Merkblatt 822

Die Verarbeitung von Edelstahl Rostfrei

Informationsstelle Edelstahl Rostfrei

Die Informations-stelle EdelstahlRostfreiDie Informationsstelle EdelstahlRostfrei (ISER) ist eine Gemein-schaftsorganisation von Unterneh-men und Institutionen aus denBereichen– Edelstahlherstellung,– Edelstahlhandel und

Anarbeitung, – Edelstahlverarbeitung,– Oberflächenveredelung,– Legierungsmittelindustrie und– Marktforschung für nicht-

rostende Stähle.

Die Aufgaben der ISER umfassendie firmenneutrale Information über Eigenschaften und Anwen-dungen von Edelstahl Rostfrei.Schwerpunkte der Aktivitäten sind– praxisbezogene, zielgruppen-

orientierte Publikationen,– Pressearbeit für Fach- und

Publikumsmedien,– Messebeteiligungen,– Durchführung von Schulungs-

veranstaltungen,– Informationen über Bezugs-

möglichkeiten von Produktenaus Edelstahl Rostfrei,

– individuelle Bearbeitung technischer Anfragen.

Ein aktuelles Schriftenverzeichniswird auf Anforderung gerne über-sandt.

ImpressumMerkblatt 822Die Verarbeitung von Edelstahl Rostfrei3. überarbeitete Auflage 2001

Herausgeber

InformationsstelleEdelstahl RostfreiPostfach 10 22 0540013 DüsseldorfTelefon: 02 11 / 67 07-8 35Telefax: 02 11 / 67 07-3 44E-Mail: info@edelstahl-rostfrei.deInternet: www.edelstahl-rostfrei.de

Redaktion:Sabine Heinzel M.A., ISER

Fotos

Hans Grimberg Edelstahl GmbH,Sparte Sonderkonstruktion, EssenJutec Biegesysteme GmbH, LimburgInformationsstelle Edelstahl Rostfrei, DüsseldorfKrupp Thyssen Nirosta GmbH,KrefeldPSE/Redaktion metallbau, GeretsriedThyssen Laser-Technik GmbH,AachenTrumpf WerkzeugmaschinenGmbH & Co. KG, DitzingenTitelfoto:Jutec Biegesysteme GmbH, Limburg

Autoren

Dipl.-Ing. Eckehard Bettenworth†,Düsseldorf Dipl.-Ing. Egon W. A. Bovensiepen,GladbeckDipl.-Ing. Winfried Buchwald, SiegenDipl.-Ing. Gerhard Butzmann,DüsseldorfDr.-Ing. Dieter Grimme, AachenDipl.-Ing. Gerd H. Hunscha, KrefeldDr.-Ing. F. Werner Strassburg,KempenDipl.-Ing. Götz Witte, Walldürn

Überarbeitung der 3. Auflage unter Mitwirkung von:Aloys Eggern, Essen Max Mörchen, Hattingen Dr.-Ing. F. Werner Strassburg,Kempen Arbeitskreis Bauwesender ISERUnterausschuß Chemisch-Beständige Stähle im VDEhRedaktion metallbau, Geretsried

Die in dieser Broschüre enthalte-nen Informationen vermitteln Orientierungshilfen. Gewährlei-stungsansprüche können hierausnicht abgeleitet werden. Nach-drucke, auch auszugsweise, sindnur mit Genehmigung des Heraus-gebers gestattet.

1

InhaltSeite

1 Werkstoff ......................... 2

1.1 Sorteneinteilung von Edelstahl Rostfrei .............. 2

1.2 Normen und Regelwerke .. 2

1.3 Lieferformen und Abmessungsbereiche ....... 3

1.4 Oberflächenausführungen des Vormaterials ............... 3

1.5 Mechanische Eigenschaften und Berechnungswerte............ 4

1.6 Korrosionsbeständigkeit ... 6

2 Trennverfahren ................ 6

2.1 Mechanische Trennverfahren .................. 6

2.1.1 Schneiden, Nibbeln........... 6

2.1.2 Stanzen, Lochen ............... 7

2.1.3 Sägen................................ 8

2.2 Thermische Trennverfahren................... 8

3 Spanende Formgebung .................... 9

3.1 Bohren ............................ 10

3.2 Gewindeschneiden ......... 11

3.3 Drehen ............................ 13

3.4 Fräsen ............................. 14

4 Spanlose Umformung... 14

Seite4.1 Abkanten......................... 14

4.2 Falzen ............................. 15

4.3 Rollprofilieren .................. 15

4.4 Drücken .......................... 16

4.5 Tiefziehen........................ 17

4.6 Biegen, Rohrbiegen ........ 17

5 Wärmebehandlung undWarmformgebung ......... 19

5.1 Wärmebehandlung ......... 19

5.2 Warmformgebung........... 19

6 Schweißen ..................... 19

6.1 Schweißeignung und Vorbereitung.................... 21

6.2 Lichtbogenhand-schweißen mit umhüllter Stabelektrode ................. 21

6.3 Schutzgasschweißen...... 22

6.3.1 Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) ............ 22

6.3.2 Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) ........... 23

6.4 Sonstige Schmelz-schweißverfahren............ 23

6.5 Widerstandsschweißen... 23

6.6 Bolzenschweißen............ 24

6.7 Nachbehandlung von Schweißnähten ........ 24

Seite6.7.1 Mechanische

Nachbehandlung ............ 24

6.7.2 Chemische Nachbehandlung ............ 24

7 Löten .............................. 25

7.1 Hartlöten......................... 25

7.2 Weichlöten ...................... 25

8 Kleben............................ 26

9 Nieten............................. 26

10 Druckfügen.................... 26

11 Oberflächen-behandlung der Fertigerzeugnisse ......... 26

11.1 Mechanische Ober-flächenbehandlung ......... 27

11.2 Chemische Ober-flächenbehandlung ......... 29

11.2.1 Beizen und Passivieren... 29

11.2.2 Elektropolieren................ 29

11.2.3 Ätzen, Färben ................. 29

11.2.4 Lackieren ........................ 29

12 Oberflächenschutz ....... 30

13 Reinigung und Pflege ... 30

13.1 Grundreinigung............... 30

13.2 Pflege.............................. 30

14 Literatur ......................... 31

1 WerkstoffEdelstahl Rostfrei ist ein in denletzten Jahren zunehmend ge-fragter Werkstoff. Hinter dengebräuchlichen Bezeichnungenwie V2A, V4A oder INOX stehteine Materialgruppe, die nebenhohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit auchhygienischen und vor allemästhetischen Kriterien gerechtwird. Um die unumstrittenen Vorteile uneingeschränkt nutzenzu können, sind die Verarbeitung-stechniken den materialtypischenBesonderheiten des Werkstoffsanzupassen.

1.1 Sorteneinteilung vonEdelstahl Rostfrei

Edelstahl Rostfrei ist ein Sammel-begriff für rund 120 verschiedeneEdelstahlsorten, die folgendeGemeinsamkeiten haben:

• Sie sind mindestens mit 10,5 %Chrom legiert.

• Sie bilden ohne jeden Schutz-überzug unter Sauerstoffeinwir-kung eine unsichtbare Passiv-schicht.

Die nichtrostenden Stähle wer-den nach ihrem kristallinen Gefüge in Gruppen eingeteilt. Die überwiegend verwendetenSorten gehören zu den ferriti-schen Edelstählen (Chrom-Stäh-le) und vor allem zu den austeni-tischen Edelstählen (Chrom-Nickel-Stähle undChrom-Nickel-Molybdän-Stähle).Die unter der Bezeichnung„Duplex-Stähle“ zunehmend ein-gesetzten Sorten haben ein aus-tenitisch-ferritisches Gefüge.

Sogenannte stabilisierte Edelstählesind mit Titan oder Niob legiert.Diese Elemente verhindern die Bildung von Chromkarbiden beimSchweißen. Sie sind erforderlich

• bei austenitischen Edelstählen,wenn dickere Erzeugnisse (z.B. Bleche dicker 6 mm, Stäbedicker 20 mm) geschweißt werden;

• bei ferritischen Edelstählen mitKohlenstoffgehalt über 0,03 %,wenn geschweißt wird.

In den westeuropäischen Ländernwerden alle Stahlsorten mit zweiBezeichnungen versehen:

• Die Werkstoffnummer. Sie wirdwegen ihrer Kürze bevorzugtverwendet; Die nichtrostendenStähle liegen alle im Nummern-bereich 1.40.. bis 1.45..

• Der Kurzname. Er kennzeichnetbei den nichtrostenden Stählendie chemische Zusammenset-zung.

1.2 Normen und Regel-werke

Die Eigenschaften der Stahlsortenund ihrer Erzeugnisformen (Blech,Rohr, Draht etc.) werden in Nor-men festgelegt. Die für EdelstahlRostfrei derzeit gültigen Normensind in Tabelle 2 aufgeführt.

Für besondere Anwendungen sindaußerdem im Stahl-Eisen-Werk-stoffblatt SEW 400 – 1997 nochweitere Stähle genormt.

Bei statischer Beanspruchung imBauwesen ist die „AllgemeineBauaufsichtliche Zulassung Z-30.3-6 für Bauteile und Verbin-dungselemente aus nichtrosten-den Stählen“ des Deutschen Instituts für Bautechnik, Berlin,heranzuziehen.

