Rollieren - Rollenwerkzeuge

Metallbearbeitung bezieht sich auf eine Vielzahl von Prozessen, die darauf abzielen, die Leistung zu verbessern und den Verschleiß im Laufe der Zeit zu minimieren. Dies kann alles umfassen, von der Reinigung über das Entgraten bis hin zur Oberflächenbearbeitung, abhängig vom Teil und seiner Endanwendung. In diesem Artikel werden wir verschiedene Arten von Oberflächenbearbeitungstechniken und die Vorteile, die jede bieten kann, überprüfen.

Beim Sprechen über Oberflächenbearbeitungsprozesse gibt es mehrere spezialisierte Verfahren, die es schon seit sehr langer Zeit gibt. Schleifen, Läppen und Honen sind einige der gebräuchlichsten Methoden, um eine glatte Oberflächenbeschaffenheit zu erzeugen. Wie es klingt, ist Schleifen der Prozess, bei dem die äußere Oberfläche eines Teils mit einem Schleifrad geformt wird. Der Vorteil des Schleifens besteht darin, dass es einfach durchzuführen ist, jedoch gibt es Einschränkungen in Bezug auf die Form und Größe des Teils, das bearbeitet werden kann. Da dieser Prozess auf einer zentralen Rotationsachse beruht, funktioniert er nur bei zylindrischen Oberflächen. Zudem gilt: Je kleiner das Teil, desto herausfordernder ist es, es richtig einzurichten, was es effektiver für größere Oberflächen macht.

Vorteile des Rollens: Das Rollen bietet im Gegensatz zu traditionellen Methoden mehrere einzigartige Vorteile. Dieser Prozess umfasst die Verwendung rotierender Rollen zur mechanischen Verdichtung und Glättung der Materialoberfläche. Zu den Hauptvorteilen des Rollens gehören:

• Erhöhte Oberflächenfestigkeit: Der Rollprozess erzeugt eine Druckschicht auf der Materialoberfläche, die seine Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit erhöht.
• Verbesserte Oberflächenqualität: Rollen kann die Oberflächenrauheit verringern, was zu einer glatteren und glänzenderen Oberfläche führt.
• Kostensenkung: Dieser Prozess ist energieeffizienter und umweltfreundlicher als viele traditionelle Methoden, da keine Chemikalien oder Abfälle erforderlich sind.

Beim Sprechen über Oberflächenbearbeitungsprozesse gibt es mehrere spezialisierte Verfahren, die es schon seit sehr langer Zeit gibt. Schleifen, Läppen und Honen sind einige der gebräuchlichsten Methoden, um eine glatte Oberflächenbeschaffenheit zu erzeugen. Wie es klingt, ist Schleifen der Prozess, bei dem die äußere Oberfläche eines Teils mit einem Schleifrad geformt wird. Der Vorteil des Schleifens besteht darin, dass es einfach durchzuführen ist, jedoch gibt es Einschränkungen in Bezug auf die Form und Größe des Teils, das bearbeitet werden kann. Da dieser Prozess auf einer zentralen Rotationsachse beruht, funktioniert er nur bei zylindrischen Oberflächen. Zudem gilt: Je kleiner das Teil, desto herausfordernder ist es, es richtig einzurichten, was es effektiver für größere Oberflächen macht.

Läppen ist eine weitere gängige Methode der Metalloberflächenbearbeitung und ist ein Prozess, bei dem zwei Oberflächen mit einem losen Schleifmittel dazwischen aneinander gerieben werden. Im Allgemeinen wird Läppen auf flachen Oberflächen verwendet und hat die Fähigkeit, eine sehr feine Oberflächenbeschaffenheit zu erzeugen. Schließlich ist Honen ein Prozess, der die Innenflächen von Bohrungen oder Rohren dimensioniert und bearbeitet. Dies geschieht typischerweise mit Honsteinen und folgt nach Schleif-, Bohr- und Bohrvorgängen. Während Läppen und Honen qualitativ hochwertige Ergebnisse liefern, sind es unglaublich mühsame und zeitaufwendige Prozesse. Zusätzlich, aufgrund der spezialisierten Ausrüstung, die erforderlich ist, müssen viele Kunden Teile extern beauftragen, was Kosten und Lieferzeit hinzufügen kann.

