Glättewerkzeuge: Optimierung der Oberflächenqualität und Materialfestigkeit

Glättewerkzeuge, auch bekannt als Oberflächenbearbeitungswerkzeuge, sind unverzichtbar in der modernen Fertigung. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, durch das Glätten von Werkstücken eine höhere Oberflächenqualität und Festigkeit zu erzielen. Dieser Blogbeitrag richtet sich an Fachleute wie Einrichter, Meister, Techniker und Einkäufer, die in der industriellen Fertigung tätig sind und die Leistungsfähigkeit dieser Werkzeuge optimal nutzen wollen.

Für wen ist dieser Blogartikel geeignet?

Zielgruppe. Fachleute wie Einrichter, Meister, Techniker und Einkäufer aus der Automobil-, Luftfahrt-, und Maschinenbauindustrie.

Ziel. Vermittlung von technischem Fachwissen über Glättewerkzeuge, ihre Funktionsweise, Vorteile und Anwendungsbereiche.

2. Funktionsweise von Glättewerkzeugen

Glättewerkzeuge glätten die Oberflächen von Werkstücken durch plastische Verformung. Dabei wird der Druck einer Walze oder eines Werkzeugs mit einem festen oder rotierenden Kopf auf das Werkstück ausgeübt, um Unebenheiten im Oberflächenprofil auszugleichen. Dies verbessert nicht nur die Oberfläche, sondern erhöht auch die Materialfestigkeit und -härte.

Wichtige Prozesse. 

Oberflächenverfeinerung: Durch das Glätten wird die Rauheit verringert, oft auf Werte unter 1 µm.

Erhöhung der Festigkeit: Durch plastische Verformung entsteht eine Kaltverfestigung, die die Oberfläche widerstandsfähiger macht.

Randschichtverfestigung: Spannungen in der Werkstückoberfläche werden durch mechanische Bearbeitung minimiert, was zu einer höheren Ermüdungsfestigkeit führt.

Rollierwerkzeug mit einer Rollwalze oder Diamantglättewerkzeug mit einer Diamantspitze.

3. Materialien für Glättewerkzeuge

Glättewerkzeuge bestehen aus zwei Hauptmaterialien:

Rollierrollen:
Diese hochfesten Werkzeuge eignen sich zur Bearbeitung von Werkstücken mit einer Härte von bis zu 45 HRC. Sie sind ideal für weichere Werkstoffe und werden häufig für Bauteile verwendet, die eine plastische Verformung zulassen.

Diamant-Glättwerkzeuge: Diese kommen bei Werkstoffen mit einer Härte über 60 HRC zum Einsatz. Sie ermöglichen eine präzise Oberflächenbearbeitung selbst bei extrem harten Metallen wie gehärtetem Stahl.

Rollierrolle oder Diamantspitze

4. Technische Kennwerte und Messverfahren

Oberflächenrauheit ist ein entscheidendes Kriterium für die Qualität der Glättbearbeitung. Die am häufigsten verwendeten Parameter zur Bestimmung der Oberflächenqualität sind:

Ra (Arithmetische mittlere Rauheit): Ein Mittelwert, der das allgemeine Profil der Oberfläche beschreibt.

Rz (Mittlere Rautiefe): Ein Wert, der präziser die Tiefenunterschiede in der Oberfläche darstellt.

Rmax (Maximale Rautiefe): Der größte Abstand zwischen der tiefsten Vertiefung und der höchsten Spitze.

Die Rauheitsmessung erfolgt in der Regel durch ein Tastschnittverfahren, bei dem ein feiner Taster über die Werkstückoberfläche gezogen wird, um das Profil zu erfassen.

In einem anderen Blogbeitrag gehen wir detailliert auf die verschiedenen Messverfahren und deren Bedeutung in der Fertigung ein.

5. Vorteile von Glättewerkzeugen in der Praxis

5.1. Effizienzsteigerung und Prozesssicherheit

Reduzierte Bearbeitungszeit: Durch den Einsatz von Glättewerkzeugen wird die Notwendigkeit zusätzlicher Polier- oder Schleifprozesse minimiert.

Verbesserte Oberflächenqualität: Das Glätten ermöglicht eine Reduktion der Rauheit auf weniger als 1 µm, was zu verbesserten Funktionseigenschaften führt, insbesondere bei Dichtflächen und Gleitlagern.

Erhöhung der Produktlebensdauer: Durch die verbesserte Oberflächenqualität und Materialfestigkeit verlängert sich die Lebensdauer von Bauteilen erheblich.

5.2. Anwendungsbereiche

Automobilindustrie: Glättewerkzeuge kommen bei der Herstellung von Kurbelwellen, Getriebeteilen und Antriebswellen zum Einsatz, um die Rauheit zu reduzieren und die Bauteilfestigkeit zu erhöhen.

Luft- und Raumfahrtindustrie: In der Bearbeitung von Turbinenschaufeln und Triebwerksteilen tragen Glättewerkzeuge zur Verlängerung der Lebensdauer und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei.

Maschinenbau: Glättewerkzeuge werden für Bauteile wie Gleitlager und Wellen eingesetzt, um die Reibung zu reduzieren und die Verschleißfestigkeit zu verbessern.

6. Wirtschaftliche Vorteile und Nachhaltigkeit

6.1. Kostensenkung durch kürzere Bearbeitungszeiten

Glättewerkzeuge helfen, die Bearbeitungszeiten zu verkürzen, da zusätzliche Arbeitsschritte wie Schleifen oder Polieren entfallen. Dies führt zu einer Steigerung der Produktivität und Senkung der Produktionskosten.

6.2. Umweltfreundlichkeit

Im Gegensatz zu spanenden Bearbeitungsverfahren entsteht beim Glätten kein Materialabtrag, wodurch Abfälle wie Schleifstaub oder -schlamm vermieden werden. Auch der Einsatz von Kühl- und Schmiermitteln wird durch minimalen Materialabtrag deutlich reduziert.

7. Fallstudien und Erfolgsgeschichten

7.1. Automobilzulieferer – Verbesserung der Produktionsqualität

Ein Automobilzulieferer konnte durch den Einsatz von Glättewerkzeugen die Oberflächenrauheit seiner Motorkomponenten um 30 % reduzieren und die Produktionszeiten um 20 % verkürzen. Dies führte zu einer deutlichen Reduktion der Ausschussrate und zu geringeren Wartungskosten.

7.2. Luftfahrtunternehmen – Erhöhung der Schwingfestigkeit

Ein führendes Luftfahrtunternehmen setzte Diamant-Glättwerkzeuge bei der Bearbeitung von Turbinenschaufeln ein. Dadurch konnte die Schwingfestigkeit der Bauteile um bis zu 50 % erhöht werden, was zu längeren Wartungsintervallen und einer höheren Effizienz führte.

Fazit

Glättewerkzeuge bieten erhebliche Vorteile für die industrielle Fertigung, insbesondere wenn es um die Verbesserung der Oberflächenqualität und der Materialfestigkeit geht. Ihr Einsatz führt zu Kostensenkungen, erhöht die Produktivität und verlängert die Lebensdauer von Bauteilen. Unternehmen, die auf hochwertige Glättewerkzeuge setzen, profitieren von präziseren Fertigungsergebnissen und langfristigen wirtschaftlichen Vorteilen.

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