2

Stahlsorte

Chemische Zusammensetzung und Gruppenbezeichnungen von Edelstahl Rostfrei-Sorten laut Allgem. Bauaufsichtlicher Zulassung Z-30.3-6

Werkstoff-nummer

Kurzname C Cr Mo Ni Sonstige

Chemische ZusammensetzungMassengehalte in %

Untergruppen

1.40031.4016

1.4301

1.4541

1.4318

1.4567

1.4401

1.4404

1.4571

1.4439

1.4539

1.4565

1.4529

1.4547

1.4462

X5CrNi18-10

X6CrNiTi18-10

X2CrNiN18-7

X3CrNiCu18-9-4

X5CrNiMo17-12-2

X2CrNiMo17-12-2

X6CrNiMoTi17-12-2

X2CrNiMoN17-13-5

X1NiCrMoCu25-20-5

X2CrNiMnMoNbN25-18-5

X1NiCrMoCuN25-20-7

X1CrNiMoCuN20-18-7

X2CrNiMoN22-5-3

X2CrNi12X6Cr17

≤ 0,07

≤ 0,08

≤ 0,03

≤ 0,04

≤ 0,07

≤ 0,03

≤ 0,08

≤ 0,03

≤ 0,02

≤ 0,03

≤ 0,02

≤ 0,02

17,00/19,50

17,00/19,00

16,50/18,50

17,00/19,00

16,50/18,50

16,50/18,50

16,50/18,50

16,50/18,50

19,00/21,00

23,00/26,00

19,00/21,00

19,50/20,50

2,00/2,50

2,00/2,50

2,00/2,50

4,00/5,00

4,00/5,00

3,00/5,00

6,00/7,00

6,00/7,00

8,00/10,50

9,00/12,00

6,00/8,00

8,50/10,50

10,00/13,00

10,00/13,00

10,50/13,50

12,50/14,50

24,00/26,00

16,00/19,00

24,00/26,00

17,50/18,50

Ti 5xC bis 0,70

N 0,10/0,20

N ≤ 0,11; Cu 3,00/4,00

N ≤ 0,11

N ≤ 0,11

Ti 5xC bis 0,70

N 0,12/0,22

Cu 1,20/2,00; N ≤ 0,15

N 0,30/0,50; N ≤ 0,15

Cu 0,50/1,50; N 0,15/0,25

Cu 0,50/1,00; N 0,18/0,25

austenitischenichtrostende Stähle

≤ 0,03 21,00/23,00 2,50/3,50 4,50/6,50 N 0,10/0,22austenitisch-ferritischer

nichtrostender Stahl

≤ 0,03≤ 0,08

10,50/12,5016,00/18,00

0,30/1,00 Mn ≤ 1,50; N ≤ 0,03 ferritischenichtrostende Stähle

Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung und Gruppenbezeichnungen von Edelstahl Rostfrei-Sorten

1.3 Lieferformen und Abmessungs-bereiche

Nichtrostende Stähle stehen inallen gebräuchlichen Lieferformenzur Verfügung. Die wichtigstenProdukte sind warm- und kaltge-walzte Bleche und Bänder, naht-lose und geschweißte Rohre sowieStabstahl und Draht. Die nach-stehende Aufstellung gibt einenÜberblick über das üblicherweiseerhältliche Material.

• Kaltgewalzte Bänder: 0,05 bis6 mm dick, 3 bis 1.550 mm breit.

• Kaltgewalzte, aus Bandgeschnittene Bleche: 0,3 bis6 mm dick, in den üblichenLagerformaten (1.000 x 2.000;1.250 x 2.500; 1.500 x3.000 mm) oder Fixformaten.

Diese beiden Erzeugnisse werdenauch mit eingeprägten Musternals Dessinbleche, aber auchgeschliffen oder gebürstet, ggfs.

mit abziehbaren Schutzfolien,geliefert.

• Warmgewalzte Tafelbleche: 2 bis 150 mm dick, bis3.700 mm breit.

• Warmgewalzte Bänder und daraus geschnittene Bleche: 2 bis 10 mm dick, 40 bis1.600 mm breit.

• Nahtlose Rohre: 0,9 bis 40 mmWanddicke, 6 bis 1.000 mmDurchmesser.

• Geschweißte Rohre: 0,5 bis40 mm Wanddicke, ab 6 mmDurchmesser, sowie Vierkant-rohre oder andere Querschnitte.

• Gewalzter Stabstahl: 11 bis 250 mm Durchmesser.

• Geschmiedeter Stabstahl: ab 20 mm Durchmesser.

• Gezogener Stabstahl: 1 bis 25 mm Durchmesser.

• Draht gezogen oder gewalzt:0,01 bis 25 mm Durchmesser.

• Stahlguß: wenige Gramm (Feinguß) bis zu den größtenGußstücken.

• Profile: Warmgefertigte Profilewerden vorwiegend als L-, U-,H- und T-Profile erzeugt. Kalt-profile werden aus Blechen undBändern durch Rollformen,Strangpressen, Abkanten oderLaserschweißen hergestellt.

Weitere Angaben über Zwischen-und Fertigerzeugnisse werden aufAnfrage mitgeteilt.

1.4 Oberflächenausführun-gen des Vormaterials

Grundsätzlich hat Edelstahl Rost-frei eine metallisch saubere Ober-fläche. Ihre Beschaffenheit ist jenach Herstellungsart unterschied-lich. Warm gefertigte Produktehaben z.B. rauhere Oberflächen alskalt gefertigte.

Letztere Ausführung genügt oftschon den Ansprüchen an dasEndprodukt. Dann können Schutz-folien aufgebracht werden, um

3

Tabelle 2: Normen für Edelstahl Rostfrei (Stand: Dezember 2001)

Norm Ausgabe Titel

Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen – Teil 1: Schrauben

Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen – Teil 2: Muttern

Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen – Teil 3: Gewindestifte und ähnliche, nicht auf Zug beanspruchte Schrauben

Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen – Teil 4: Blechschrauben

Nichtrostende Stähle – Teil 1: Verzeichnis der nichtrostenden Stähle

Nichtrostende Stähle – Teil 2: Technische Lieferbedingungen für Blech und Band für allgemeine Verwendung

Nichtrostende Stähle – Teil 3: Technische Lieferbedingungen für Halbzeug, Stäbe,Walzdraht und Profile für allgemeine Verwendung

Walzdraht, Stäbe und Draht aus Kaltstauch- und Kaltfließpressstählen – Teil 5: Technische Lieferbedingungen für nichtrostende Stähle

Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht für Seile – Teil 4: Draht aus nichtrostendem Stahl

Nichtrostende Stähle – Technische Lieferbedingungen für gezogenen Draht

Geschweißte kreisförmige Rohre aus nichtrostenden Stählen für allgemeine Anforderungen – Technische Lieferbedingungen

Nahtlose kreisförmige Rohre aus nichtrostenden Stählen für allgemeine Anforderungen – Technische Lieferbedingungen

DIN EN ISO 3506-1

DIN EN ISO 3506-2

DIN EN ISO 3506-3

ISO/DIS 3506-4

DIN EN 10088-1

DIN EN 10088-2

DIN EN 10088-3

DIN EN 10263-5

DIN EN 10264-4

DIN 17440

DIN 17455

DIN 17456

1998-03

1998-03

1998-03

Entwurf2001-08

1995-08

1995-08

1995-08

Entwurf1997-11

Entwurf1995-10

2001-03

1999-02

1999-02

4

Beschädigungen während der wei-teren Formgebung zu vermeiden.

Im einzelnen sind in der DIN EN10088 die Ausführungsarten fest-gelegt und mit Kurzzeichen verse-hen. Eine Auflistung der wichtig-sten Ausführungsarten erfolgt inTabelle 3.

1.5 Mechanische Eigen-schaften und Berech-nungswerte

Auch über die mechanischenEigenschaften geben die Normendie notwendigen Hinweise. Bei

Verwendung im Bauwesen istzusätzlich die „Allgemeine Bauauf-sichtliche Zulassung Z-30.3-6“zugrunde zu legen, wenn die Bau-teile eines statischen Nachweisesbedürfen.

In Tabelle 4 werden die wichtigstenmechanischen Eigenschaften deraufgeführten Edelstähle angegeben.Da diese vorwiegend als kaltge-walzte Bleche und Bänder Anwen-dung finden, beziehen sich dieAngaben auf diesen Lieferzustand.

Durch Kaltformgebung könnendiese Eigenschaften bedeutendverändert werden. So zum Beispiel

erreichen die austenitischen Edelstähle in der Verfestigungs-stufe K 700 eine Dehngrenze von min. 350 N/mm2. Die Stufe K 800bewirkt min. eine Dehngrenze von 500 N/mm2 bzw. 800 –1.000 N/mm2.

In Sonderfällen kommen nochhöhere Festigkeiten in Betracht(Verfestigungsstufen K 1.000 undK 1.200). Hierzu wird auf die Anga-ben in DIN EN 10088 verwiesen.

In Tabelle 5 sind Angaben über diephysikalischen Eigenschaften wieDichte, Wärmeausdehnung, Wär-meleitfähigkeit u. ä. aufgeführt.

Tabelle 3: Vergleich der Ausführungsarten und Oberflächenbeschaffenheiten von nichtrostenden Stählen nach DIN EN 10088 Teil 2 und 3 und DIN 17440/41

DIN EN 10088Kurzzeichen

Ausführungsart Oberflächen-beschaffenheit

Erzeugnisform

F WSt

HP

DIN 17440/41

Warm-gewalztbzw.warm-geformt

Kalt-gewalztbzw. kaltweiterver-arbeitet

Sonder-ausführun-gen bzw.besondereEndverar-beitungen

1U Warmgeformt, nicht wärmebehandelt, nicht entzundert

Warmgeformt, wärmebehandelt, nicht entzundert

Warmgeformt, wärmebehandelt, mechanisch entzundert

Warmgeformt, wärmebehandelt, gebeizt

Warmgeformt, wärmebehandelt, vorbearbeitet (geschältoder vorgedreht)

Kaltverfestigt

Kaltgewalzt, wärmebehandelt, nicht entzundert

Kaltgewalzt, wärmebehandelt, mechanisch entzundert

Kalt weiterverarbeitet, wärmebehandelt, gebeizt

Wärmebehandelt, bearbeitet (geschält), mechanischgeglättet

Kaltgewalzt, wärmebehandelt, gebeizt, kalt nachgewalzt

Kaltgewalzt, blankgeglüht

Kaltgewalzt, gehärtet und angelassen, zunderfrei

Geschliffen

Gebürstet oder mattpoliert

Seidenmattpoliert

Poliert, Blankpoliert

Kaltgewalzt, wärmebehandelt, kalt nachgewalzt mit aufgerauhten Walzen

Gemustert

Gewellt

Eingefärbt

Oberflächenbeschichtet

Walzzunder

Walzzunder

Zunderfrei

Zunderfrei

Metallischsauber

Blank

Glatt, Wärmebe-handlungszunder

Rauh, stumpf

Glatt

Glatter als 2D

Glatter als 2D

reflektierend

Zunderfrei

Matt

X X X X a1

b (Ic)

c1 (IIa)

c2 (IIa)

e

f (IIIa)

h (IIIb)

n (IIIc)

n (IIIc)

m (IIId)

o (IV)

q

p (V)

p (V)

X X X X

X X X

X

X

X

X

X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

X

X

1C

1E

1D

1X

2H

2C

2E

2D

2B

2B

2R

2Q

1G oder 2G

1J oder 2J

1K oder 2K

1P oder 2P

2F

1M oder 2M

2W

2L

1S oder 2S

F = FlacherzeugnisseH = Halbzeug

P = ProfileSt = Stäbe

W = WalzdrahtFür genauere Definition und Randbedingungen siehe DIN EN 10088 Teil 2 und 3

X

5

StahlbezeichnungDickeErzeug-

nis-form1)

Beständigkeit gegeninterkristalline Korrosion

Kerbschlagarbeit(ISO-V)Bruchdehnung

Zug-festigkeit1 % -0,2 % -

KurznameWerk-stoff-

nummermm max.