Während traditionelle Bearbeitungsmethoden effektiv sind, sind sie nicht sehr effizient. In vielen Fällen erfordern diese Prozesse mehrere Operationen und Einrichtungen, um das gewünschte Finish und die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Dies bedeutet, dass es viele Kosten und Ausfallzeiten gibt, um Teile umzurüsten. Darüber hinaus erfordern spezialisiertere Prozesse wie Läppen und Honen oft einen externen Anbieter, was Kosten und Lieferzeit zur Herstellung hinzufügt. Viele Werkstätten suchen nach Möglichkeiten, die Anzahl der erforderlichen Operationen zu reduzieren, um Kosten zu sparen und die Produktion zu steigern. Rollen ist eine effektive und effiziente Alternative, die oft die Notwendigkeit für Sekundärprozesse vollständig eliminiert.

Rollen ist ein Zerspanungsverfahren, bei dem das Metall kalt bearbeitet wird, ohne Material zu entfernen. Vielmehr werden die Spitzen einer Metalloberfläche in die Täler komprimiert oder „gebügelt“, was zu einer gleichmäßigen Oberfläche führt. Abhängig von der Anwendung verwendet ein Rollenwerkzeug entweder eine oder mehrere Rollen, um Druck auf das Werkstück auszuüben. Dies verdichtet die Kornstruktur des Metalls und bewirkt, dass es sich elastisch verformt, bis es eine glatte Oberfläche erreicht.
Neben der Erzeugung einer glatten Oberfläche erhöht Rollen auch die Verschleißfestigkeit des Materials durch Verfestigung der Oberfläche des Werkstücks. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer des Teils sowie zu einer besseren Abrieb- und in einigen Fällen Korrosionsbeständigkeit.
Im Allgemeinen können die meisten duktilen Metalle gerollt und eine geringe Oberflächenbeschaffenheit erreicht werden. Dies umfasst Edelstahl, Titan, Aluminium, Inconel usw. Die Endoberfläche hängt vom Material und der Anfangsbeschaffenheit des Teils ab.

Insgesamt gibt es viele verschiedene bestehende Methoden zur Oberflächenbearbeitung. Schleifen, Läppen und Honen sind einige der gebräuchlichsten Methoden, die heute verwendet werden, um feinere Oberflächen zu erreichen. Während diese Methoden eine hochwertige Oberfläche erzeugen können, sind sie oft teuer und werden an einen Anbieter ausgelagert, der spezialisierte Ausrüstung hat. Um die gleichen feinen Oberflächen im Haus ohne Sekundäroperationen zu erzielen, wenden sich viele Werkstätten Rollenanwendungen zu. Dies ermöglicht es Kunden, spezifizierte Oberflächen in einem Zerspanungsvorgang zu erzielen, was Zeit und Geld spart.

Das Rollen ist am effektivsten bei duktilen Metallen, da diese sich unter Druck leicht verformen. Während auch bei Metallen mit geringerer Duktilität eine feine Oberfläche erzielt werden kann, gibt es einige Materialien, die nicht gerollt werden können. Ein häufiges Material, das nicht gerollt werden kann, ist Kunststoff. Aufgrund des Drucks und der Reibung, die vom Werkzeug ausgeübt werden, würde jedes auf Kunststoff basierende Material während des Gebrauchs schmelzen. Ein weiteres Material, das nicht gerollt werden kann, ist Graphit. Dies liegt daran, dass das Material zu spröde ist und während des Rollprozesses brechen kann.

Ein weiterer Faktor, der den Erfolg des Rollens beeinflussen kann, ist die Geometrie des Teils. Tiefe Taschen, Hohlräume oder Unterschneidungen können die Zugänglichkeit von Standard-Rollenwerkzeugen einschränken. In solchen Fällen könnte ein Werkzeug mit längerem Einsatz oder eine Sonderanfertigung entworfen werden, um den Bereich richtig zu erreichen. Die Machbarkeit hängt jedoch vom gesamten Teilentwurf und den Anforderungen an die Oberflächenbearbeitung ab.

Wie bei Anwendungen mit schwer zugänglichen Bereichen gibt es bei Teilen mit scharfen Ecken oder Kanten einige Einschränkungen. Scharfe Ecken können aufgrund des erforderlichen Radius auf Rollenwerkzeugen nicht vollständig gerollt werden, jedoch benötigen Kanten möglicherweise nicht das gleiche Maß an Bearbeitung wie der Rest des Teils. In diesen Fällen kann ein Rollenwerkzeug nahe an die Kante herankommen und eine feine Oberfläche erzeugen, ohne bis zur Ecke zu gelangen.

Insgesamt sind sowohl Diamant- als auch Hartmetall-Rollenwerkzeuge großartige Optionen, um glatte Oberflächen an der Außenseite eines Teils zu erzeugen. Bei der Auswahl zwischen den beiden sind Diamantwerkzeuge am besten für härtere Materialien und lineare Oberflächen geeignet, während Hartmetall-Rollenwerkzeuge ideal für die Massenproduktion und gekrümmte Oberflächen sind.

