1. Überblick über die Verarbeitung von Edelstahlgussteilen
Gussteile aus Edelstahl werden aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit häufig in Maschinen, Bau-, Automobil- und Lebensmittelgeräten eingesetzt. Allerdings erfüllen die Teile nach dem Gießen selten direkt die endgültigen Maß- und Oberflächenanforderungen. Daher werden mehrere Bearbeitungsmethoden angewendet, um die gewünschte Präzision, Leistung und Ästhetik zu erreichen. Zu diesen Vorgängen nach dem Guss gehören Bearbeitung, Wärmebehandlung, Polieren, Kugelstrahlen und Oberflächenbeschichtung. Das Verständnis dieser Methoden ermöglicht es Ingenieuren und Herstellern, die kostengünstigsten und technisch geeignetsten Prozesse für ihre Anwendungen auszuwählen.
2. Bearbeitungsprozesse für Edelstahlgussteile
Die maschinelle Bearbeitung ist einer der häufigsten Vorgänge nach dem Guss. Dabei wird überschüssiges Material entfernt, um enge Toleranzen und präzise Geometrien zu erreichen. Aufgrund seiner hohen Härte und Zähigkeit ist Edelstahl im Vergleich zu Kohlenstoffstahl anspruchsvoller zu bearbeiten und erfordert optimierte Werkzeuge und Schnittparameter.
2.1 Drehen und Fräsen
- Drehen: Ideal für zylindrische Teile wie Wellen, Ringe und Gewindekomponenten. Aus Gründen der Verschleißfestigkeit werden Hochgeschwindigkeits-Hartmetallwerkzeuge oder beschichtete Wendeschneidplatten bevorzugt.
- Fräsen: Wird für flache oder komplexe Oberflächen verwendet. Modernes CNC-Fräsen ermöglicht mehrachsiges Präzisionsschneiden und glatte Oberflächen mit minimalen Werkzeugspuren.
2.2 Bohren, Gewindeschneiden und Bohren
- Durch Bohren und Gewindeschneiden werden Gewindelöcher für Montagezwecke erstellt. Rostfreie Stähle erfordern langsame Vorschubgeschwindigkeiten, ausreichend Kühlmittel und scharfe Werkzeuge, um eine Kaltverfestigung zu verhindern.
- Bohrvorgänge korrigieren die Maßgenauigkeit in Gusslöchern und sorgen für enge Toleranzen bei mechanischen Passungen.
2.3 Schleifen und Feinbearbeitung
Schleifen wird dann durchgeführt, wenn extrem enge Toleranzen oder Hochglanzpolituren erforderlich sind, beispielsweise bei Ventilsitzen, Pumpenlaufrädern oder medizinischen Komponenten. Der Prozess entfernt feine Materialmengen und korrigiert kleinere Verformungen aus vorherigen Bearbeitungsschritten.
3. Wärmebehandlungsmethoden
Durch Wärmebehandlung werden die mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften von Edelstahlgussteilen verändert. Obwohl rostfreie Stähle von Natur aus korrosionsbeständig sind, kann eine Wärmebehandlung die Härte, Duktilität und innere Spannungsverteilung verbessern, insbesondere nach dem Gießen und Bearbeiten.
3.1 Lösungsbehandlung
Bei diesem Verfahren werden die Gussteile auf eine hohe Temperatur (typischerweise 1000–1100 °C) erhitzt und anschließend schnell abgeschreckt. Es löst Karbidablagerungen auf und stellt die Chromverteilung wieder her, wodurch die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit verbessert werden. Austenitische Edelstähle wie 304 und 316 werden üblicherweise dieser Behandlung unterzogen.
3.2 Altern und Stressabbau
- Durch die Alterung werden ausscheidungshärtende Edelstähle (z. B. 17-4 PH) durch die Bildung feiner intermetallischer Verbindungen gestärkt.
- Spannungsarmglühen bei 300–400 °C trägt dazu bei, innere Spannungen durch Gießen oder Bearbeiten zu reduzieren und so Verformungen während des Betriebs zu minimieren.
