsprechend mehr Korngrenzen. Ein Vorteil dieser Verfestigungsmethode ist, dass die Zähigkeit der Werkstoffe erhalten bleibt. Im Gegensatz dazu verspröden Materialien bei einer Kaltverfestigung.

Ausscheidungshärtung

Metallische Werkstoffe sind in der Regel Legierungen, die unterschiedliche chemische Elemente enthalten. Beispielsweise ist Stahl eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die durch weitere Komponenten Korrosionsbeständigkeit und benötigte mechanische Eigenschaften gewinnt. Die verschiedenen Bestandteile weisen unterschiedliche Löslichkeit ineinander aus. Die Löslichkeit sinkt im Allgemeinen mit der Temperatur. Für die Ausscheidungshärtung wird der Werkstoff so weit erwärmt, dass sich alle Komponenten gut durchmischen können. Anschließend erfolgt eine schnelle, starke Verringerung der Temperatur (Abschrecken). Im Grundwerkstoff entstehen übersättigte Kristalle, die mehr fremde Teilchen enthalten als es die Löslichkeit zulässt. Beim sogenannten Auslagern wandern die überschüssigen Teilchen aus dem Kristallgitter heraus und bilden zwischen den Körnern eigene Bereiche, die sich einer Verformung widersetzen und damit eine Festigkeitserhöhung bewirken.

Mischkristallverfestigung

Weil die meisten reinen Metalle sehr weich sind, eignen sie sich nur bedingt als Werksstoff für Industrieanwendungen. Durch den Zusatz von Legierungselementen, die Gitterplätze einnehmen oder sich zwischen den Gitterpunkten einlagern, erhöht sich die Festigkeit der metallischen Werkstoffe. Grund ist, dass die zusätzlichen Gitterbausteine kleiner oder größer als die Teilchen des Grundmaterials sind. Ihre Anwesenheit verzerrt das Kristallgitter. Versetzungen müssen diesen Verzerrungen ausweichen, wenn sie sich durch das Gitter bewegen.

Beispiele für die Kaltverfestigung in Industrieanwendungen

Bei vielen Kaltumformprozessen führt die Kaltverfestigung zu einer gewünschten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Bauteile. Die Kaltverfestigung wird heute so gut verstanden (und auch in der Umformsimulation abgebildet), dass man die Umformprozesse gezielt auf gewünschte Kaltverfestigungsgrade einstellen kann. Das zeigt sich besonders bei der Kaltmassivumformung. In kurzer Zeit lässt sich eine große Anzahl von Komponenten für Getriebe, Befestigungselemente (Kaltstauchteile) oder andere stark mechanisch beanspruchte Bauteile für den Fahrzeug- und Maschinenbau herstellen. Von der Kaltverfestigung profitieren auch Drähte, Rohre und Profile, die im Stahlbau Verwendung finden.

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Ein Blick in die Geschichte der Gewindeherstellung

Die ältesten bekannten Hinweise auf Werkzeuge zur Gewindefertigung finden sich in den Aufzeichnungen des Universalgelehrten Leonardo da Vinci (1452 – 1519). Ob sie tatsächlich zum Gewindeformen genutzt wurden, ist heute nicht mehr nachvollziehbar.

Eine erste primitive Maschine zum Drehen von Schraubengewinden wurde 1568 in Frankreich gebaut. Diese wurde 73 Jahre später von Henry Hindley of York (1701 – 1771), einem gefeierten Uhrenhersteller und Mechaniker, optimiert und daraufhin vermehrt genutzt, um bei Schrauben und Muttern Gewinde zu formen. In Deutschland begann die Geschichte der Schraubenschmieden erst zu Ende des 17. Jahrhunderts – in Westfalen und im Rheinland. Hergestellt wurden die Schrauben noch überwiegend in Handarbeit. Gewinde- und Kerndurchmesser, Flankenwinkel und Steigung wurden abhängig von der jeweiligen Anwendung individuell gestaltet. Erst ab Mitte des 18. Jahrhunderts lief mit Entstehung von Schraubenfabriken die maschinelle Produktion an.