X2CrNi12

X6Cr17

X5CrNi18-10

X2CrNiTi18-10

X2CrNiN18-7

X5CrNiMo17-12-2

X2CrNiMo17-12-2

X6CrNiMoTi17-12-2

X2CrNiMoN17-13-5

X1NiCrMoCu25-20-5

X2CrNiMoN22-5-3

X2CrNiMnMoNbN25-18-5

X1NiCrMoCuN25-20-7

X1CrNiMoCuN20-18-7

1.4003

1.4016

1.4301

1.4541

1.4318

1.4401

1.4404

1.4571

1.4439

1.4539

1.4462

1.4565

1.4529

1.4547

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

C

H

P

P

C

H

P

6

12

25

6

12

25

6

12

75

6

12

75

6

12

75

6

12

75

6

12

75

6

12

75

6

12

75

6

12

75

6

12

75

75

6

12

75

280

250

260

240

240

230

210

210

220

200

200

350

330

330

240

220

220

240

220

220

240

220

220

290

270

270

240

220

220

480

460

460

420

300

320

300

320

280

280

260

260

260

250

250

250

240

240

380

370

370

270

260

260

270

260

260

270

260

260

320

310

310

270

260

260

460

340

350

340

450-650

450-600

430-630

540-750

520-720

520-720

500-700

650-850

630-830

530-680

520-670

530-680

520-670

540-690

520-670

580-780

530-730

520-720

660-950

640-840

800-950

650-850

650-850

45

45

40

35

45

40

45

40

45

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35

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45

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45

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35

40

35

20

25

30

40

35

40

-

90

-

90

-

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-

90

-

90

-

90

-

90

-

90

-

90

120

90

-

90

-

60

-

90

-

60

-

60

-

60

-

60

-

60

-

60

-

60

90

60

-

60

nein

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

nein

nein

nein

ja

ja

nein

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

KV >10 mm DickeJ

A≥ 3 mmDicke

%

A 80 mm

< 3 mmDicke

%Rp0,2

N/mm2

min. (quer) min.

(quer)min.

(quer)min.

(längs) (quer)

imLiefer-

zustand

im sensibili-siertenZustand

Rp1,0 N/mm2

Rm Dehngrenze

20

18

20

18

20

Tabelle 4: Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur der nichtrostenden Stähle im lösungsgeglühten Zustandund Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion

1) C = kaltgewalztes Band; H = warmgewalztes Band; P = warmgewalztes Blech

1.6 Korrosionsbeständig-keit

Grundsätzliche Voraussetzung für die Erzielung der optimalenKorrosionsbeständigkeit ist einemetallisch saubere Oberfläche.

In normaler Atmosphäre sowie imLebensmittel- und Küchenbereichwerden die austenitischen Chrom-Nickel-Stähle mit den Werkstoff-nummern 1.4301 und 1.4541 ein-gesetzt.

Die austenitischen Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle mit den Werk-stoffnummern 1.4401 oder 1.4571bewähren sich bei stärkeren Bean-spruchungen, z.B. bei Einsatz inKüstennähe, sonstigen aggressi-ven Luftverhältnissen, bei mäßigerChlorideinwirkung usw..

Bei hoher Korrosionsbelastungdurch Chloride und Schwefeldioxidsowie bei Aufkonzentration vonSchadstoffen werden hochlegiertenichtrostende Stähle mit denWerkstoff-Nummern 1.4429,1.4439, 1.4462 oder 1.4565 ver-wendet.

Ferritische Chrom-Stähle mit denWerkstoffnummern 1.4016 und

1.4511 sind bei geringen Korrosi-onsbeanspruchungen einsetzbar,z.B. für Innenarchitektur oder kurz-zeitige Lebensmittelkontakte.

Die nichtrostenden Stähle mit denWerkstoffnummern 1.4003 und1.4512 lassen sich bei freier Bewitterung als rostträge Kon-struktionswerkstoffe einsetzen, dieaufgrund der niedrigen Legie-rungsgehalte kostengünstig herge-stellt werden. Bei erhöhten Anfor-derungen an das Aussehen istggfs. eine Beschichtung erforder-lich. Der Werkstoff 1.4003 zeichnetsich durch höhere Festigkeit aus.

2 Trennverfahren

2.1 Mechanische Trennverfahren

2.1.1 Schneiden, Nibbeln

Die austenitischen Edelstählehaben höhere Scherfestigkeitenals die unlegierten Stähle bzw.die ferritischen nichtrostendenStähle. Man benötigt daher zumSchneiden eines Bleches mehrKraft. Da jedoch im allgemeinen

dünnere Bleche genommen wer-den als für gleiche Teile aus unle-giertem Stahl, sind die erforderli-chen Scherkräfte annäherndgleich.

Der Schneidspalt soll etwa 5 %der Blechdicke betragen. Steht nureine Schere zur Verfügung, so istfür allgemeine Blecharbeiten einSchneidspalt von 0,1 mm zu em-pfehlen.

Sind zwei Scheren verfügbar, sokann man eine für die dünnerenBleche (bis 1,5 mm) auf 0,5 mmund die andere für die dickeren Bleche auf 0,1 mm einstellen.

Größere Schneidspalten sind zuvermeiden. Fließt der Werkstoffüber die untere Schneidkante,führt dies schnell zu Kaltverfesti-gung und somit zu höherem Kraft-bedarf. Ähnliche Wirkung hat einezu geringe Spaltbreite, die daranzu erkennen ist, daß die ganzeSchnittfläche verschmiert aussieht.Der Spalt ist richtig eingestellt,wenn die geschnittenen (blanken)Anteile der Schnittflächen etwa40 % oben und unten betragen.

Die Schneiden sollen immer sehrscharf, sauber und frei von Auf-

Tabelle 5: Anhaltsangaben über weitere physikalische Eigenschaften

6

1.40031.4016

1.43011.45411.43181.45671.44011.44041.45711.44391.45391.45651.45291.4547

X2CrNi12X6Cr17

X5CrNi18-10X6CrNiTi18-10X2CrNiN18-7

X3CrNiCu18-9-4X5CrNiMo17-12-2X2CrNiMo17-12-2

X6CrNiMoTi17-12-2X2CrNiMoN17-13-5X1NiCrMoCu25-20-5

X2CrNiMnMoNbN25-18-5X1NiCrMoCuN25-20-7X1CrNiMoCuN20-18-7

7,77,7

7,97,97,97,98,08,08,08,08,08,08,18,0

220220

200200200200200200200200195190195195

10,410,0

16,016,016,016,716,016,016,516,015,814,515,816,5

11,610,5

17,517,517,518,117,517,518,517,516,916,816,918,0

2525

151515

1515151412121214

430460

500500500

500500500500450450450500

0,600,60

0,730,730,73

0,750,750,750,851,000,921,000,85

jaja

nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)nein 1)

KurznameWerkstoff-nummer kg/dm3 kN/mm2

100 °C10-6/K

400 °C10-6/K W/m*K J/kg*K Ω*mm2/m magnetisierbar

ElektrischerWiderstand

bei 20 °C

SpezifischeWärme-

kapazität bei 20 °C

Wärmeleit-fähigkeitbei 20 °C

Wärmeausdehnungzwischen 20 °C

und

Elastizitäts-modul bei

20 °CDichteStahlsorte

Physikalische Eigenschaften

1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 7,8 200 13,0300 °C14,0

15 500 0,80 ja

1) Durch Kaltumformung entstandene geringe Anteile an Ferrit und/oder Martensit erhöhen die Magnetisierbarkeit

7

schweißungen sein. StumpfeSchneiden verursachen Kaltverfe-stigung und Riefen; außerdemerhöhen sie den Kraftbedarf. DieGröße des Schneidenwinkels derMesser ist begrenzt, da dieSchneidkanten nicht geschwächtwerden dürfen. Zum Schneidenvon Bändern und Blechen kann erbis zu 1,5° betragen. Auf-schweißungen können durch Ein-satz von Werkzeugen verhindertwerden, die mit Titannitrid (TiN)beschichtet sind.

Der Scherenhersteller wird meisteinen bestimmten Werkstoff für dieSchermesser empfehlen. Diebesten Werkzeugstähle, wie voll-gehärtete Schnellarbeitsstähleoder hochkohlenstoff- und chrom-haltige Kaltarbeitsstähle, haben dielängsten Standzeiten. EineSchmierung ist im allgemeinennicht erforderlich.

Bei Scheren mit Niederhaltern istes zweckmäßig, die Auflageflächeder Niederhalter mit einem Profilaus Gummi oder ähnlichem Mate-rial zu versehen, um die Ober-fläche des Werkstücks nicht zubeschädigen.

Spezialtrennscheiben für nicht-rostende Stähle eignen sichbesonders gut für dickwandigeProfile und Vollmaterialien.

Nichtrostende Stähle lassen sichgenauso nibbeln wie unlegierteStähle; jedoch ist mehr Kraft erfor-derlich, und die maximale Blech-dicke darf bei gleicher Maschinenur etwa 65 bis 70 % der vonunlegierten Stählen betragen. Imallgemeinen werden die Werkzeu-ge aus Schnellarbeitsstahl gefer-tigt und haben ebene Arbeits-flächen.

2.1.2 Stanzen, Lochen

Das Stanzen von Edelstahl Rost-frei erfordert wegen seiner größe-ren Scherfestigkeit mehr Kraft.Häufig läßt sich die erforderlicheKraft dadurch vermindern, daß einWerkzeugteil angeschrägt wird(Bild 1). Soll das ausgestanzte Teilweiterverarbeitet werden, so wirddie Matrize angeschrägt, während

die Stempelunterseite plan bleibt,um ein Verziehen des Teiles zu ver-meiden. Ist dagegen das ausge-stanzte Stück Abfall, so soll derStempel angeschrägt sein, damitdas restliche Teil flach bleibt.

Der Scherspalt zwischen Matrizeund Stempel muss enger sein alsbei unlegierten Stählen, damit derWerkstoff nicht über die Schneid-kanten des Werkzeugs fließt unddadurch eine Kaltverfestigung

erfährt, die Werkzeuge undMaschine unnötig beansprucht.

Es ist üblich, den Scherspalt zwi-schen Matrize und Stempel mit 10 %der Blechdicke zu bemessen (bei all-seitig geschlossenen Schnitten also5% auf jeder Seite). Für Blechdickenunterhalb 1 mm sollte man den Spaltnoch enger machen, um einwand-freie Teile zu erhalten; die Spaltbrei-ten betragen dann vorzugsweise0,025 bis 0,035 mm pro Seite.

