Einfluss der Stahlqualität auf die Oberflächeneigenschaften
Kundenbedürfnisse gehören zu den wichtigsten Quellen für Neuentwicklungen
Kundenbedürfnisse gehören zu den wichtigsten Quellen für Neuentwicklungen. Ein fundamentales Kundenbedürfnis für Verwender von Behältern und Apparaten für sensible Einsätze z.B. in pharmazeutischen und medizintechnischen Anwendungsgebieten ist die dauerhafte Reinheit von Oberflächen. Der Werkstoff darf unter den jeweils gegebenen Bedingungen mit potentiellen Reaktionspartnern (Luft, Wasser, Kontaktstoffe) nicht oder nur in verschwindend geringem Maße reagieren, Fremdstoffe sollten nicht anhaften und keinesfalls verschleppt werden. Neben der Topografie der Oberfläche (Rauigkeit, Welligkeit, Risse, Poren) werden physikalisch/chemische Eigenschaften wie Absorption, Haftkräfte u.s.w. durch die Eigenschaften des Gefüges insbesondere durch die Fehler/Ungleichgewichte im Gefügeaufbau bestimmt. Eine wichtige, in der Vergangenheit oft vernachlässigte Einflussgröße ist daher neben der Oberflächentopografie der Zustand des Werkstoffes direkt unter der Oberfläche.
Bei der Fertigung von Bauteilen aus nichtrostendem Stahl muss allerdings am Ende des Fertigungsprozesses, d.h. nach dem Umformen, Trennen und Schweißen die Oberfläche aufbereitet werden. Ziel ist es dabei, Verunreinigen zu entfernen und eine geschlossene Oberfläche mit der gewünschten Rauigkeit zu erzeugen. Es lässt sich leider nicht vermeiden, dass bei einer solchen mechanischen Bearbeitung an der Oberfläche das Gefüge in einem Bereich direkt an, bzw. unter der Oberfläche aus dem Gleichgewichtszustand gebracht wird. Die so geschädigte Gefügezone sollte dann durch einen elektrochemischen Prozess abgetragen werden, was allerdings nur im Bereich von wenigen Mikrometern sinnvoll und ohne Nebenwirkungen möglich ist.
Durch einen Zufallsbefund im Rahmen einer Verfahrensoptimierung hat sich gezeigt, dass durch eine extrem sanfte mechanische Oberflächenbearbeitung, dem sogenannten Optimized Grind Finishing (OGF) die oberflächennahe Gefügeschädigung so verändert wird, dass die Haftkräfte gegenüber dem Kontaktmaterial verändert werden. D.h. bei einigen Anwendungsfällen haben die Kunden festgestellt, dass Partikel oder auch viskose Medikamentenformulierungen, Milchpulver, besser Fließen bzw. weniger anhaften und weniger Rückstände verbleiben, die sich leichter entfernen lassen. Da es sich dabei um eine Systemeigenschaft, d.h. die Interaktion der Oberfläche mit einem Kontaktstoff handelt werden die Ergebnisse von beiden Komponenten beeinflusst und dürfen nicht verallgemeinert werden.
Über die Optimierung des gesamten Prozesses und die Auswirkung auf die Oberflächenqualität wird berichtet.