Insgesamt bietet das Rollen eine vielseitige und effiziente Lösung zur Erzielung präziser Oberflächenbearbeitungen. Während die Effektivität durch Materialeigenschaften und Teilgeometrie beeinflusst werden kann, kann die sorgfältige Auswahl und Berücksichtigung von Rollenwerkzeugen optimale Ergebnisse erzielen.

Walzrollen ist eine leistungsstarke Technik zur Verbesserung der Haltbarkeit und Oberflächenqualität von Bauteilen. Wenn es jedoch nicht korrekt durchgeführt wird, kann es zu bestimmten Herausforderungen kommen. Das Verständnis dieser Probleme und deren effektive Lösung ist der Schlüssel zu optimalen Ergebnissen und zur Vermeidung kostspieliger Nacharbeit. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Lösung häufiger Probleme beim Innenwalzrollen und bietet praktische Lösungen für einen reibungslosen und effizienten Produktionsprozess.

Eines der häufigsten Probleme ist die sogenannte Glockenmündung am Ein- oder Ausgang der Bohrung. Diese unerwünschte Verbreiterung entsteht normalerweise durch Werkzeugschlag oder eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen Werkzeug und Werkstück. Wenn das Werkzeug nicht genau zentriert oder richtig ausgerichtet ist, üben die Walzen ungleichmäßigen Druck aus, was zu einer Verbreiterung der Bohrung am Anfang und Ende des Hubs führt. Die Lösung besteht darin, das Werkzeug präzise zu zentrieren, den Schlag zu minimieren und eine sorgfältige Ausrichtung mit dem Werkstück sicherzustellen. Dadurch wird ein gleichmäßiges Walzen der Oberfläche gewährleistet und die Bildung einer Glockenmündung verhindert.

Ein weiteres häufiges Problem ist die konische Form der Bohrung, die durch verschiedene Faktoren verursacht werden kann, wie z. B. eine bereits vorhandene ungleichmäßige Bohrung, eine falsche Vorschubgeschwindigkeit oder der Versuch, zu viel Material in einem Durchgang zu entfernen. Ein zu langsamer Vorschub kann dazu führen, dass die Walzen der Konizität des Dornes folgen, was zu einem Verlust der genauen Maße der Bohrung führt. Zur Behebung ist es wichtig, die vorgewalzte Bohrung auf vorhandene Konizität zu prüfen und den Vorschub auf die empfohlenen Werte einzustellen. Die Entfernung von zu viel Material in einem Durchgang kann das Problem weiter verschärfen, daher ist eine schrittweise und kontrollierte Materialabtragung entscheidend.

Wenn die gewalzte Oberfläche nicht gleichmäßig glänzend ist, kann dies auf abgenutzte Walzen, verunreinigtes Kühlmittel oder unzureichende Schmierung zurückzuführen sein. Abgenutzte Walzen können eine inkonsistente Oberflächenqualität verursachen, während verschmutztes Kühlmittel abrasive Partikel enthalten kann, die das Werkstück verkratzen. Ebenso kann eine unzureichende Schmierung oder eine zu niedrige Kühlmittelkonzentration zu übermäßigem Reibung und Hitze führen, was eine trübe Oberfläche verursacht. Die Lösung besteht in einer regelmäßigen Kontrolle und dem Austausch abgenutzter Walzen, der Sicherstellung einer sauberen Kühlmittelflüssigkeit und der Einhaltung der empfohlenen Konzentration (typischerweise 6–8 % oder höher).

Maßabweichungen entlang der gesamten Bohrung können ein erhebliches Problem darstellen. Sie entstehen meist durch eine falsche Vorschubgeschwindigkeit oder einen fehlerhaften Werkzeugrückzug. Ein zu langsamer Vorschub kann dazu führen, dass die Walzen sich entlang des konischen Dornes bewegen, was zu Größenverlusten führt. Wenn das Werkzeug aus der Bohrung entfernt wird, ohne einen schnellen Rückzug zu verwenden, kann es zu ungewolltem Zwischenwalzen kommen, was weitere Maßabweichungen verursacht. Um dies zu minimieren, sollten die empfohlenen Vorschubwerte eingehalten und die Rückzugsbewegung beschleunigt werden.