Bild 1: Darstellung der empfohlenen Werkzeugformen für das Stanzen undLochen flacher Teile aus Edelstahl Rostfrei

Angeschrägter Stempel zum LochenAngeschrägte Matrize zum Stanzen

Blechdicke

Blechdicke

StempelStempel

Bild 2: Stanzmaschinen werden abgestimmt auf die Besonderheiten des Werk-stoffs Edelstahl Rostfrei

8

Die Werkzeuge können ausSchnellarbeitsstahl oder aus hoch-kohlenstoff- und chromhaltigenKaltarbeitsstählen hergestellt wer-den. Sie werden auf eine Härte von60 bis 62 HRC gehärtet. Bei guterWerkzeugaufnahme und sorgfälti-gem Einbau kann man auch miteinsatzgehärteten Stempeln undMatrizen arbeiten. Die Werkzeugemüssen immer scharf gehaltenwerden.

Aufbauschneiden lassen sichdurch Verwendung von TiN-beschichteten oder plasmanitrier-ten Werkzeugen, aber auch weit-gehend durch leichte Schmierungverhindern; hier haben sich hoch-viskose Mineralöle als wirksamerwiesen.

Beim Lochen sollte der kleinsteLochdurchmesser mindestens derdoppelten Blechdicke und derMindestabstand zwischen denLöchern dem halben Lochdurch-messer entsprechen. Ratsam ist,mit geringeren Stößelgeschwindig-keiten zu arbeiten als beim Lochenunlegierter Stähle. Die Werkzeugemüssen scharf, die Schneidkanteam Stempel kann schräg geschlif-fen sein.

Die Werkzeuge werden aus dengleichen Werkstoffen hergestelltwie Stanzwerkzeuge. Aufbau-schneiden lassen sich durchSchmiermittel vermeiden, wie sieauch zum Stanzen verwendet werden.

Weitere Hinweise auf die Werk-zeuggestaltung für die spanloseBearbeitung nichtrostender Fein-bleche sind in der VDI-Richtlinie3375 enthalten.

2.1.3 Sägen

Für Edelstahl Rostfrei lassen sichKreis-, Bügel-, Band- oderHandsägen benutzen. Es sind nurHSS-Sägeblätter zu verwenden.Grobe Zahnung ist für Vollmaterial,feine Zahnung für dünnwandigesMaterial erforderlich.

Bei normalverzahnten Sägen sollder Keilwinkel 50°, der Schnittwinkel90° betragen. Bei Hochleistungssä-

gen werden Spanwinkel von 10 bis12° und Freiwinkel von 6° empfoh-len. Die beste Schnittgeschwindig-keit liegt zwischen 7 und 10 m/min.Der Vorschub darf 25 mm/minnicht überschreiten. AusreichendeKühlung ist erforderlich.

Bei den meist dünnen Querschnit-ten ist sicheres Einspannen wich-tig. Bei Hohlprofilen empfiehlt essich, Füllstücke einzulegen, um einDurchbiegen und dadurch verur-sachte ungenaue Sägeschnitte zuvermeiden.

Wird mit der Handbügelsägegetrennt, ist das Sägeblatt beimZurückziehen anzuheben, da essonst zur Kaltverfestigung kommt.Beim Arbeitshub muss das Säge-blatt dauernd im Eingriff bleiben.Vorzugsweise werden Sägeblätteraus Schnellarbeitsstahl verwendet,und der Sägebügel sollte sehr stabil ausgeführt sein.

Motorgetriebene Bügelsägenergeben größere Schnitttiefen alsHandsägen. Geschränkte Blättermit einer Zahnteilung von 2 bis3 mm sind üblich. Auch bei Motor-sägen muss das Blatt beim Rück-holen abheben.

Bandsägen verwendet man gele-gentlich zum Sägen von Blechen,zum Besäumen von Flanschennach dem Tiefziehen und zumAblängen von Stabstahl und

Rohren. Im allgemeinen werdenBlätter mit präzisionsgeschränkterZahnung bevorzugt. Die Bandge-schwindigkeiten liegen bei 18 bis30 m/min für Blechdicken oberhalb1,5 mm und bei 30 bis 40 m/minfür dünneres Material. Kaltgewalz-

te Bleche sollen mit den niedrige-ren Schnittgeschwindigkeitengesägt werden. Die Zähne müssenimmer scharf sein und dürfen nie-mals am Werkstück entlangschlei-fen, ohne zu schneiden, weil sonstsehr schnell Kaltverfestigung ein-tritt. Es zahlt sich aus, das breite-ste Sägeblatt zu verwenden, dasnach dem gewünschten Radius zuschneiden erlaubt.

Zum Trennen dünner Profil- oderRohrabmessungen eignen sichauch handelsübliche Nylon- oderDiamanttrennscheiben.

2.2 Thermische Trennverfahren

Trennen mit Sauerstoff-Azetylen-Brennern allein ist nicht möglich.

Große Bedeutung hat das Trennenmittels Plasmastrahl erlangt, esführt zu sauberen, glatten Kanten.Bei Computersteuerung lassensich auch sehr komplizierteZuschnitte herstellen. Das Verfah-ren ermöglicht höhere Schnittge-

Bild 3: Beim Sägen von Edelstahlrohren verhindern eingelegte Füllstücke dasDurchbiegen und sorgen für präzisen Schnitt – eine ausreichende Kühlung ist immer erforderlich

schwindigkeiten bei sehr schmalenWärmeeinflußzonen (Tabelle 6).

Nach dem Plasmaschneidengenügt in der Regel ein leichtesÜberschleifen der Kanten zurBeseitigung von Anlauffarben. ImUnterwasserschnitt könnenAnlauffarben vermieden werden.

Eine weitere Verbesserung stelltdas Laserschneiden mit einemSchneidgas dar. Es können nicht-rostende Stähle bis 30 mm Dickedamit getrennt werden. Dabeiwerden bei Schutzgasanwendun-gen glatte, zunder- und anlauffar-benfreie Schnitte nahezu ohneGratbildung erzielt, die keineNacharbeit, z.B. für anschließen-de Schweißarbeiten, erfordern.Die dünnen Schnittfugen verrin-gern Schnittverluste und ergebensenkrechte Schnittkanten, eineminimale wärmebeeinflußte Zoneund geringen Wärmeverzug. Mitdieser Schneidtechnik lassen sichfeinste Strukturen mit sehr spitzenWinkeln und schmalen Stegenerzeugen.

Gegenüber mechanischen Bear-beitungsverfahren wie Scheren,Stanzen oder Nibbeln bietet dasLaserschneiden Vorteile, weil eskeine Kraft auf das Werkstück aus-übt, somit kein Verzug und keinWerkzeugverschleiß entstehen.

3 Spanende Formgebung

Allgemein umfaßt die spanendeFormgebung das Bohren, Gewin-deschneiden, Drehen und Fräsen.

Hierbei gelten für nichtrostendeStähle folgende Grundregeln:

• Wegen der geringen Wärmeleit-fähigkeit der austenitischenEdelstähle ist für reichlich Küh-lung und Schmierung zu sorgen.

• Die Maschinen müssen steifsein und Kraftreserven (Kaltver-festigung) haben; die Maschinensollten nur bis etwa 75 % der fürdie Bearbeitung unlegierterStähle angegebenen Leistungausgenutzt werden.

9

Tabelle 6: Arbeitsbedingungen für das Plasmaschneiden

Blechdicke

mm

Schneid-geschwindig-

keitm/min.

Düsendurch-messer

mm

Stromstärke

A

Leistung

kW

Gasverbrauch

m3/h

61225

5,02,51,25

334

300300400

606080

6,06,07,0

Bild 4: Sonderzuschnitte von Flachprodukten aus Edelstahl Rostfrei könnenmit Laserschneidanlagen problemlos und exakt ausgeführt werden

Bild 5: Mit modernen Laserschneidemaschinen werden auch diffizile Kontu-ren sehr präzise ausgeschnitten

10

• Werkstück und Werkzeug müs-sen starr eingespannt werden;die freie Einspannlänge sollte sokurz und die Unterstützung sogut wie möglich sein.

• Die Werkzeuge müssen stetsscharf gehalten werden; ambesten schleift man sie schonnach, bevor dies notwendig zusein scheint. Gute Schmiermittelbegünstigen den Schneidvor-gang und kühlen die Werkzeuge.

• Die Schnitttiefe muß ausreichen,um die durch den vorangegan-genen Schnitt kaltverfestigteSchicht vollständig abzuheben.Die Werkzeuge dürfen niemalsauf dem Werkstück drückenoder reiben.

Bei Verwendung von nichtrosten-den Automatenstählen mit Schwe-fel-Zusätzen zwecks leichtererZerspanung (z.B. 1.4305) ist aufgenügende Korrosionsbeständig-keit für den beabsichtigten Ver-wendungszweck zu achten. Tabelle 7 gibt einen Überblick übernichtrostende Stähle, die für diespanende Formgebung besondersgeeignet sind.

Die ferritischen nichtrostendenStähle können bei sonst gleichenBedingungen mit höherenSchnittgeschwindigkeiten (bis zu30 %) und größeren Vorschüben(bis zu 25 %) als die austeniti-schen Edelstähle bearbeitet werden.

3.1 Bohren

Zum Bohren können Spiralbohreraus Schnellarbeitsstahl verwendetwerden. Vorteilhafter sind TiN-beschichtete Werkzeuge.

Die Bohrer müssen exakt geschlif-fen und immer scharf gehaltenwerden. Dabei ist besonders dar-auf zu achten, daß alle Winkel,Schneidkanten und Hinterschliffezur Seele symmetrisch sind. Im all-gemeinen liefert ein Spitzenwinkelvon 118° gute Ergebnisse. BeimBohren dünner Bleche kann manihn auf 130° bis 140° erhöhen, umdie beim Durchbruch auftretendenKräfte zu verringern.

Zusätzlich empfiehlt sich ein Aus-spitzen. Der Freiwinkel an derSchneidlippe kann zwischen 15°bei einem Spitzenwinkel von 118°bzw. 5° bei einem Spitzenwinkelvon 140° betragen.

Bei größeren Durchmessern emp-fiehlt sich das Anschleifen vonSpanteilern. Um die Schnittverhält-nisse und Spanbildung zu verbes-sern, ist ein Spitzenwinkel von130° empfehlenswert: Die abge-trennten Späne sind schmaler alszum Beispiel bei 118° und neigenin der Spankammer nicht so sehrzum Klemmen.

Größere Löcher ab 12 bis ca.60 mm Durchmesser lassen sichwirtschaftlich, insbesondere inRohren, mit sogenannten Kron-bohrern herstellen.

Tiefe Löcher bohrt man zweck-mäßigerweise mit einem kurzenBohrer vor. Kurbelwellenbohrer mitverstärkter Seele und geringererSteigung können beim Tiefloch-bohren nützlich sein. An diesenBohrern muß die Querschneidedurch Hinterschleifen von denSpannuten her verkleinert werden,damit echte Schneidkanten bei-derseits bis zur Mitte hin entste-hen. Damit wird die Anpreßkraftund folglich die Kaltverfestigung imKern der Bohrung vermindert.

