Rollentexturierung
Bei der Walzentexturierung handelt es sich um einen Vorgang zur Veränderung der inneren Struktur eines metallischen Werkstoffs oder der Oberflächenstruktur des Materials eines Werkstücks (Arbeitswalze aus Fertigwalzwerken) durch kontrollierte elektrische Entladungen, bei denen zwischen einer Elektrode und einer Arbeitswalze elektrische Impulse erzeugt werden, was zur Bildung von mikrofeinen Kratern und Vertiefungen auf der Oberfläche führt.
Technologie
Im Allgemeinen werden heutzutage weltweit vier grundlegende Techniken der sogenannten Texturierung bzw. der Änderung der Oberflächenstruktur von Metallen oder genauer gesagt von Stahlarbeitswalzen angewendet:
1. SBT / Sandstrahltexturierung – die Arbeitswalze dreht sich um ihre Achse und wird in eine geschlossene Kammer eingesetzt, wo sie unter dem Einfluss eines Zentrifugalrotationsrads einem Beschuss mit Stahlkugeln (sogenanntem Schrot) ausgesetzt wird, wodurch eine plastische Verformung der Oberflächenstruktur des Arbeitswalzenmantels verursacht wird. Die Rauheit wird im Bereich von Ra = 1,5–6,0 Mikron erreicht und kann durch die Rotationsgeschwindigkeit des Zentrifugalrads oder durch die Rotationsgeschwindigkeit der Walze selbst gesteuert werden, wobei die Qualität dieser Methode jedoch weitgehend von der Härte der Walze abhängt.
2. EDT / Elektroerosionstexturierung – bei dieser Methode werden Texturänderungen durch elektrische Entladungen vorgenommen. Die Arbeitswalze dreht sich um ihre Achse und wird in einen Behälter mit dielektrischem Öl gesetzt. Auf einer oder beiden Längsseiten der Walze sind Elektroden angebracht, durch die elektrische Energie mit ausreichender Stärke geleitet wird. Die Walze wird dem Einfluss elektrischer Impulse in Form von Funken ausgesetzt, die die Oberfläche der Walze erodieren und Mikronkrater bilden, die durch die Form und Höhe der Spitzen bzw. der Spitzen und Vertiefungen des Kraters gekennzeichnet sind. Im Vergleich zur Methode des Metallstrahlens ermöglicht die EDT-Methode das Erreichen einer höheren Anzahl von Spitzen sowie einer höheren Häufigkeit der Prozesswiederholung und eines breiten Spektrums an Oberflächenrauheit (Ra = 0–15 Mikron).
3. LT / Lasertexturierung – der Laserstrahl wird durch den Fokus auf die Walzentrommel gerichtet, wobei ein spiralförmiges Drehrad durch seine Drehung und Positionierung der Klingen den Strahl unterbricht, sodass der Laser intermittierend arbeitet und auf diese Weise in einer kontrollierten Umgebung einen Auftreffpunkt auf der Walzenoberfläche schmilzt und dabei die entsprechenden Krater mit Spitzen und Vertiefungen erzeugt. Unter dem Einfluss des Lasers geschmolzenes Metall wird durch das Plasma und unter dem Einfluss von Inertgas (O2, CO2, Argon) abgelassen. Diese Technologie ermöglicht die kontrollierte Anordnung der Krater sowie verschiedene Kombinationen von Spitzengröße und Form der Vertiefungen, wodurch kontrollierte unterschiedliche Kombinationen von Rauheitswerten erzielt werden.
4. EBT / Elektronenstrahltexturierung – diese Methode verwendet einen sehr starken Elektronenstrahl, der in einer Vakuumumgebung durch die entsprechende Linse auf eine um ihre Achse rotierende Arbeitswalze einwirkt und sich allmählich vorwärts bewegt, wodurch Mikronkrater mit einem Metallrand entstehen. Der Prozess kann mit extrem hoher Präzision unbegrenzt wiederholt werden, wobei diese Methode die Erstellung beider Texturarten ermöglicht – deterministische und pseudostochastische Texturen.
5. ECD / Electro Chemical Deposition – diese von der deutsch-schweizerischen Firma TOPOCROM patentierte Methode basiert eigentlich auf einem klassischen elektrochemischen Prozess der Hartverchromung bzw. Hartverchromung, mit dem Unterschied, dass hier die Parameter des Verchromungsprozesses von einem Computer gesteuert werden, durch dessen Kombination die erforderliche Rauheit und die entsprechende Anzahl von Spitzen erreicht werden. Mit dieser Methode ist es möglich, eine Rauheit im Bereich Ra = 0,5 – 12 Mikrometer oder eine Anzahl von Spitzen Pc = 100 l/cm zu erreichen.
Methoden wie SBT, EDT und ECD gehören zur Gruppe der „stochastischen“ Methoden bzw. erzeugen unregelmäßig geformte Mikronkrater auf der Arbeitswalzentrommel, während Methoden wie LT und EBT zur Gruppe der „deterministischen“ Methoden gehören, die regelmäßige und korrekte Formen der betreffenden Mikronkrater erzeugen.
Tatsächlich stellen von allen oben genannten Methoden nur die Methoden EDT, EBT und LT eine erhebliche Verbesserung der inzwischen veralteten SBT-Methode dar, und zwar hinsichtlich der Rauheitsstabilität, der Qualität der Texturwellung, des hohen Formgebungsgrads in Tiefziehpressen sowie der Farbgebung des kaltgewalzten Stahlblechs, das zwingend mit den strukturierten Arbeitswalzen behandelt wird, die zur Herstellung von Stahlbändern für die Karosserieformung verwendet werden.