Wenn auf der gewalzten Oberfläche spiralförmige Linien oder Kerben auftreten, kann dies durch übermäßigen Werkzeugschlag, Materialablagerungen auf den Walzen oder im Käfig oder sogar eine Blockierung des Werkzeugs verursacht werden. Ein zu hoher Werkzeugschlag kann dazu führen, dass der Käfig beim Zurückziehen über die Oberfläche schleift, was zu spiralförmigen Mustern führt. Festgesetztes Material an einer Walze oder in der Käfigöffnung kann zu Kerben und Kratzern führen. Falls sich der Käfig nicht mehr dreht oder das Werkzeug blockiert, kann dies zu schweren Schäden an Werkzeug und Werkstück führen. Die Lösung besteht in der Korrektur des Werkzeugschlags, der regelmäßigen Überprüfung des Käfigs und der Walzen auf Materialablagerungen, Schäden oder Abnutzung sowie der gründlichen Reinigung des Werkzeugs.

Das Verständnis dieser häufigen Probleme und die Umsetzung geeigneter Maßnahmen ermöglichen es Herstellern, das Innenwalzrollen effizient durchzuführen und qualitativ hochwertige, langlebige und zuverlässige Oberflächen zu erzielen.

In der Fertigung ist erhöhte Bauteilfestigkeit ein ständiges Ziel. Glattwalzen, ein Kaltumformprozess, ist eine effektive Methode zur Erreichung dieses Ziels. Durch Verdichtung und Verstärkung der äußeren Oberfläche eines Bauteils verbessert das Glattwalzen dessen Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und vorzeitiges Versagen erheblich, verlängert die Lebensdauer und steigert die Gesamtleistung. Dieser Prozess verändert die Materialeigenschaften grundlegend und führt zu spürbaren Verbesserungen der Festigkeit und Zuverlässigkeit.

Einer der Hauptmechanismen, durch den das Glattwalzen die Haltbarkeit erhöht, ist die Steigerung der Oberflächenhärte. Der Kaltumformprozess bewirkt eine erhebliche plastische Verformung der obersten Materialschicht, wodurch eine dichtere und festere Schicht entsteht. Diese gehärtete Oberfläche wirkt als starke Barriere gegen abrasiven Verschleiß, der eine häufige Ursache für die Materialdegradation ist. Zudem spielt die entstehende glattere Oberfläche eine entscheidende Rolle bei der Minimierung der Reibung. Wenn zwei Oberflächen aufeinandertreffen, erzeugt die Reibung Wärme und mechanische Spannung, was im Laufe der Zeit zu Abnutzung führt. Durch die Reduzierung der Rauheit minimiert das Glattwalzen die Reibungskräfte, verringert den Materialabtrag und verhindert vorzeitiges Versagen. Je glatter die Oberfläche, desto weniger Kraft wird für Bewegung benötigt, wodurch weniger Material durch Verschleiß verloren geht. Dies führt zu einer erheblichen Verlängerung der Lebensdauer des Bauteils und gewährleistet seine langfristige Zuverlässigkeit.

Neben der Oberflächenhärte und Glätte bietet das Glattwalzen einen weiteren Vorteil in Form der Einführung von Druckeigenspannungen in das Material. Dieser Vorspannungseffekt ist besonders vorteilhaft in Anwendungen, in denen Bauteile wechselnden Belastungen oder extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Durch die Erzeugung von Druckspannungen werden Zugspannungen, die Hauptverursacher von Rissbildung und -ausbreitung sind, wirksam unterdrückt. Ein Beispiel dafür ist die Bearbeitung von Zylinderflanschen in Dieselmotoren. Diese Flansche sind während des Betriebs schnellen und drastischen Druck- und Temperaturänderungen ausgesetzt. Durch das Glattwalzen der Kanten des Flansches werden Druckspannungen eingebracht, wodurch das Risiko eines Ermüdungsbruchs erheblich reduziert und die Zuverlässigkeit des Motors erhöht wird.