Es empfiehlt sich, die Bohrzentrennicht anzukörnen, weil die dadurch

Tabelle 7: Eine Auswahl geeigneter nichtrostender Stähle für die spanendeBearbeitung

Stahlsorte

Kurzname Werkstoffnummer Schwefelgehalt in %

X14CrMoS17

X6CrMoS17

X8CrNiS18-9

X5CrNi18-10

X2CrNi19-11

X2CrNi18-9

X6CrNiTi18-10

X5CrNiMo17-12-2

X2CrNiMo17-12-2

X6CrNiMoTi17-12-2

1.4301

1.4306

1.4307

1.4541

1.4401

1.4404

1.4571

0,015 bis 0,030

1.4104

1.4105

1.4305

0,15 bis 0,35

Auswahl geeigneter Stähle

Automatenstähle

Standardstähle mit verbesserter Spanbarkeit

Bild 6: Bestimmte nichtrostende Stähle sind für die spanende Formgebungbesonders geeignet

verursachte Kaltverfestigungbeim Anbohren zu Schwierigkei-ten führen kann. Am bestenarbeitet man mit einem Zentrier-bohrer. Nur wenn dies nicht mög-lich ist, benutzt man einen Drei-kantkörner, der jedoch nur leichtangeschlagen werden sollte. MitHilfe von Bohrlehren oder Scha-blonen vermeidet man all dieseSchwierigkeiten. Die Bohrbüch-sen sollen möglichst kurz sein,damit man mit kurzen Bohrernarbeiten kann.

Tabelle 8 enthält Richtwerte fürDrehzahlen und Vorschübe fürdas Bohren. Beim Bohren tieferLöcher müssen diese Geschwin-digkeiten gegebenenfalls vermin-dert werden. Soll kaltverfestigtesMaterial gebohrt werden, so mußman die Schnittgeschwindigkeitum 20 bis 25 % vermindern.

Bohrer sowie Bohrloch sind gutzu kühlen. Am besten wird dasKühlmittel unter Druck gegeben,da dies die Spanförderungbegünstigt. Üblich sind ge-schwefelte oder emulgierbareÖle; bei größeren Abmessungenkönnen fettige Mineralöle vorteil-haft sein. Auch hier sind wasser-lösliche Schmier-Bindemittelwegen der guten Wärmeabfuhrvon Vorteil.

3.2 Gewindeschneiden

Beim Gewindebohren und -schneiden ist zu beachten, daßdie Späne hart und faserig sind undsich der Werkstoff kaltverfestigt.

Vorzugsweise werden die Löcherso weit vorgebohrt, daß sich eineTiefe der Gewindegänge von etwa75 % der üblichen Werte ergibt.Ein solches Gewinde ist nur etwa5 % schwächer als ein Gewindemit 100 % Gewindegangtiefe, läßtsich aber dafür wesentlich leichterherstellen.

Beträgt die tragende Länge desGewindes weniger als 0,5 d, dannmuß die Tiefe der Gewindegängevoll ausgeschnitten werden. Umdie Klemmreibung zu vermindern,sollte – in Abhängigkeit vomDurchmesser – die Bohrung

grundsätzlich einige Zehntel Milli-meter größer sein. Bei den Gewin-debohrern sollte der Anschnittmöglichst um ein bis zwei Gewin-degänge verlängert werden.

Um einen guten Spanablauf zusichern, werden meist dreischnei-dige Gewindebohrer verwendet. Ist der Durchmesser groß genug,sollten die Gewindebohrer hinter-schliffen sein.

Für das Schneiden kleinererGewinde, ca. M2 bis M6, wurdenzweischneidige Gewindebohrerentwickelt. Diese haben den Vor-teil, daß sie nicht so schnell abbrechen.

Bild 7 zeigt andere, oft genutzteMöglichkeiten, die schneidendenStege zwischen den Spannutenschmaler zu machen oder denSpanablauf günstig zu beeinflus-sen. Die Gewindebohrer sind miteinem positiven Spanwinkel von 15 bis 20° anzuschleifen.

Die Schneideisen der Gewinde-schneidköpfe sollten aus Schnell-arbeitsstahl mit TiN-Beschichtunghergestellt sein. Alle Schneid-backenarten lassen sich verwen-den, also tangentiale, radiale,zusammengesetzte und solcheaus einem Stück. Der Schnittwin-kel der Schneidbacken ist stetspositiv und soll für nichtrostendeAutomatenstähle 10 bis 20°, beiallen übrigen Sorten 20 bis 25°betragen. Eine lange Einlaufschrä-ge mit einer Tiefe von mindestens3 Gewindegängen ist nützlich,wobei 15° Einlaufwinkel üblichsind. Diese Zahlen sind nur Richt-werte. Anhand eigener Erfahrun-gen wird man recht bald den fürdie jeweilige Aufgabe bestgeeig-neten Einlaufwinkel festlegen kön-nen. Gewindebohrsätze mitgestuftem Konus, bei denen jederBohrer eine angemessene Schnit-tiefe hat, werden zum Gewinde-bohren mit Maschine oder vonHand in Sack- und Durchgangs-löchern empfohlen.

Sind große Serien zu bearbeiten,so lassen sich in Durchgangs-löcher, deren Länge kleiner ist als2xd, Gewinde recht gut maschinellmit Hilfe von Gewindebohrern mitSpiraleinsatz (Kanonenbohrerspit-ze) einschneiden.

Als Schnittgeschwindigkeiten beimGewindebohren sind 3 bis 5 m/minvorzusehen. Die Bohrer darf mannur selten abheben, um Kaltverfe-stigung des Werkstoffs zu vermei-den. Beim Gewindebohren mußimmer geschmiert werden. Reichli-cher Zufluß von Schmiermitteln,wie geschwefeltem, mit Petroleum

Tabelle 8: Drehzahlen und Vorschübe für das Bohren austenitischer Edelstähle(Richtwerte)

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ungefährerBohrdurchmesser

mm

Drehzahl

U/min.

Vorschub

mm/U

1,53,04,86,08,09,5

11,012,514,515,517,519,020,022,024,025,0

1250800630500400315280250250224200200200180180180

Von Hand0,100,110,1250,140,160,180,180,180,200,220,220,250,250,280,28

verdünnten Mineralöl, begünstigtdie Spanabfuhr. Alternativ kannman Bleiweiß-Talg-Pasten u.ä. verwenden.

Selbstöffnende Gewindeschneid-köpfe sind für alle Durchmesser zuempfehlen; bei kleineren Durch-messern kann man mit gestuftenSchneideisen arbeiten. Die Schnitt-geschwindigkeiten liegen bei 2,5bis 7,5 m/min. Die Schmier- undKühlbedingungen entsprechendenen für das Gewindebohren.

12

Bild 8: Drehteile aus Edelstahl Rostfrei

Bild 7: Typische Methoden zur Forment-lastung und zur Erleichterung desSpantransports an Gewindeboh-rern für nichtrostende Stähle, dar-gestellt an vierschneidigen Boh-rern. Zu beachten ist, daß alleSchneidkanten auf positiven Span-winkeln geschliffen werden müssen

3.3 Drehen

Alle nichtrostenden Stähle lassensich auf Drehmaschinen bearbei-ten, wenn diese Maschinen schwergenug sind.

Werkstück und Werkzeug sind sehrfest einzuspannen; die bewegli-chen Teile der Drehbank sollen einmöglichst geringes Spiel aufwei-sen, damit keine Rattermarkenentstehen.

Wegen der hohen Wärmeausdeh-nung der austenitischen Edelstählemuss bei schweren und langzeiti-gen Dreharbeiten die Körnerspitzedes Reitstocks gelegentlich nach-gestellt werden.

Zum Bearbeiten eignen sich Schnell-arbeitsstähle, besser Cermets undHartmetalle. Die Schneiden müs-sen immer scharf sein, da einedurch stumpfe Werkzeuge verur-sachte Kaltverfestigung die weitereVerarbeitung sehr erschwert.

Spanbrecherstufen erleichternden Abtransport der Späne. Einezu große Spanstauchung istjedoch zu vermeiden. Aus diesemGrunde empfiehlt sich, bei denWerkzeugherstellern nach speziel-len Sorten und Formen für dieBearbeitung nichtrostender Stählezu fragen.

Zum Schruppen und für grobeArbeiten verwendet man gewöhnli-che Drehmeißel gemäß Bild 9. DieSchnittkante ist gerade und hateinen Einstellwinkel von 70°.

Bei Werkzeugen aus Schnellar-beitsstahl ist der Spitzenradius soklein wie möglich auszubilden; beigroßen Schnitttiefen und bei derBearbeitung von Schmiedestückenmit starkem Zunder und Ober-flächenfehlern läßt sich dieSchneidkante durch Anschleifeneiner negativen Fase von 5 bis 15°versteifen; Fasenbreite etwa 0,7 xVorschubgröße. Um die Spanab-fuhr zu verbessern, kann der Nei-gungswinkel der Hauptschneidebis + 15° vergrößert werden.

Zum Schlichten eignen sichebenfalls Werkzeuge aus Schnell-

arbeitsstahl (Spanwinkel 15 – 20°)oder Hartmetall (Spanwinkel 12 –15°). Der Neigungswinkel sollteim allgemeinen 0° betragen; erkann bei bestimmten Fällen leichtpositiv gewählt werden, da hier-

durch der Spanablauf verbessertwird.

In der Regel eignet sich ein Spit-zenradius von 0,8 mm; werdenbessere Oberflächengüten

13

Bild 9: Drehmeißel für das Bearbeiten von Edelstahl Rostfrei: Die Schnittkanteist gerade und hat einen Einstellwinkel von 70°

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gewünscht, sollte man den Spit-zenradius und Vorschub vermin-dern. Angaben über Vorschübeund Schnittgeschwindigkeiten sindin Tabelle 9 enthalten.

Damit Werkzeuge und Werkstückeausreichend gekühlt und ge-schmiert werden, muß für reich-liche Flüssigkeitszufuhr gesorgtwerden. Für Schrupparbeiten eig-nen sich geschwefelte Mineralöleoder Fett-Mineralöl-Gemische, diebei starkem Werkzeugverschleißmit Petroleum verdünnt werdenkönnen. Zum Schlichten genügen inaller Regel wässrige Ölemulsionen.Wasserlösliche Kühl-Schmiermittelsind wegen ihrer besseren Wärme-abfuhr zu bevorzugen.

3.4 Fräsen

Wegen der großen Schnittkräfte,die beim Fräsen auftreten, sinddiese Arbeiten auf sehr schwerenMaschinen auszuführen. Der toteGang aller beweglichen Teile mussgering sein, damit keine Ratter-marken entstehen.