Die Idee, Gewinde zu normen, kam erst knapp 100 Jahre später dem britischen Ingenieur Joseph Whitworth (1803 – 1887). 1841 führte er das auf der englischen Zolleinheit basierende und nach ihm benannte Whitworthgewinde ein und legte damit den Grundstein für moderne Schraubverbindungen. Durch die Normung wurden Schrauben austauschbar und eine Massenproduktion sinnvoll. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts gab es erste Versuche der Gewindeherstellung durch Massivumformen, die sich jedoch auf das Warmumformen beschränkten.

Zwar hatte der Amerikaner William Keane schon um 1835 das Gewindewalzen (auch: Gewinderollen) zum Gewindeformen in Betracht gezogen, diese Methode scheiterte aber zunächst am damals verfügbaren Stahl, der bei Kaltumformung zersplitterte. Erst nach Einführung von Stählen mit ausreichender Dehn- und Formbarkeit kam Schwung in die Sache.

Mittlerweile haben sich für die Gewindeherstellung einige Verfahren etabliert. Grundsätzlich werden spanende und nicht spanende Techniken unterschieden. Bei Ersteren wird Material in Form von Spänen abgetragen, bei Letzterem das Gewindeprofil in die Rohlinge eingepresst.

Gewindeformen mit spanenden Verfahren

Als Ausgangsstoff für spanende Verfahren dienen meist Automatenstähle, die eine besonders gute Zerspanbarkeit bieten. Werden vorgepresste Rohlinge durch Schleifen oder Drehen zu Pass- oder Taillenschrauben weiterverarbeitet, kommen mitunter auch Vergütungsstähle in Betracht.

Gewindeschneiden / Gewindebohren

Hierbei werden das Innengewinde- und das Außengewindeschneiden unterschieden. Innengewinde werden in erster Linie unter Einsatz von Gewindebohrern hergestellt. Der erste Schritt besteht im Einbringen einer Kernbohrung mithilfe eines normalen Bohrers. In diese wird anschließend mit einem Gewindebohrer das Gewinde geschnitten. Außengewinde werden mit einem Schneideisen auf einen bolzenförmigen Rohling geschnitten.

Gewindedrehen

Bei diesem Verfahren zum Gewindeformen findet ein Gewindedrehmeißel im Längsdrehverfahren Verwendung. Das Profil und die Positionierung des Werkzeugs werden entsprechend der gewünschten Gewindeform gewählt. Bei der mehrstufigen Gewindeherstellung wird die Schneidspitze des Meißels mehrfach an gleicher Stelle des Werkstücks angesetzt. Der Vorschub entspricht der Gewindesteigung. Mit dieser Methode lassen sich sowohl Außengewinde als auch Innengewinde erstellen.

Gewindestrehlen

Das Gewindestrehlen bietet die Möglichkeit, Gewinde wirtschaftlich auf Drehmaschinen und -automaten herzustellen. Die hierzu verwendeten Werkzeuge sind als Schaft-, Vierkant- und Scheibenstrehler für Innen- und Außengewinde verfügbar. Es gibt sowohl als Einzahn- als auch als Mehrzahn-Strehler.

Gewindefräsen

Das Fräsen von Gewinden erfordert Werkzeugmaschinen, die Bewegungen auf der x-, y- und z-Achse gleichzeitig ausführen können. Dieses Verfahren kommt vor allem bei hohen Anforderungen hinsichtlich der Prozesssicherheit und der Qualität zum Einsatz. Gewindefräser gelten als Problemlöser für spezielle Anwendungsfälle. In der Massenproduktion finden sie eher selten Verwendung.

Gewindewirbeln

Gewindewirbeln ist das Verfahren der Wahl bei Gewinden, bei denen die Länge in einem großen Verhältnis zum Durchmesser steht. Die auch als Gewindeschälen bezeichnete Methode der Gewindeherstellung bietet den Vorteil, dass sich damit auch schwer spanbare Materialien mit geringen Toleranzen bearbeiten lassen. Häufig wird sie für die Herstellung von Knochenschrauben aus rostfreien Stählen oder Titan eingesetzt.

Gewindeschleifen

Das Gewindeschleifen dient vorrangig der Fertigung von Gewindeschneidwerkzeugen für Innengewinde. Es lässt sich aber auch zur Herstellung von Gewindewalzbacken für Außengewinde nutzen. Zu den größten Vorteilen des Verfahrens zählt die extrem hohe Profilgenauigkeit, die durch das Verwenden keramisch gebundener Schleifscheiben erzielt wird.