Ein weiterer bedeutender Vorteil des Glattwalzens ist seine Fähigkeit, Korrosionsschutz durch die erreichte Oberflächenglätte zu bieten. Eine raue Oberfläche mit natürlichen Unebenheiten und Rissen kann als idealer Ort für die Ansammlung von korrosiven Stoffen dienen. Flüssigkeiten und Verunreinigungen können sich in diesen Bereichen leicht festsetzen und den Korrosionsprozess beschleunigen. Durch die Minimierung der Oberflächenrauheit reduziert das Glattwalzen die Wahrscheinlichkeit der Flüssigkeitsansammlung und der Exposition gegenüber korrosiven Umgebungen. Diese erhöhte Korrosionsbeständigkeit ist besonders wertvoll in Anwendungen, in denen Bauteile anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt sind, beispielsweise in maritimen Umgebungen oder chemischen Produktionsanlagen. Eine glattere Oberfläche sorgt dafür, dass das Bauteil weniger anfällig für Korrosion bleibt, wodurch seine Integrität und Funktionalität über lange Zeit erhalten bleibt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Glattwalzen einen ganzheitlichen Ansatz zur Verbesserung der Bauteilhaltbarkeit darstellt. Die Kombination aus erhöhter Oberflächenhärte, reduzierter Reibung, Druckvorspannung und verbesserter Korrosionsbeständigkeit führt zu einer deutlichen Steigerung der Verschleißfestigkeit und Lebensdauer. Dieser Prozess ermöglicht es Ingenieuren und Herstellern, Bauteile zu entwickeln, die anspruchsvollen Betriebsbedingungen standhalten, eine konsistente Leistung bieten und das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls minimieren. Während die Industrie weiterhin nach größerer Effizienz und Zuverlässigkeit strebt, erweist sich das Glattwalzen als leistungsstarkes Werkzeug zur Erhöhung der Bauteilhaltbarkeit und trägt letztlich zur Verbesserung der Leistung und zur Verlängerung der Betriebsdauer bei.

Das Rollen ist eine schnelle und einfache Methode zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit eines Teils. Bei der Endbearbeitung der Stirn- oder Außenflächen eines Teils gibt es zwei Hauptoptionen: Hartmetall-Rollen und Diamant-Rollen. Während beide Optionen ein ähnliches Endfinish erzeugen, funktionieren sie möglicherweise nicht in allen Anwendungen. Das Verständnis der Vorteile und Einschränkungen jeder Methode stellt sicher, dass Sie das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe auswählen.

Die Materialhärte ist eine der wichtigsten Überlegungen für Rollenanwendungen, da sie hilft zu bestimmen, welches Werkzeug erforderlich ist und welches Endfinish erreicht werden kann. Für härtere Materialien, 45 HRC und darüber, ist ein Diamant-Rollwerkzeug die beste Wahl.

Im Gegensatz dazu kann ein Diamant-Rollwerkzeug weiche Materialien wie Aluminium, Kupfer oder Messing nicht gut bearbeiten. Da das Material weicher ist, kann die Diamantspitze das Material zu stark verformen und es kann sich Materialaufbau an der Spitze bilden, was zu Unregelmäßigkeiten oder Rillen auf der Oberfläche führt. In diesen Fällen ist ein Hartmetall-Rollwerkzeug die beste Wahl, da es glatte Oberflächen auf weichen Materialien erzeugen kann.

Während das Produktionsvolumen keinen direkten Einfluss auf die erzielte Oberflächenbeschaffenheit hat, beeinflusst es die Anzahl der benötigten Ersatzteile für den Job. Für eine Massenproduktion von 3.000 Teilen oder mehr wird ein Hartmetall-Rollwerkzeug empfohlen. Dies liegt daran, dass das Werkzeug extrem langlebig und vielseitiger als ein Diamantwerkzeug ist. Die Hartmetall-Rolle selbst hat eine viel längere Lebensdauer und weniger Unregelmäßigkeiten als die Diamantstifte, was zu weniger Ausfallzeiten aufgrund von Rollenwechseln führt. Zusätzlich kann das Hartmetall-Rollwerkzeug an einer größeren Vielfalt von Teilen arbeiten, sodass es bei einem Wechsel der Produktion leicht in eine andere Produktionslinie verlagert werden kann.

Der letzte Faktor, der die Werkzeugauswahl beeinflusst, ist das Profil des Teils selbst. Aufgrund des Designs des Diamantwerkzeugs muss es senkrecht zu dem zu rollenden Teil bleiben. Das bedeutet, dass es nur auf geraden, linearen Oberflächen funktioniert. Im Gegensatz dazu kann ein Hartmetall-Rollwerkzeug gekrümmte und konkave Oberflächen rollen, was eine größere Flexibilität bei den verwendeten Teilen ermöglicht.

Insgesamt sind sowohl Diamant- als auch Hartmetall-Rollenwerkzeuge großartige Optionen, um glatte Oberflächen an der Außenseite eines Teils zu erzeugen. Bei der Auswahl zwischen den beiden sind Diamantwerkzeuge am besten für härtere Materialien und lineare Oberflächen geeignet, während Hartmetall-Rollenwerkzeuge ideal für die Massenproduktion und gekrümmte Oberflächen sind.