Bei der Bearbeitung zunderfreierOberflächen ist das Gleichlauffrä-sen empfehlenswerter. BeimGegenlauffräsen ist mit größererKaltverfestigung zu rechnen.

Am besten geeignet sind Fräsermit stark hinterschliffenen Schnei-den und breiten, stark gewendel-ten Spannuten. Sie werden ausSchnellarbeitsstahl hergestellt,können aber auch mit Hartmetallbestückt sein. Die Zähne habengewöhnlich einen positivenSchnittwinkel von 10 bis 30° (Nei-gung gegen den Radius) und sind

gegen die Mantellinie um 10 bis50° geneigt. Üblicherweise sind siemit 5 bis 10° hinterschliffen.

Bei hartmetallbestückten Werkzeu-gen braucht der Schnittwinkelnicht so stark positiv zu sein. Eswird empfohlen, sich wegen desam besten geeigneten Winkelsdurch den Hersteller beraten zulassen.

Nimmt die Zahndicke infolge häufi-geren Nachschleifens zu, muß derHinterschliff erneuert werden, umzu verhindern, daß die Freiflächeam Werkstück reibt und so eineKaltverfestigung verursacht.

Beim Arbeiten mit Fräsern ausSchnellarbeitsstahl sind für nich-trostende Stähle in Automatenqua-lität Schnittgeschwindigkeiten von15 bis 30 m/min üblich, bei allenübrigen Sorten betragen dieSchnittgeschwindigkeiten 10 bis20 m/min.

Mit Hartmetallfräsern kann manetwas höhere Schnittgeschwindig-keiten erreichen. Die Vorschübeliegen im allgemeinen bei 0,08 bis0,30 mm pro Zahn.

Werkstücke und Werkzeugschnei-den kühlt man reichlich mitgeschwefeltem Mineralöl oder fet-tigem, geschwefelten Mineralöl,das mit Petroleum verdünnt ist.

4 Spanlose Umformung

Bei der spanlosen Umformunghandelt es sich meist um Kaltum-formung. Bei austenitischen Edel-

stählen tritt dabei eine größereKaltverfestigung auf als bei unle-gierten Stählen.

Nach starken Umformungen wirdmanchmal festgestellt, daß diesezuvor unmagnetischen nichtro-stenden Stähle (Tabelle 5) nun von einem Magneten angezogenwerden. Das beruht auf einer teil-weisen Umwandlung des austeni-tischen Gefüges in Verformungs-martensit. Die Korrosionsbestän-digkeit wird hierdurch nichtbeeinflußt. Durch Wärmebehand-lung können sowohl die Verfesti-gung als auch der Magnetismuswieder abgebaut werden. Das istaber nur erforderlich, wenn weitereKaltumformungen erfolgen sollenoder die hohe Festigkeit bzw.Magnetisierbarkeit die weitere Ver-wendbarkeit einschränken.

Bei Kaltumformgraden von mehrals 15 % ist eine Wärmebehand-lung notwendig.

Die ferritischen Edelstähle könnenim geglühten Zustand etwa wieunlegierte Stähle kaltumgeformtwerden. Das bedeutet gegenüberden austenitischen Edelstählengeringeren Kraftbedarf, geringereDehnung und geringere Rückfe-derung.

Die austenitischen Edelstähle lassen sich gut umformen. Derbenötigte Kraftaufwand ist um 50 –60 % höher als bei unlegiertemStahl gleicher Festigkeit, auch mußman mit einer stärkeren Rückfede-rung rechnen. Blechkanten lassensich um 180° umlegen. Es ist zubeachten, daß KaltumformungenAufrauhungen an der Biegekantezur Folge haben können.

Bei ferritischen Edelstählen sinddie Werte für Kraftbedarf undRückfederung vergleichbar zuunlegierten Stählen mit ähnlichenFestigkeitseigenschaften.Hinweise auf die Werkzeuggestal-tung finden sich in der VDI-Richt-linie 3375.

4.1 Abkanten

Bleche aus austenitischen Edel-stählen lassen sich bis 3 mm Dicke

Tabelle 9: Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten für das Drehen austeniti-scher Edelstähle (Richtwerte)

Art der ArbeitWerkstoff desWerkzeugs

Schnitt-geschwindigkeitmm/min

Vorschubmm/U

Schruppen

Schlichten

SchnellarbeitsstahlHartmetallCermet

SchnellarbeitsstahlHartmetallCermet

8 … 1240 … 60

100 … 150

15 … 2560 … 100

180 … 250

0,4 … 1,00,4 … 1,00,15 … 0,3

0,1 … 0,20,1 … 0,40,05 … 0,2

15

mit dem Biegeradius r = 0, darübermit r = 1/2 Dicke abkanten.

Bei den ferritischen Edelstählensind die Biegeradien r = Dicke, beiden Flacherzeugnissen bis zu 3mm Dicke üblich. Bei dickeremMaterial sollte r = 2x Dicke gewähltwerden. Engere Radien sind beimAbkanten quer zur Walzrichtungmöglich.

Die Abkantwerkzeuge sollten ausgehärtetem Stahl bestehen. Siesind vor dem Arbeitsgang gut vonRost, Eisenstaub oder anderenVerschmutzungen zu säubern, umFremdrost am Werkstück zu ver-meiden. Die freien Kanten solltengebrochen sein, um unnötigeDruckstellen zu verhindern. Für dieWerkzeugoberfläche wird minde-stens Feinschliff empfohlen.

Genau wie bei unlegierten Stählenkann man mit prismatischenAbkantwerkzeugen arbeiten. DieBreite der Prismen an den Arbeits-flächen sollte etwa achtmal sogroß sein wie der Innenradius derfertigen Biegeteile.

Bewährt haben sich weiche Unter-werkzeuge, wie vorgespannteGummileisten oder Leisten ausPolyurethan, in die das Blech mitdem Biegelineal hineingepreßtwird. So ist die Gefahr von Ober-flächenbeschädigungen vermin-dert; man kann Ausgangsmaterialmit hoher Oberflächengüte verar-beiten und nachträgliche Polierar-beiten vermindern. Ein guter Ober-flächenschutz ist das Aufbringenvon Kunststoff-Folien auf das Vor-material.

Auch Profile, die sich aus techni-schen Gründen nicht rollformenlassen, oder kleine Stückzahlenwerden auf Abkantbänken oder -pressen hergestellt.

4.2 Falzen

Falzverbindungen und Kantenver-stärkungen durch Umfalzen kön-nen bei nichtrostenden Stählenebenso gefertigt werden wie beiunlegierten Stählen, man benötigthierzu jedoch mehr Kraft. Deshalbempfiehlt es sich, mit möglichst

dünnem Material zu arbeiten. AlleFalzausführungen sind herstellbar,häufig wird zuvor durch Rollnaht-schweißen völlige Dichtheiterreicht.

In umgebördelte Kanten lassensich Verstärkungsdrähte oder -bänder einlegen; diese solltenaber aus demselben nichtrosten-den Stahl bestehen wie das verar-beitete Blech.

4.3 Rollprofilieren

Nichtrostende Stähle lassen sich gutrollprofilieren. Dabei kann sowohl mitfreilaufenden als auch mit angetrie-benen Walzen gearbeitet werden.

Am leichtesten lassen sich dieseStähle im weichgeglühten Zustandformen, da dann ihre Dehnung amhöchsten und die Dehngrenze amniedrigsten liegt.

Kaltverfestigte Bänder und Bleche nimmt man dann alsAusgangsmaterial, wenn für dasfertige Werkstück eine höhereFestigkeit gefordert wird. Für dasKaltprofilieren kaltverfestigter Bänder ist der Kraftbedarf größerals für weichgeglühte Bänder, auch muß die höhere Rückfede-rung berücksichtigt werden.

Sollen nichtrostende Stähle nurleicht umgeformt werden, lassensich die gleichen Walzprofile undWerkzeuge verwenden wie beiunlegierten Stählen. Sollen dage-gen stärkere Umformungen vor-genommen werden oder istkaltverfestigtes Material zu verar-beiten, so müssen die Walzen –zum Schutz gegen Verschleiß –eine höhere Oberflächenhärtehaben. Außerdem könnenzusätzliche Führungen erforder-lich sein.

Bild 10: Wie hier am Beispiel eines Quadratrohres erkennbar, lassen sich nicht-rostende Stähle gut rollprofilieren

16

Die Walzen sind auf eine hoheOberflächengüte zu schleifen, ihreKanten sollen rund sein, und dieFührungen müssen sehr sorgfältigkonstruiert und ausgeführt werden,um ein Fressen oder Verkratzender Blechoberfläche zu vermeiden.

Die Walzgeschwindigkeiten rei-chen von 30 m/min für einfacheProfile und dünne weichgeglühteBänder bis zu 7,5 m/min für etwa3 mm dicke Bänder oder für kalt-verfestigtes Material. Eine zu hoheWalzgeschwindigkeit kann Über-hitzung verursachen und dadurchzu Aufschweißungen führen.

Als Schmiermittel eignen sich diemeisten emulgierbaren Öle instarker Verdünnung. Auch Seifen-wasser wird häufig verwendet.Treten hohe Walzdrücke auf, sosind Petroleumzusätze günstig.

4.4 Drücken

Die austenitischen Edelstähle las-sen sich wegen ihrer guten Zähig-keit einwandfrei drücken undfließdrücken; infolge ihrer Kaltver-festigung ist jedoch der Kraftauf-wand größer als bei unlegiertenStählen. Zwar eignen sich alleChrom-Nickel-Stähle für diese

Verfahren, doch sollten Sorten mitniedrigem Kohlenstoff- und relativhohem Nickelgehalt vorgezogenwerden, weil sie weniger starkzum Kaltverfestigen neigen. Sol-che Stähle lassen sich stärkerkaltumformen, ehe ein (erneutes)Zwischenglühen notwendig wird.

Das Ausgangsmaterial sollte stetsim weichsten Zustand vorliegen.Der Grad der Formänderung, derbis zum nächsten Zwischen-glühen erreicht werden kann, istim allgemeinen ein Drittel desjeni-gen, der sich beim Drückengleichartiger Teile aus unlegiertenStählen erzielen läßt. Durch zutiefes Drücken entstehen Span-nungen, die zum Aufreißen desWerkstücks führen.

Vielfach ist es vorteilhaft, einenFlansch von 25 bis 50 mm Breitebis gegen Ende der Drückarbei-ten unverformt stehenzulassen,da hierdurch die Rißneigung ver-mindert wird.

Die fertig gedrückten Teile müs-sen unverzüglich geglüht werden,um ein nachträgliches Reißen(Spannungsrisse) in stark umge-formten Bereichen zu verhindern.

