Fest und Glatt

Die Oberflächenqualität von Halbzeugen oder Werkstücken kann einen erheblichen Einfluss auf die Bauteilfestigkeit haben. Glatte, feste Oberflächen sind oftmals ein Muss, um die Bauteillebensdauer zu erhöhen.

06. September 2007
Der Omega-Schälmesserkopf stellt durch Zerspanung die notwendige Maß- und Formgenauigkeit her, während der Glattwalzkopf gleichzeitig die Oberfläche glättet.
Bild 1: Fest und Glatt (Der Omega-Schälmesserkopf stellt durch Zerspanung die notwendige Maß- und Formgenauigkeit her, während der Glattwalzkopf gleichzeitig die Oberfläche glättet. )

Das Festwalzen erlebt zurzeit eine Renaissance. Obwohl das Verfahren grundsätzlich schon seit über 100 Jahren bekannt ist, werden teilweise erst heute die Potenziale zur wirtschaftlichen Verbesserung metallischer Bauteile erkannt. Die Ecoroll AG Werkzeugtechnik hat sich auf die Entwicklung, die Fertigung und den kundenorientierten Vertrieb von Werkzeugen für das Glattwalzen und Festwalzen spezialisiert. Es gibt keine andere Technologie, die drei vorteilhafte physikalische Effekte in Bezug auf die Bauteilrandzone in sich vereint. Neben der reinen Glättung der Oberfläche werden Druckeigenspannungen und eine Kaltverfestigung in die Oberflächenrandzone eingebracht. Die Druckeigenspannungen bewirken, dass sie der äußeren Belastung entgegenwirken und somit die Bauteillebensdauer drastisch erhöhen können.

Kostenvorteil Festwalzen

Das Festwalzen ist besonders interessant bei Fällen, wo Materialermüdung aufgrund dynamischer Lasten (z. B. Umlaufbiegung) auftreten kann, bei Kerbwirkung durch scharfkantige Übergänge, Bearbeitungsriefen, korrosiven Lochfraß oder Reibkorrosion, bei Festigkeitsproblemen aufgrund fertigungsbedingter Zugeigenspannungen (z. B. Schweißen, Zerspanen, usw.), bei Spannungsrisskorrosion oder im Fall von Ermüdung durch Wälzkontakt. Das Alleinstellungsmerkmal dieser Technologie ist der herausragende Kundennutzen in Bezug auf Bauteilsicherheit und Leichtbau. Insbesondere im Automobilbereich, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik wird das Festwalzen zunehmend eingesetzt. Einerseits kann mit diesem Verfahren die Bauteilsicherheit erhöht werden, sodass die Lebensdauer des festgewalzten Bauteils teilweise um Faktor 5 höher ist, als die Lebensdauer des nicht festgewalzten Bauteils. Andererseits kann diese Erhöhung der Lebensdauer auch dazu genutzt werden, Material einzusparen und somit Kosten zu senken. Bei dieser Technologie steht also die erzielbare Bauteilqualität im Vordergrund. Die geringen Kosten für den Einsatz der Technologie und die einfache und reproduzierbare Anwendbarkeit sind ein positiver Nebeneffekt. Eine Wirtschaftlichkeitssteigerung liegt schon darin, dass die Bearbeitungszeit beim Festwalzen wesentlich geringer ist, als bei den alternativen Technologien. Auch die Nebenzeiten werden drastisch reduziert, da die Technologie auf der gleichen Maschine eingesetzt wird, auf der schon die Zerspanung durchgeführt wurde. Das heißt, ein Werkstücktransport ist nicht mehr notwendig. Zu guter Letzt fallen beim Festwalzen auch keine Abfallprodukte wie beispielsweise Schleifschlämme an, deren Entsorgungskosten bekanntlich drastisch steigen. Ecoroll arbeitet sehr eng mit seinen Kunden zusammen. Um die Technologie optimal an die Bearbeitungsaufgabe anzupassen, sind Entwicklung und Konstruktion kontinuierlich damit beschäftigt, neue Werkzeuge auf den Markt zu bringen. Das Verfahren in Kürze Ecoroll hat bei der Entwicklung des Glatt- sowie des Festwalzens und der dazu benötigten Maschinen und Werkzeuge grundlegende Arbeit geleistet. Beide Verfahren beruhen auf dem Zusammenwirken einer oder mehrerer Rollen oder Kugeln mit der Werkstückoberfläche. Unter Belastung der Rolle entsteht an der Kontaktstelle in der Werkstückoberfläche ein dreidimensionaler Spannungszustand, der beim Überschreiten der Werkstoffstreckgrenze eine plastische Verformung hervorruft. Während Werkzeug oder Werkstück rotieren, wird diese oberflächige Verformung kontinuierlich über die gesamte Werkstückoberfläche fortgesetzt. Mit diesem Verfahren werden durch plastische Umformung der Werkstück-Randzone hervorragend glatte Oberflächen erzeugt. Es nutzt die Umformbarkeit der gesamten oberflächennahen Werkstoffschicht. Die Erhöhungen werden annähernd senkrecht zur Oberfläche niedergedrückt und die Täler von unten her aufgefüllt. Die Glättung erfolgt somit durch das Fließen der gesamten oberflächennahen Werkstoffschicht und nicht entsprechend einer weitverbreiteten falschen Annahme durch »Umbiegen« oder »Umbördeln« der Spitzen des Rautiefengebirges. _

Erschienen in Ausgabe: 06/2007