Die Oberflächenbeschaffenheit spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung, Haltbarkeit und Qualität eines hergestellten Teils. Eine glattere Oberfläche reduziert die Reibung und den vorzeitigen Verschleiß eines Teils, wodurch letztendlich dessen Langlebigkeit und Leistung erhöht werden. Rollen, ein Prozess, der das Verdichten der Oberfläche eines Teils umfasst, ist eine beliebte Methode zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit. Der Erfolg des Rollens hängt jedoch stark von der Duktilität des zu bearbeitenden Materials ab.

Duktilität ist eine Materialeigenschaft, die beschreibt, wie gut sich ein Material unter Zugbelastung verformen lässt, ohne zu brechen. Es ist die Fähigkeit des Materials, gedehnt oder gebogen zu werden, ohne zu brechen. Materialien mit hoher Duktilität, wie Gold, Silber und Kupfer, lassen sich leichter verformen als solche mit niedriger Duktilität, wie Gusseisen und Wolfram.

Am entgegengesetzten Ende des Spektrums, wenn die Vorschubgeschwindigkeit zu hoch ist, verbringt das Werkzeug möglicherweise nicht genug Zeit auf der Oberfläche, um eine plastische Verformung zu erreichen. Dies kann zu einer raueren Oberflächenbeschaffenheit führen und sichtbare Werkzeugspuren auf der Oberfläche hinterlassen. Um die beste Leistung aus dem Werkzeug herauszuholen, ist es wichtig, die optimale Vorschubgeschwindigkeit zu finden, die es dem Werkzeug ermöglicht, die Oberfläche ausreichend zu verformen und so eine glattere und poliertere Oberfläche zu erzeugen. Die beste Vorschubgeschwindigkeit stellt sicher, dass das Werkzeug den kontinuierlichen Kontakt zur Oberfläche aufrechterhält und so eine gleichmäßige Kompression und Materialfluss gewährleistet. Abhängig vom Werkzeug selbst kann eine minimale Vorschubgeschwindigkeit erforderlich sein, um konsistente Ergebnisse zu erzielen.

Die Duktilität spielt eine bedeutende Rolle bei Rollvorgängen. Hoch duktile Materialien fließen unter Druck leichter, was eine glattere und gleichmäßigere Oberfläche ermöglicht.

Materialien wird ein grobes Spitzen- und Talprofil (60-120 Ra) empfohlen. Dies bietet einen guten Ausgangspunkt für die Kompression und hilft, ein glatteres Endfinish zu erzielen.

Glattere Ausgangsoberfläche: Eine glattere Ausgangsoberfläche (weniger als 40 Ra) wird im Allgemeinen empfohlen, um einen effizienten Materialfluss zu gewährleisten und die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Als Faustregel gilt, dass das gedrehte Finish mit einem Rollenwerkzeug halbiert werden kann.

Insgesamt ist die Duktilität ein kritischer Faktor für den Erfolg eines Rollvorgangs. Durch das Verständnis der Duktilität des bearbeiteten Materials können Hersteller die geeigneten Rollparameter und Oberflächenvorbereitungstechniken auswählen, um das gewünschte Oberflächenfinish zu erzielen.

Das Rollen ist eine schnelle und effektive Methode, um bei richtiger Einrichtung eine glatte Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Obwohl es viele Variablen gibt, die die Oberflächenbeschaffenheit eines Teils beeinflussen können, gibt es 3 Schlüsselvariablen, die genutzt werden können, um das Ergebnis zu verändern. Zeit, Druck und Vorbearbeitung spielen eine entscheidende Rolle für das Endergebnis des Teils. Jede dieser Variablen zu ändern, könnte zu drastisch unterschiedlichen Ergebnissen führen, weshalb es wichtig ist zu verstehen, was sie sind und wie sie zusammenarbeiten, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen.

Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der ein Werkzeug über ein Werkstück bewegt wird, in diesem Fall die Zeit, die zum Rollen eines Teils benötigt wird. Im Allgemeinen ergibt ein langsamerer Vorschub ein besseres Finish, aber es ist möglicherweise nicht optimal, je nach Werkstückmaterial. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit zu niedrig ist, kann dies eine übermäßige plastische Verformung und eine Überkompression der Oberfläche verursachen. Dies führt zu einer Verfestigung und kann möglicherweise die Oberfläche des Teils beschädigen. Zusätzlich kann eine sehr langsame Vorschubgeschwindigkeit in Kombination mit einem niedrigen Druck das Material des Teils nicht ausreichend komprimieren, was im Wesentlichen nur sehr wenig Bearbeitung des Teils bewirkt.