Drückstempel und Drückrollenwerden aus gehärteten Werk-zeugstählen oder legierten Guß-eisensorten hergestellt. Ihre For-men ähneln den entsprechendenWerkzeugen, die zum Drückenvon Kupfer verwendet werden;nur sind sie flacher und habeneine größere Berührungsfläche.

Beim Drücken ist reichlich zuschmieren. Die Schmiermittelmüssen vor jedem Zwischen-glühen sehr sorgfältig entferntwerden. Dies sollte bei der Aus-wahl des Schmiermittels bereitsbedacht werden. Zwischen demReinigen und dem Weichglühendürfen die Werkstücke nicht mitungeschützten Händen angefaßtwerden.

Das Drücken ohne gewollteWanddickenänderung geschiehtgenauso wie bei den unlegiertenStählen, nur ist der Kraftbedarfgrößer. Die Umfangsgeschwin-

Bild 11: Das Rollprofilieren erlaubt auch die Herstellung von komplizierten Sonderprofilen, zum Beispiel von Fensterprofilen

17

digkeit am Werkzeug sollte beimBearbeiten des Edelstahles1.4301 auf etwa 50 bis 75 %,beim Bearbeiten aller anderenChrom-Nickel-Stähle auf 35 bis50 % der für unlegierte Stähleüblichen Geschwindigkeit vermin-dert werden.

Zum Fließdrücken eignen sichdie nichtrostenden Stähle (insbe-sondere der Edelstahl mit derWerkstoffnummer 1.4301) sehrgut; sie ertragen Querschnitts-abnahmen bis zu 80 %. Daszylindrische Fließdrücken ist beiden nichtrostenden Stählen nichtdirekt aus der Ronde herausmöglich. Es erfordert eine Vor-form, die durch Drücken, Tiefzie-hen, Biegen o.ä. hergestellt seinkann. Durch diese Drückverfahrenlassen sich glatte Oberflächenerzeugen.

Die ferritischen Edelstähle habenein deutlich eingeschränktesAbstreckverhalten und werdendementsprechend üblicherweisenicht für Drückteile eingesetzt.

4.5 Tiefziehen

Tiefziehteile lassen sich aus denaustenitischen wie ferritischenEdelstählen nach allen bekanntenVerfahren herstellen.

Durch Zwischenglühungen, die nurbei austenitischen Edelstählenüblich sind, lassen sich sehr hoheUmformungen erreichen. Entspre-chend den Umformgraden erfolgteine Veränderung der Oberflächen-struktur. Das ist beim Zusammen-bau mit umverformten Material zubeachten, wenn hohe Ansprüchean ein einheitliches Aussehengestellt werden. Durch Ober-flächenbearbeitung kann dieseswiederhergestellt werden.

Als Ziehwerkzeuge haben sichAluminium-Hartbronzen oder Kalt-arbeitsstähle (Stähle gemäß Werk-stoffnummern 1.2080, 1.2436,1.2601, 1.2379) bewährt. Nurhochwertige Schmiermittel mitausdrücklichem Eignungshinweisauf die nichtrostenden Stähle sollten Verwendung finden.

Schutzfolien auf dem Vormaterialkönnen bei richtiger Handhabungebenfalls als gutes Schmiermittelwirken.

4.6 Biegen, Rohrbiegen

Das Biegeverhalten der ferritischenEdelstähle nähert sich weitgehenddem der unlegierten Stähle. Deretwas höhere Kraftbedarf und diehöhere Rückfederung sind zuberücksichtigen. Bei einer Biegungum 90° ist mit einem Plus von ca. 5° zu rechnen. Dickere Bleche (über12 mm Dicke) sollten beim Biegenauf 150°C vorgewärmt werden.

Über das Biegen von glatten Ble-chen aus austenitischen Edelstählengibt Bild 12 Anhaltswerte hinsicht-lich der Biegeradien, Werkzeug-abmessung und Rückfederung.

Allgemein kann man ansetzen, daß der Biegeradius 0,5 s bei Blechen bis zu 12 mm Dicke seinsoll. Mit steigender Kaltverfesti-gung müssen die Radien ver-größert werden.

Bild 12: Beziehungen zwischen Werkzeugradius, Werkzeugwinkel, Radius und Winkel am Werkstück sowie Dicke desMaterials beim Biegen weichgeglühter Bleche aus Edelstahl Rostfrei

Beispiel 1:Die Dicke s eines Bleches beträgt 1,5 mm, der Werkzeugradius r 90 mm.a) Wie groß muß der Werkzeugwinkel β sein,

wenn der Werkstückwinkel α 90° betragen soll?Lösung:

Gemäß Bild 12 entspricht dies einem Durchschnittswert von 1,07 für dasVerhältnis β/α, also

d. h., der Werkzeugwinkel β muß etwa 90° betragen.b) Wie groß wird der Werkstückwinkel α,

wenn der Werkzeugwinkel β 90° beträgt?Lösung:

d. h., der Werkstückwinkel α wird etwa 84°.

Beispiel 2:Wie groß wird bei einer Blechdicke s von 1,5 mmder Werkstückradius r1, wenn der Werkzeugradius r 9,0 mm beträgt?Lösung:

Gemäß Bild 12 entspricht dies einem Durchschnittswert von 1,07 für das Verhältnis

d. h., der Werkstückradius r1 wird etwa 9,7 mm.

r=

9,0 ;

r= 6

s 1,5 s

r=

9,0 ;

r= 6

s 1,5 s

r1 + (0,5 · 1,5) = 1,07; r1 = (1,07 · 9,75) – 0,75; r1 = 9,68

9 + (0,5 · 1,5)

r1 + 0,5 s , also

r + 0,5 s

β= 1,07 ; β = 1,07 · 90; β = 96,30

90

r=

9,0 ;

r= 6;

β= 1,07;

90 = 1,07; α =

90 ; α = 84,2

s 1,5 s α α 1,07

18

Das Walzenbiegen wird genausodurchgeführt wie bei unlegiertenStählen. Der kleinste Zylinder-durchmesser, der sich auf einerDrei-Walzen-Biegemaschiene herstellen läßt, entspricht etwadem doppelten Durchmesser (fürunlegierte Stähle dem eineinhalb-fachen Durchmesser) der Innen-walze.

Das Biegen von Rohren erfordertdie gleichen Vorsichtsmaßnahmenwie bei unlegierten Stählen. Wer-den die Rohrwandungen nichtabgestützt, dann sollte der kleinsteBiegeradius (bezogen auf die Ach-se des Rohres) mindestens demsechsfachen Außendurchmesserentsprechen. Das freie Biegenkann nur für kleinkalibrige oderdickwandige Rohre empfohlenwerden.

Auch das Streckbiegen läßt sichbei Rohren anwenden. Man ver-meidet Verwerfungen, wenn an derInnenseite des Bogens ausrei-chend hohe Zugspannungenangreifen, so daß dort währenddes Biegens keine Druckspannun-gen auftreten.

Füllt man die Rohre vor dem Bie-gen, so beträgt der kleinste Radiusfür das freie Biegen etwa das Vier-fache des Außendurchmessers,der größte Biegewinkel etwa 60°.Auf Biegevorrichtungen könnenRohre zu vollen Kreisen oder Wen-deln gebogen werden, deren Bie-geradien dem sechsfachen Außen-durchmesser des Rohres entspre-chen.

Bild 13: Walzenbiegen eines Blechesaus Edelstahl Rostfrei

Bild 16: Das Streckbiegen von Rohren kann mit und ohne Dorn erfolgen

Bild 14 + 15: Eine Walzenbiegemaschine ist ideal für große Radien

Umlaufbiegemaschinen könneneingesetzt werden, wenn kleinereBiegeradien gefordert sind. Wirddas Rohr durch einen Dorn voninnen abgestützt, so lassen sichzum Beispiel bei Rohren mit25 mm Durchmesser auf Wand-dicken von 1,5 bis 1,0 mm Krüm-mer mit Biegeradien bis herab zumeineinhalbfachen Außendurchmes-ser herstellen. Bild 16 veranschau-licht das Rohrbiegen.

5 Wärmebehand-lung und Warm-formgebung

5.1 Wärmebehandlung

Das Weichglühen dient zum Auf-heben der Kaltverfestigung.Während das Weichglühen derunlegierten und der vergütbarenlegierten Stähle aus einem Erwär-men auf erhöhte Temperaturen mitnachfolgendem langsamenAbkühlen besteht, erzielt man einvollständiges „Weichwerden“ deraustenitischen Edelstähle nurdurch Erwärmen auf relativ hoheTemperaturen (gewöhnlich 950 –1.100°C) mit rascher Abkühlung(Wärmebehandlungszustand„abgeschreckt“).

Die ferritischen Edelstähle werdenauf 750 bis 800°C erwärmt undlangsam abgekühlt.

Wichtig ist es, die Oberflächen vordem Erwärmen sorgfältig von allenÖl-, Fett- und Schmutzresten zureinigen.

Die Erfahrung hat gezeigt, daßeine Haltezeit von 1 min je 2,5 mmWanddicke ausreicht.

Dünnwandige Werkstücke könnenan Luft abkühlen. DickwandigeWerkstücke müssen mit Gebläseabgekühlt oder in Wasser abge-schreckt werden.

Wärmebehandlungen unterSchutzgas vermeiden Verzunde-rungen, so daß Nachbehandlun-gen zur Wiederherstellung einerzunderfreien Oberfläche entfallenkönnen.

5.2 Warmformgebung(Schmieden)

Bei der Warmformgebung sind diegeringere Wärmeleitfähigkeit – be-sonders der austenitischen Edel-stähle – und vor allem die höhereWarmfestigkeit gegenüber denunlegierten Stählen zu berücksichti-gen. Der Einwärmungsvorgang muß daher langsamer und durch-greifend erfolgen (doppelte Wärme-zeit), damit keine Risse entstehen.

Der Schwefelgehalt der Heizgaseist so gering wie möglich zu halten,die Ofenatmosphäre soll immerleicht oxidierend sein. Ober-flächenfehler auf den Brammenund Knüppeln sind vorher zubeseitigen, da solche Fehler beimWärmungsformen nicht ver-schweißen.

Beim Hammerschmieden erhöhtman gegenüber dem unlegiertenStahl die Schlagzahl etwa um25 %. Beim Gesenkschmiedenverringert sich die Lebensdauerder Gesenke um etwa 25 %. BeiMehrfachgesenken kommt derGesenkform erhöhte Bedeutungzu, da sie einen gleichmäßigenFluß des Materials ermöglichenmuß.

Die für die einzelnen Qualitätenvorgeschriebenen Schmiedetem-peraturen darf man weder über-noch unterschreiten, um Warm-risse und Schälchenbildung bzw.örtliche Spannungen mit Rißbil-dung zu vermeiden. Sie liegen jenach Sorte zwischen 1.150 und750°C.