Gewindeerodieren

Das Erodieren wird primär bei schwer zerspanbaren Werkstoffen zur Herstellung von Innengewinden eingesetzt. Die aus Messing, Kupfer oder Stahl bestehende Werkzeugelektrode entspricht dem Gewindeprofil und wird über eine vorab eingebrachte Kernbohrung in das zu bearbeitende Werkstück eingeschraubt.

Gewindeformen mit nicht-spanenden Verfahren

Bei der nicht-spanenden Gewindeherstellung werden Verfahren der Warmumformung (kleinere Losgrößen, große Befestigungselemente) und der Kaltumformung (größere Losgrößen) unterschieden. Alle genormten Schrauben und Muttern werden heute spanlos hergestellt. Für Sicherheitsbauteile ist das spanfreie Gewindeformen oftmals sogar vorgeschrieben. Das nicht-spanende Formen von Gewinden bietet unter anderem folgende Vorteile:

• keine Unterbrechung des Faserverlaufs im Material
• geringere Kerbwirkung
• schnellere Fertigung
• keine Spanbildung
• Verschneiden ist ausgeschlossen
• glattere Oberflächenstruktur

Gewindewalzen

Das Gewindewalzen wird hauptsächlich beim Herstellen von Schrauben angewandt. Die hierfür verwendeten Werkzeuge werden mit hohem Druck auf das Werkstück aufgepresst, was zu einer dauerhaften plastischen Verformung führt.

Damit das Gewindeformen funktioniert, muss der Werkstoff kalt umformbar sein. Bei Spitzgewinden sollte die Bruchdehnung mindestens fünf Prozent betragen. Die Obergrenze der Zugfestigkeit beläuft sich auf circa 1700 N/mm². Typische Materialien für Befestigungselemente mit gewalzten Gewinden sind:

• Automaten- und Baustähle,
• hochlegierte, korrosions- und säurebeständige Stähle sowie
• Aluminium- und Kupferknetlegierungen (Cu-Anteil mindestens 60 Prozent).

Um auf diese Weise Gewinde formen zu können, ist eine ausreichende Materialstärke erforderlich. Abhängig ist diese einerseits vom Werkstoff, andererseits aber auch von der Art und Tiefe des gewünschten Profils.

Gewindedrücken / Gewindefurchen

Das Gewindeformen mittels Drückwalzen findet meist beim Herstellen von Rundgewinden in Blechen Verwendung. Dabei wird eine rotierende Walze in ein vorgebohrtes Kernloch eingebracht und eine weitere von außen dagegen geführt. Die Gewindekontur entsteht in diesem stufenförmig ablaufenden Umformprozess durch Verdrängung des Materials.

Welche Rolle spielen Schneid- und Umformschmierstoffe beim Gewindeformen?

Ob beim Gewinde Rollen oder Schneiden, beim Strehlen, Schneiden oder Fräsen: Ohne Schmierstoffe geht es beim Gewindeformen nicht. Gerade bei den spanabhebenden Verfahren wird die Notwendigkeit der Schmiermittel häufig unterschätzt, was nicht selten eine deutlich verkürzte Lebensdauer der verwendeten Werkzeuge zur Folge hat. Die Schmierstoffe senken die Temperatur und verringern zugleich die Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug. Das senkt den Verschleiß erheblich.

Unverzichtbar sind Schmiermittel beim Gewindeformen durch nicht-spanende Verfahren, da es dabei zwischen der Werkstückoberfläche und dem Werkzeug zu einer gleitenden Bewegung kommt. Umformschmierstoffe (i.A. nicht-wassermischbar) sorgen dafür, dass das Gewindeformen reibungsfrei abläuft. Damit verhindern sie Werkstoffaufschweißungen, die unsaubere Gewindeoberflächen und sogar Werkzeugbrüche zur Folge haben können. Außerdem sorgen die Umformschmierstoffe dafür, dass die beim Gewindeformen entstehende Wärme abgeführt wird. Auf dem Gewinde verbleibende Schmierstoffreste bieten einen gewissen Korrosionsschutz, müssen aber vor weiteren Bearbeitungsschritten oft abgereinigt werden.

Der Beitrag Gewindeformen – Walzen, Drücken und Schneiden erschien zuerst auf Kluthe Magazin.