Am entgegengesetzten Ende des Spektrums, wenn die Vorschubgeschwindigkeit zu hoch ist, verbringt das Werkzeug möglicherweise nicht genug Zeit auf der Oberfläche, um eine plastische Verformung zu erreichen. Dies kann zu einer raueren Oberflächenbeschaffenheit führen und sichtbare Werkzeugspuren auf der Oberfläche hinterlassen. Um die beste Leistung aus dem Werkzeug herauszuholen, ist es wichtig, die optimale Vorschubgeschwindigkeit zu finden, die es dem Werkzeug ermöglicht, die Oberfläche ausreichend zu verformen und so eine glattere und poliertere Oberfläche zu erzeugen. Die beste Vorschubgeschwindigkeit stellt sicher, dass das Werkzeug den kontinuierlichen Kontakt zur Oberfläche aufrechterhält und so eine gleichmäßige Kompression und Materialfluss gewährleistet. Abhängig vom Werkzeug selbst kann eine minimale Vorschubgeschwindigkeit erforderlich sein, um konsistente Ergebnisse zu erzielen.

Wie die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt auch die Menge des auf das Teil ausgeübten Drucks den Grad der plastischen Verformung und die Glätte der Oberfläche. Der Druck des Werkstücks kann auf verschiedene Weise angepasst werden, z. B. durch Vorbelastung des Drucks auf das Werkzeug selbst oder durch Anpassung des Abstands zwischen dem Werkzeug und der Übermaßzulage des Teils. Die Anpassungsmethode hängt weitgehend von der Art des verwendeten Werkzeugs und dem zu rollenden Teil ab.

Im Allgemeinen führt ein niedrigerer Druck zu weniger Kompression, während ein höherer Druck zu mehr führt. Wie die Vorschubgeschwindigkeit können jedoch auch extreme Druckwerte Probleme verursachen. Niedrige Drücke reichen möglicherweise nicht aus, um das Material zu verformen, was Oberflächenunregelmäßigkeiten oder ein raueres Finish hinterlassen kann. Übermäßiger Druck kann zu viel Kompression verursachen, was zu Oberflächenschäden, Verfestigung und erhöhtem Werkzeugverschleiß führt. Infolgedessen sorgt ein optimaler Druck dafür, dass es zu einer effektiven plastischen Verformung kommt, wobei das Werkzeug das Oberflächenmaterial ordnungsgemäß komprimiert und Spitzen und Täler reduziert, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu erzeugen.

Der anfängliche Zustand der Teiloberfläche, also die Vorbearbeitung, ist entscheidend für das endgültige gerollte Finish. Ein grobes Finish mit einem Spitzen- und Talprofil ist für Materialien mit hoher Duktilität vorzuziehen, während eine glattere Vorbearbeitung besser für härtere Materialien (45+ HRC) geeignet ist. Dies liegt daran, dass hoch duktile Materialien besser in der Lage sind, sich zu komprimieren und zu verformen, während härtere Materialien schwerer zu bewegen sind und eher zur Verfestigung neigen. Während das Teilmaterial bestimmt, in welche Richtung die Vorbearbeitung gehen muss, gibt es einige allgemeine Prinzipien für verschiedene Stufen der Vorbearbeitung.

Eine grobe Vorbearbeitung mit erheblichen Unregelmäßigkeiten ist im Allgemeinen nicht ideal für das Rollen. Dies liegt daran, dass es den erforderlichen Druck zur Kompression des Materials erhöhen kann, was die Oberfläche des Teils beschädigen oder verformen kann. Zusätzlich besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die Unregelmäßigkeiten im Ausgangsfinish im gerollten Finish sichtbar sind. Ein Schritt darunter ist eine grobe Vorbearbeitung, 60-120 Ra, die ein konsistentes Spitzen- und Talprofil mit minimalen Defekten aufweist. Dies ist ein optimales Ausgangsfinish für duktile Materialien, da es eine bessere Kompression ermöglicht und ein glatteres Endfinish erzeugt. Schließlich gibt es eine glatte Vorbearbeitung, < 40 Ra, die die erforderliche Rollzeit und den Druck erheblich reduziert.

Wie bereits erwähnt, ist eine glattere Vorbearbeitung ideal für härtere Materialien, da sie einen effizienten Materialfluss ermöglicht und nach dem Rollen zu einer besser polierten Oberfläche führt.

