Aluminium umformen: Wirtschaftlicheres Verfahren gesucht
Durch Schleifen orangenhautähnliche Oberflächen herstellen
Die wichtigsten Erkenntnisse auf einen Blick:
- Dehnung beim Umformen erzeugt Orangenhaut
- Nur Schleifen oder Polieren entfernt Orangenhaut
- Rauheitswerte klassifizieren die Ausprägungsstufen der Orangenhaut
- Zur Nachstellung von Orangehaut ist Umformung zu aufwendig und teuer
- Umformung von Testwerkstücken soll ersetzt werden
- Mit einem Flachschleifverfahren kann das Phänomen Orangehaut nachgestellt werden
Orangenhaut: Oberflächenfehler durch Umformung
Beim Polieren von Aluminiumwerkstücken, z.B. von Automobil Zierteilen, entstehen schnell sogenannte Orangenhäute. Was versteht man darunter? Charakteristisch ist eine unruhige Ausbildung der Oberfläche in Abhängigkeit der Korngefügegrößen. Dieser Oberflächenfehler entsteht beim Umformen von Werkstücken, beispielsweise beim Streckbiegen. Je stärker das Alu verformt wird, desto stärker prägt sich die Orangenhaut aus. Die Oberfläche wird dadurch uneben. Um ein makelloses Ergebnis zu erhalten, muss nachfolgend poliert werden. Diesen Prozess gilt es zu optimieren.
Charakterisierung der Oberflächen von umgeformten Werkstücken
Um den Ablauf zu verbessern, werden im ersten Schritt Versuchswerkstücke hergestellt. Dazu wurden zuerst Aluminiumplatten der Legierung EN-AW-6401 in Zugversuchen gestreckt. Dabei wurden zwei verschiedene Dehnungsgrade (2 % und 4 %) erzeugt. Es entstanden zwei unterschiedliche Ausprägungen von Orangenhaut. Mithilfe verschiedener Messgeräte wurden die Oberflächen der Versuchswerkstücke später untersucht. So wurden die Oberflächenstrukturen eindeutig charakterisiert. Dabei zeigte sich folgendes Ergebnis: Die Rauheitswerte des 4 %-Dehnungsgrades waren 30 % höher als die des 2 %-Dehnungsgrades.
Vereinfachte Herstellung von Orangenhäuten
Umgeformte Werkstücke sind nicht immer verfügbar. Die Umformung ist außerdem teuer und umständlich. Es bietet sich also an, Versuchswerkstücke zur Erzeugung der Orangenhaut in einem kostengünstigen Verfahren zu bearbeiten. Mit dem Flachschleifverfahren wurde erstmals erprobt, ob sich ähnliche Charakteristika auf einer vergleichbaren Oberfläche abbilden lassen. Die verschiedenen Oberflächen der geschliffenen und umgeformten Werkstücke wurden anschließend hinsichtlich ihres Polierverhaltens verglichen.
Aluminium schleifen: die Lösung zur Simulation von Orangenhaut
Zur Simulation der Orangenhautausprägungen auf der Aluminiumoberfläche wurden die Werkstücke mit verschiedenen Schleifscheiben bearbeitet. Anhand mehrerer Versuche unter Parametervariation wurden orangenhautähnliche Oberflächen produziert, die verschiedenen Dehnungs- und Rauheitsgraden entsprachen. Durch die Herstellung vergleichbarer Oberflächen konnte der Polierprozess optimiert werden. Ein Umformen von Werkstücken ist dafür nicht mehr nötig.