4. Oberflächenveredelungstechniken
Die Oberflächenveredelung verbessert das Aussehen, die Sauberkeit und die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahlgussteilen. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Oberflächen gewählt – industriell, dekorativ oder hygienisch. Auch bei der Vorbereitung von Teilen zum Beschichten oder Schweißen spielt die Oberflächenbehandlung eine entscheidende Rolle.
4.1 Polieren
Durch Polieren werden Oberflächenunregelmäßigkeiten, Oxidschichten und Werkzeugspuren entfernt. Beim mechanischen Polieren werden Schleifscheiben, -bänder oder -pasten verwendet, um seidenmatte, halbglänzende oder spiegelnde Oberflächen zu erzeugen. Bei Lebensmittel- und Medizinkomponenten minimieren hochglanzpolierte Oberflächen die Kontamination und vereinfachen die Reinigung.
4.2 Kugelstrahlen und Sandstrahlen
Beim Kugelstrahlen werden Stahl- oder Keramikkörper auf die Oberfläche geschleudert, um die Textur zu reinigen und zu homogenisieren. Sandstrahlen ist ähnlich, verwendet jedoch feinere Medien für glattere Oberflächen. Diese Methoden sind besonders nützlich vor dem Lackieren, Beschichten oder Prüfen, da sie etwaige Gussfehler wie Poren oder Risse aufdecken.
4.3 Passivierung und Beizen
- Beim Beizen werden Säurelösungen (typischerweise Salpeter-Flusssäure-Mischung) verwendet, um Oxidablagerungen zu entfernen und eine saubere Metalloberfläche wiederherzustellen.
- Durch die Passivierung entsteht dann ein dünner Chromoxidfilm, der die Korrosionsbeständigkeit erhöht, ohne das Aussehen oder die Abmessungen zu beeinträchtigen.
5. Schweiß- und Montageprozesse
Viele Gussteile aus Edelstahl erfordern eine Verbindung oder Montage mit anderen Komponenten. Durch geeignete Schweißtechniken bleiben die Korrosionsbeständigkeit und die mechanische Integrität erhalten und gleichzeitig werden Defekte in der Wärmeeinflusszone minimiert.
5.1 Gängige Schweißmethoden
| Schweißmethode | Eigenschaften | Anwendungen |
| WIG (WIG) | Hohe Präzision, saubere Schweißnähte, wenig Spritzer | Dünnwandige und Präzisionsteile |
| MIG (GMAW) | Schnellere Abscheidung, mäßige Präzision | Allgemeine Versammlungen und dicke Abschnitte |
| Widerstandsschweißen | Kein Füllstoff, schnelle, lokalisierte Hitze | Kleinteile und Massenproduktion |
6. Inspektion und Qualitätskontrolle
Nach der Verarbeitung müssen Edelstahlgussteile überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie den Maß-, Oberflächen- und mechanischen Anforderungen entsprechen. Zerstörungsfreie Prüfungen (NDT) werden häufig verwendet, um die interne Integrität zu überprüfen und versteckte Fehler zu erkennen, die durch Guss oder Bearbeitung verursacht wurden.
6.1 Gängige Inspektionsmethoden
- Maßprüfung mit Koordinatenmessgeräten (KMG) oder Messschiebern zur Präzisionsüberprüfung.
- Sicht- und Oberflächenprüfungen zur Erkennung von Rissen, Porosität oder Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenbearbeitung.
- Ultraschall-, Röntgen- oder Farbeindringprüfungen zur Erkennung von Fehlern unter der Oberfläche.
7. Fazit: Die richtige Verarbeitungskombination wählen
Die Leistung und das Aussehen von Gussteilen aus Edelstahl hängen stark von den Nachbearbeitungsmethoden ab. Die maschinelle Bearbeitung sorgt für Maßgenauigkeit, die Wärmebehandlung stärkt das Material und die Endbearbeitung erhöht die Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Auswahl der richtigen Kombination dieser Methoden – basierend auf Legierungstyp, Anwendungsanforderungen und Kostenzielen – gewährleistet langlebige, qualitativ hochwertige Gusskomponenten, die für anspruchsvolle Industrieumgebungen geeignet sind.