Rollieren, ein Kaltbearbeitungsverfahren, bietet der Luftfahrtindustrie eine Reihe von Vorteilen. Durch die Verbesserung der Oberflächenbehandlung und die Erhöhung der Härte steigert das Rollieren die Leistung und Lebensdauer kritischer Komponenten. Dieser Artikel behandelt spezifische Anwendungen des Rollierens auf Motorkomponenten, Fahrwerke, Lageroberflächen und Kraftstoffsysteme.

Einer der Vorteile des Rollierens besteht darin, die Lebensdauer kritischer Komponenten wie Turbinenschaufeln, Verdichterscheiben und Wellen, die zyklischen Belastungen ausgesetzt sind, zu verbessern.

Rollieren ist ein Bearbeitungsprozess, der Metall kalt bearbeitet und die Kristallstruktur des Metalls umstrukturiert, um die Oberflächenhärte zu erhöhen. Eine höhere Härte bietet eine erhöhte Abrieb- und Verschleißfestigkeit. Dies kann besonders bei kritischen Komponenten wichtig sein, da es die Lebensdauer des Teils verlängert.

Darüber hinaus führt das Rollieren Druckeigenspannungen in das Material ein, die die auf hochbelastete Bereiche wirkenden Kräfte ausgleichen können, wie z. B. an den Wurzeln der Schaufeln und an den Rändern der Scheiben. Dies geschieht, um das Material vorzudehnen und Brüche oder Ausfälle während des Fluges zu verhindern.

Fahrwerksbeine profitieren ebenfalls von der erhöhten Oberflächenhärte und der Einführung von Druckeigenspannungen, da dies die Rissbildung und -ausbreitung während des Einsatzes verzögern kann.

Lager sind eine Schlüsselkomponente, die rotierende Wellen unterstützt und die Reibung reduziert. Rollieren kann die Leistung und Lebensdauer von Lagern verbessern, indem es die Reibung verringert und die Ermüdungsfestigkeit erhöht. Je glatter die Oberfläche, auf der das Lager läuft, desto weniger Reibung tritt zwischen den Komponenten auf. Darüber hinaus kann eine härtere Oberfläche die Fähigkeit des Lagers erhöhen, zyklischen Belastungen standzuhalten und seine Lebensdauer zu verlängern.

• Motorlager – Verbesserte Verschleißfestigkeit und verringerte Reibung bei Haupt- und Nebenlagern des Motors können deren Lebensdauer verlängern.
• Fahrwerkslager – Erhöhte Verschleißfestigkeit von Rad- und Federlager verbessert die Leistung und Lebensdauer.
• Komponenten von Hydrauliksystemen – Verbesserte Verschleißfestigkeit von Hydraulikpumpen und Ventilkomponenten reduziert Leckagen und verlängert die Lebensdauer.

Das Rollieren kann die Oberflächenrauheit von Hydraulikkomponenten wie Ventilen, Pumpen und Fittings signifikant reduzieren. Diese glattere Oberfläche verringert die Reibung, was zu einem verbesserten Flüssigkeitsfluss und einem geringeren Druckverlust führt.

Ähnlich wie Hydrauliksysteme kann Rollieren den Kraftstofffluss in Tanks, Leitungen und Pumpen verbessern. Darüber hinaus ist eine glattere Oberfläche weniger anfällig für Korrosion, was in Kraftstoffsystemen aufgrund korrosiver Zusätze ein bedeutendes Problem darstellen kann.

• Hydraulikzylinder – Verbesserte Oberflächenbehandlung erhöht die Dichtungsleistung und reduziert die Reibung.
• Kraftstoffeinspritzdüsen – Verbesserte Oberflächenbehandlung von Einspritzdüsen verbessert die Kraftstoffzerstäubung und die Verbrennungseffizienz.
• Kraftstofftanks – Reduzierte Oberflächenrauheit verhindert die Ansammlung von Ablagerungen und verbessert die Kraftstoffqualität.
• Kraftstoffpumpen – Reduzierte Reibung und Abnutzung verbessern die Effizienz und Lebensdauer von Kraftstoffpumpen.

Rollieren erweist sich als leistungsfähiges Werkzeug zur Steigerung der Leistung und Zuverlässigkeit von Luftfahrtkomponenten. Durch die Verbesserung der Oberflächenbehandlung, die Erhöhung der Härte und die Einführung von Druckeigenspannungen verlängert das Rollieren die Lebensdauer erheblich und reduziert die Wartungskosten. Mit der fortlaufenden Entwicklung der Technologie in der Luftfahrtindustrie bleibt das Rollieren eine wertvolle Technik zur Optimierung der Leistung von Komponenten und zur Sicherstellung der Sicherheit und Effizienz von Flugzeugen.