Polieren von Werkzeugstahl

Der Uddeholm Tyrax® ESR ist ein neuer, korrosionsbeständiger Werkzeugstahl mit hoher Härte, entwickelt für Anwendungen mit extremen Ansprüchen an die Oberflächengüte. Anwendungen, die hohe Lichtdurchlässigkeit verlangen, werden ständig mehr. Dazu zählen unter anderem Automobilbeleuchtungen für den Innenraum und optisch hochwertige Linsen. Multifunktionsdisplays finden sich in allen Bereichen, von der Weißware bis hin zu elektronischen Geräten. Autonom fahrende Autos erfordern die Integration von Kameras und Lidars für einen sicheren Transport. Diese Anwendungen haben alle eines gemeinsam, nämlich extreme Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit.

Übersicht der Polierschritte: Tyrax ESR-Stahl (u.) spart, verglichen mit herkömmlichen Stählen, Arbeitsschritte

Das Formteil ist eine exakte Nachbildung der Form selbst, eine hochglänzende Oberflächenbeschaffenheit ist erforderlich für optimale Ergebnisse. Schlechte Oberflächen­beschaffenheit führt zu verheerenden, finanziell kostspieligen Ergebnissen. Hohe Ausschussraten sind inakzeptabel für alle beteiligten Parteien. Die Endkunden erhalten ihre Teile unter Umständen nicht rechtzeitig und der Lieferant des betroffenen Bauteils leidet unter teuren Ausfallzeiten. Formenbauer wissen, dass das Nachpolieren ein zeitraubender und teurer Prozess ist. Sie wissen, dass sie es sich nicht leisten können, Dinge doppelt zu tun, wenn sie eine starke, wettbewerbsfähige Marktposition anstreben.

Nachpolieren ist zeitraubend und teuer

Die Oberflächengüte einer Form ist abhängig von der Poliertechnik in Verbindung mit der Mikrostruktur und der Sauberkeit des Werkzeugstahls. Eine ungleichmäßige Härteverteilung über die Oberfläche bedeutet ungleichmäßigen Materialabtrag während des Polierprozesses, wobei härtere Bereiche dem Abrieb besser widerstehen als weichere Bereiche. Ungleichmäßige Härte kann das Ergebnis von Verunreinigungen im Stahl und/oder Segregation sein.

Verunreinigungen des Werkzeugs vermeiden

Zwei der häufigsten Oberflächenfehler sind Lochfraß und Orangenhaut:

Lochfraß sieht aus wie verstreute Nadellöcher, die über die Oberfläche verteilt sind. Lochfraß entsteht gewöhnlich, wenn harte Partikel im Stahl wie Karbide oder Oxide aus der Oberfläche herausbrechen. Der beste Weg,
solche Probleme zu vermeiden ist, einen hoch reinen Stahl zu wahren mit sehr feinen und gleichmäßig verteilten Karbiden.

Lochfraß kann auch entstehen, wenn die Form in einer feuchten Umgebung gelagert wird, wo Korrosionsangriffe feinste Löcher an der Formoberfläche verursachen. In solchen Fällen benötigt man einen korrosionsresistenten Werkzeugstahl.

Orangenhaut bedeutet, dass die Oberflächenmorphologie einer Orangenschale ähnlich sieht. Verformungen an der Formoberfläche verursachen dieses Phänomen. Der beste Weg, das Risiko von Orangenhaut zu minimieren ist, einen Werkzeugstahl mit homogener Mikrostruktur zu wählen, wie z. B. einen ESR-Grad, in Kombination mit hoher Härte.

Eine dieser Möglichkeiten ist der Uddeholm Tyrax® ESR. Diese korrosionsbeständige Stahlsorte lässt sich problemlos polieren. Darüber hinaus besticht die Sauberkeit, fast alle Verunreinigungen wurden entfernt und die Segrega­tion ist minimiert. Die hohe Härte von bis zu 58 HRC beugt dem Risiko von Orangenhaut vor. Die chemische Zusammensetzung von Uddeholm Tyrax® ESR ermöglicht es dem Polierer, eine hochglänzende Oberfläche zu er­reichen.

Das Finish wird in drei Polierschritten (im Vergleich zu fünf Schritten bei anderern Stahlsorten) erreicht, wodurch sich die Polierzeit um 40–50 % verringert.