Was ist Oberflächenintegrität?

Die Oberflächenintegrität spiegelt die Eigenschaften eines Materials wider, nachdem es einem Herstellungsprozess oder einer Modifikation unterzogen wurde. Ingenieure und Produktdesigner planen Projekte oft auf Basis der bekannten Eigenschaften eines bestimmten Metalls. Diese Konstrukteure wissen beispielsweise, dass eine bestimmte Stahllegierung ein bestimmtes Maß an Festigkeit oder Härte bietet. Nach einer Änderung des Materials können diese ursprünglichen Eigenschaften nicht mehr gelten, da viele Fertigungsverfahren eine dauerhafte Veränderung des Materials bewirken. Die Oberflächenintegrität hilft diesen Personen zu bestimmen, wie sich ein Material unter bestimmten Bedingungen verändert und welche neuen Eigenschaften mit seinen alten verglichen werden.

Die Oberflächenintegrität jedes Materials besteht aus zwei Grundkomponenten. Sie umfassen die Topographie und die inneren Oberflächenmerkmale des Produkts. Die Topographie spiegelt Veränderungen an der äußeren Oberfläche eines Materials wider und umfasst Dinge wie Glätte, Unebenheiten oder Wellen, Lochfraß und Risse. Interne Merkmale gehen auf Änderungen direkt unterhalb der Außenfläche ein, wie z. B. Verformungen und Änderungen der Festigkeit oder Härte. Sie beinhalten keine inneren Veränderungen tief im Inneren eines Materials, sondern in der Schicht direkt unter der Oberfläche.

Letztendlich haben die meisten Herstellungsprozesse einen gewissen Einfluss auf die Oberflächenintegrität, obwohl dies nicht immer der Fall sein muss. Normale Dreharbeiten, Schleifen oder Fräsen haben bei richtiger Ausführung keinen Einfluss auf die Oberflächenintegrität. Wenn diese Prozesse jedoch mit schlechten Techniken oder stumpfen Werkzeugen durchgeführt werden, können sie die Materialeigenschaften stark beeinflussen. Übermäßige Hitze, Kälte oder Geschwindigkeit oder Arbeit können ebenfalls zu erheblichen Veränderungen führen.

Invasivere Verfahren haben fast immer einen dauerhaften Einfluss auf die Oberflächenintegrität. Sie können Elektrobehandlungen, wie Plattieren, die dem Metall eine dauerhafte Beschichtung verleihen, oder chemische Behandlungen umfassen. Nahezu jede chemische Behandlung sowie übermäßige Hitze können das Material auf molekularer Ebene verändern und seine Struktur irreversibel verändern. Auch Brünieren und andere Verformungen bewirken Veränderungen, insbesondere bei Kunststoffen.

Änderungen der Oberflächenintegrität können entweder positiv oder negativ sein. Negative Veränderungen können dazu führen, dass das Material nicht mehr bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine Stahlsäule, die einem Abschrecken ausgesetzt ist, letztendlich zu spröde sein, um eine Struktur zu tragen. Positive Veränderungen sind solche, die dem Material das gewünschte Finish oder Aussehen verleihen, wie zum Beispiel das Polieren, um ein raues Materialstück zu glätten. Zu den positiven Veränderungen der Oberflächenintegrität zählen auch solche, die Eigenschaften wie Härte, Festigkeit oder Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessern.