Präzisions-Edelstahlrohre mit kleinem Durchmesser finden aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit und Wirtschaftlichkeit breite Anwendung, insbesondere in der Medizintechnik, im Maschinenbau und in Versuchseinrichtungen. Sie müssen korrosionsbeständig, optisch ansprechend, sauber und hygienisch sein und dürfen keine gesundheitsschädlichen Substanzen auf ihrer Oberfläche aufweisen. Daher ist bei der Oberflächenbehandlung von Präzisions-Edelstahlrohren die vollständige Entfernung schädlicher Substanzen erforderlich. Als bewährtes Verfahren hat sich das Polieren als gängige Oberflächenbehandlungsmethode etabliert. Durch Polieren lassen sich die Korrosionsbeständigkeit und der Glanz des Edelstahls weiter verbessern.
Derzeit gibt es sieben gängige Polierverfahren. Betrachten wir den Präzisionspolierprozess für Edelstahlrohre mit kleinem Durchmesser.
1. Mechanisches Polieren: Beim mechanischen Polieren wird die Oberfläche des Werkstücks plastisch verformt, um die Unebenheiten nach dem Polieren zu entfernen und eine glatte Oberfläche zu erzielen. Üblicherweise kommen Ölsteinstreifen, Wollscheiben, Schleifpapier usw. zum Einsatz, wobei die manuelle Bearbeitung die gängigste Methode ist. Für höchste Anforderungen an die Oberflächenqualität kann Feinschleifen und Polieren angewendet werden. Dabei wird ein spezielles Schleifwerkzeug in einer Schleif- und Polierflüssigkeit mit Schleifmitteln fest auf die Werkstückoberfläche gepresst und mit hoher Drehzahl rotiert. Mit dieser Technologie lässt sich eine Oberflächenrauheit von Ra 0,008 μm erreichen, die höchste unter den verschiedenen Polierverfahren.
2. Chemisches Polieren. Beim chemischen Polieren werden die mikroskopisch kleinen Erhebungen auf der Oberfläche von Präzisions-Edelstahlrohren in einem chemischen Medium bevorzugt aufgelöst, während die Vertiefungen weniger stark abgetragen werden. Dadurch entsteht eine glatte Oberfläche. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt in der einfachen Handhabung: Es benötigt keine komplexe Ausrüstung, kann Werkstücke mit komplexen Formen bearbeiten, ermöglicht das Polieren vieler Werkstücke gleichzeitig und zeichnet sich durch hohe Effizienz aus. Die Herstellung der Polierflüssigkeit ist der zentrale Aspekt des chemischen Polierens. Die so erzielte Oberflächenrauheit liegt üblicherweise bei einigen 10 µm.
3. Elektrolytisches Polieren. Das Grundprinzip des elektrolytischen Polierens entspricht dem des chemischen Polierens: Es beruht auf der selektiven Auflösung kleinster Oberflächenerhebungen, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Im Vergleich zum chemischen Polieren wird der Einfluss der Kathodenreaktion vermieden, wodurch ein besseres Ergebnis erzielt wird.
4. Ultraschallpolieren: Das Präzisions-Edelstahlrohr mit kleinem Durchmesser wird in die Schleifmittelsuspension getaucht und anschließend in ein Ultraschallfeld positioniert. Durch die Schwingung der Ultraschallwellen wird das Schleifmittel von der Werkstückoberfläche abgetragen und poliert. Die Ultraschallbearbeitung arbeitet mit geringen makroskopischen Kräften und führt nicht zu Verformungen des Werkstücks. Sie kann mit chemischen oder elektrochemischen Verfahren kombiniert werden. Bei der Lösungskorrosion und Elektrolyse wird die Lösung durch Ultraschallvibration gerührt, um die gelösten Produkte von der Werkstückoberfläche zu trennen und eine gleichmäßige Korrosion bzw. Elektrolytverteilung nahe der Oberfläche zu gewährleisten. Der Kavitationseffekt der Ultraschallwellen in der Flüssigkeit hemmt zudem den Korrosionsprozess und fördert die Oberflächenglättung.
5. Flüssigkeitspolieren. Beim Flüssigkeitspolieren wird die Werkstückoberfläche durch eine schnell fließende Flüssigkeit und die darin enthaltenen Schleifpartikel abgetragen. Gängige Verfahren sind das Abrasivstrahlverfahren, das Flüssigkeitsstrahlverfahren und das Fluid-Dynamic-Grinding. Beim Fluid-Dynamic-Grinding wird das flüssige Medium mit den Schleifpartikeln durch hydraulischen Druck mit hoher Geschwindigkeit über die Werkstückoberfläche hin und her bewegt. Das Medium besteht hauptsächlich aus speziellen Verbindungen (polymerähnlichen Substanzen) mit guter Fließfähigkeit unter niedrigem Druck und ist mit Schleifmitteln vermischt. Als Schleifmittel kann beispielsweise Siliciumcarbidpulver verwendet werden.
6. Magnetisches Schleifen und Polieren. Beim magnetischen Schleifen und Polieren werden magnetische Schleifmittel unter Einwirkung eines Magnetfelds zu Schleifbürsten geformt, um Präzisionsrohre aus Edelstahl mit kleinem Durchmesser zu bearbeiten. Dieses Verfahren zeichnet sich durch hohe Bearbeitungseffizienz, gute Qualität, einfache Steuerung der Bearbeitungsbedingungen und gute Arbeitsbedingungen aus. Mit geeigneten Schleifmitteln kann eine Oberflächenrauheit von Ra 0,1 μm erreicht werden.
7. Chemisch-mechanisches Polieren: Diese Technologie vereint die Vorteile des chemischen und mechanischen Polierens und ist das am häufigsten angewandte Polierverfahren. Sie gewährleistet eine hohe Abtragsleistung und ermöglicht gleichzeitig eine perfektere Oberfläche. Die erzielte Ebenheit ist um ein bis zwei Größenordnungen höher als bei der alleinigen Anwendung dieser beiden Polierverfahren, und die Oberflächenrauheit kann vom Nanometer- bis zum atomaren Bereich reduziert werden. Darüber hinaus ist der Spiegeleffekt der polierten Oberfläche sehr hoch, makellos und von hoher Ebenheit.
Die oben genannten sieben Polierverfahren eignen sich für die Bearbeitung von Präzisionsrohren aus Edelstahl mit kleinem Durchmesser. Polierprozesse stellen hohe Anforderungen an sich sowie an die Oberflächenebenheit, -glätte und geometrische Genauigkeit. Für eine glänzende Oberfläche ist in der Regel ausreichend. Da sich die geometrische Genauigkeit von Präzisionsrohren aus Edelstahl mit kleinem Durchmesser jedoch mit Verfahren wie dem elektrolytischen Polieren und dem Flüssigpolieren nur schwer präzise steuern lässt und die Oberflächenqualität von chemischem Polieren, Ultraschallpolieren, Magnetschleifen und anderen Verfahren nicht den Anforderungen genügt, wird die Bearbeitung weiterhin hauptsächlich mechanisch durchgeführt.
Veröffentlichungsdatum: 18. Juni 2024