Langsames Abkühlen nach demWarmumformen ist (wegen derGefahr einer Karbidausscheidungim Bereich von 750 bis 600°C) vor allem dann zu vermeiden,wenn die Teile nicht mehr geglühtwerden.

6 SchweißenDie austenitischen Edelstähle las-sen sich mit nahezu allen in derPraxis üblichen Verfahren schmelz-und widerstandsschweißen. Nurvom Gasschweißen (Sauerstoff-Azetylen) ist abzuraten.

Detaillierte Informationen über dieVerfahren gibt die Broschüre„Schweißen von Edelstahl Rost-frei“ (Merkblatt 823 der Informati-onsstelle Edelstahl Rostfrei).

Im allgemeinen werden die für unle-gierte Stähle vorhandenen Anlagenund Maschinen verwendet.

Die Schweißzusatzwerkstoffe ent-sprechen weitgehend den Grund-werkstoffen, sind jedoch verfah-rensbedingt modifiziert. IhreZusammensetzung ist so abge-stimmt, daß sie bei ordnungs-gemäßer Handhabung ein weitge-hend artgleiches, einwandfreiesSchweißgut ergeben.

Die ferritischen Edelstähle könnengrundsätzlich nach den gleichenVerfahren geschweißt werden wiedie austenitischen Edelstähle.

Bei Schweißverbindungen unter-schiedlicher austenitischer Edel-stahlsorten (z.B. 1.4301 mit 1.4401) genügt im allgemeinen der

Tabelle 10: Schweißeignung

19

Werkstoff-nummer

1.4301

1.4541

1.4401

1.4571

1.4016

1.4511

1.4003

1.4512

Schweißeignung

bis 6 mm Blechdickebzw. 20mm Durchmesser1)

ohne Einschränkung

bis 6 mm Blechdickebzw. 20mm Durchmesser1)

ohne Einschränkung

eingeschränkt 2)

ohne Einschränkung

ohne Einschränkung

ohne Einschränkung

Schwarz-Weiß-Verbindungen sind beiallen Schmelzschweiß-Verfahren möglich

1) Größere Abmessungen erfordern Wärme-nachbehandlung (Lösungsglühen)

2) Vorwiegend zum Schweißen mit Verfahren, dieein geringeres Wärmeeinbringen verursachen,wie Punkt- und Rollnahtschweißen; Schweißenmit Zusätzen stellt die Ausnahme dar.

Tabelle 11: Zuordnung von Legierungstyp des Schweißzusatzes zum Grundwerkstoff

20

X5CrNi18-10 1.4301 19 9 L

X6CrNiTi18-10

X5CrNiMo17-12-2 1.4401 19 12 3 L

19 9 L19 9 Nb

1.4541

X6CrNiMoTi17-12-219 12 3 L19 12 3 Nb

1.4571

X2CrNiMo18-14-319 12 3 L18 16 5 N L

1.4435

X2CrNiMoN17-13-5

X1NiCrMoCu25-20-5

X2CrNiMoN22-5-3

18 16 5 N L1.4439

20 25 5 Cu N L1.4539

22 9 3 N L1.4462

X2CrNi1218 8 Mn 1)

19 9 L1.4003

X6Cr1719 9 L19 9 Nb

1.4016

X3CrNb1719 9 Nb19 9 L18 8 Mn 1)

1.4511

X2CrTi1219 9 L18 8 Mn 1)1.4512

Kurznamen Werkstoff-NummerLegierungstyp desSchweißzusatzes

Stahlsorte

1) mit abgesenktem C-Gehalt: C ≤ 0,10 %.

Zum Schweißen der Mo-freien Stähle 1.4301 und 1.4541 können allgemein auch die für die Mo-legiertenStähle 1.4401, 1.4571 und 1.4435 genannten Schweißzusätze angewendet werden.

1. Umhüllte Stabelektroden nach DIN EN 1600

Bezeichnung: z.B. E 19 12 3 L R oder E 19 12 3 L B.R = rutilumhüllt, B = basisch umhüllt

2. Drahtelektroden, Drähte und Stäbe nach DIN EN 12072

Drahtelektrode mit Si ≤ 0,65 % zum Schutzgasschweißen: z.B. G 19 12 3 LDrahtelektrode mit Si > 0,65 % bis 1,2 % zum Schutzgasschweißen: z.B. G 19 12 3 L SiDrahtelektrode mit Si ≤ 0,65 % zum UP-Schweißen: z.B. S 19 12 3 LStab oder Draht mit Si ≤ 0,65 % zum WIG-Schweißen: z.B. W 19 12 3 LStab oder Draht mit Si > 0,65 % bis 1,2 % zum WIG-Schweißen: z.B. W 19 12 3 L Si

3. Fülldrahtelektroden nach DIN EN 12073

a) schlackebildende Typen:Kennzeichen R: rutil, langsam erstarrende Schlacke, für Positionen PA und PBKennzeichen R: rutil, schnell erstarrende Schlacke, für alle Schweißpositionen

b) schlackeloser Typ:Kennzeichen M: MetallpulverBezeichnung für eine Fülldrahtelektrode mit schnell erstarrender Schlacke: z.B. T 19 12 3 L P MM für Mischgas

für den weniger hoch legiertenGrundwerkstoff geeignete artglei-che Schweißzusatzwerkstoff.

Sogenannte „Schwarz-Weiß-Ver-bindungen“, das sind Schweißver-bindungen von nichtrostendenStählen mit unlegierten und nied-riglegierten Stählen, sind möglich(siehe Tabelle 10). Derartige Ver-bindungsstellen sind außerhalb deseigentlichen Korrosionsbereichs zuhalten oder der für unlegierte Stäh-le vorgesehene Korrosionsschutzist bis über den Schweißnaht-bereich hinaus aufzubringen.

6.1 Schweißeignung undVorbereitungen

Über die Schweißeignung dermeist verwendeten nichtrosten-den Stähle gibt Tabelle 10 Aus-kunft. Geeignete Schweißzusatz-werkstoffe sind in Tabelle 11 auf-geführt.

Gegenüber den unlegiertenStählen sind für das Schweißenaustenitischer Edelstähle folgen-de Abweichungen zu beachten:

• Der Wärmeausdehnungskoeffi-zient ist etwa 50 % größer.

• Die Wärmeleitfähigkeit ist etwa50 % geringer.

• Der elektrische Widerstand istetwa sechsmal größer.

Diese Unterschiede beeinflussendie Wahl und die Durchführungdes Schweißverfahrens. Sie erfor-dern das Arbeiten mit deutlichniedrigeren Stromstärken.

Bei den austenitischen Edel-stählen besteht keine Gefahr derAufhärtung. Um Verzug und Ver-zunderung gering zu halten, solltemit möglichst geringem Wärme-einbringen geschweißt werden.Damit werden auch schmaleSchweißnähte mit engen Anlauf-farbenbereichen erreicht, dieweniger Nacharbeit erfordern.

Es empfiehlt sich, die austeniti-schen Edelstähle wegen ihresrelativ hohen Wäremausdeh-nungskoeffizienten vor dem

Schweißen ausreichend fest zuspannen. Klammern und Unterla-gen aus Kupfer erleichtern dasAbfließen der Wärme und begün-stigen das Durchschweißen, wennnur von einer Seite geschweißtwird. Andernfalls müssen Heft-schweißungen – und zwar mehrals bei unlegierten Stählen üblich– vorgenommen werden.

Bei dünnen Blechen genügenleichte Heftpunkte im Abstandvon 25 bis 50 mm. Bei dickerenBlechen können die Heft-schweißungen weiter auseinan-der liegen, müssen aber starkgenug sein, um das Werkstückhinreichend gegen Verzug abzu-stützen.

Für einwandfreie Schweißungensind von Zunder und Oxidenbefreite, metallisch blanke, glatteund fettfreie, saubere Nahtkantenerforderlich.

Bei den ferritischen Edelstählenweichen die physikalischen Eigen-schaften zwar nicht so deutlichvon denen der unlegierten Stähleab, jedoch sind bei diesen Edel-stählen im Hinblick auf die Bildungvon Chromkarbiden und Grobkornbeim Schweißen das Wärmeein-bringen und die Größe desSchmelzbades möglichst gering zu halten (Deshalb ist in Tabelle 10auf die eingeschränkte Schweiß-barkeit des Edelstahls 1.4016bereits hingewiesen worden). Beiden Edelstählen 1.4511, 1.4003und 1.4512 wird die Karbidbildungdurch die StabilisierungselementeTitan bzw. Niob oder durch denniedrigen Kohlenstoffgehalt unter-drückt.

6.2 Lichtbogenhand-schweißen mit umhüll-ter Stabelektrode

Zum Lichtbogenhandschweißenwerden Elektroden mit rutilhaltigeroder basischer Umhüllung nachDIN EN 1600 verwendet.

• Elektroden mit rutilhaltigerUmhüllung können mit Gleich-strom oder Wechselstromgeschweißt werden. Diese Elek-troden eignen sich für die mei-sten Verwendungszwecke: Manerzielt eine glattere Oberflächen-ausbildung der Schweißnaht,und die Schlacke läßt sich in derRegel leichter entfernen als beiNähten mit basisch umhülltenElektroden.

• Die basisch umhüllten Elektro-den werden vorwiegend mitGleichstrom geschweißt (Elek-trode am Pluspol).

Um Porosität der Schweißnaht zuverhindern, müssen die rutilhalti-gen Elektroden trocken gelagertund verarbeitet werden. Ggfs. wer-den die ausgepackten Elektrodenvor dem Schweißen ein bis zweiStunden in einem Elektrodenofennach Herstellerangaben rückge-trocknet.

Die Stromstärke wird den Empfeh-lungen der Hersteller entspre-chend gewählt (etwa 20 % gerin-ger als beim Schweißen unlegierterStähle). Den Lichtbogen hält mankurz. In Tabelle 12 sind typischeArbeitsbedingungen genannt.

Beim Zünden des Lichtbogens istdie Elektrode leicht über das

Tabelle 12: Arbeitsbedingungen für das Metall-Lichtbogen-Schweißen mitumhüllten Elektroden (Richtwerte). Die Empfehlungen der Elek-trodenhersteller auf den Paketen sind zu berücksichtigen

21

Elektroden-durchmesser

1,522,53,24

20… 4030… 6045… 9070… 120

100… 160

25 … 4035 … 5545 … 6570 … 95

100 … 125

für Senkrecht-und Überkopfposition

Stromstärke in A(Gleich- oder Wechselstrom)

für Wannen- undHorizontalpositionmm

Werkstück zu führen, damit sienicht festklebt. Am besten wirdder Lichtbogen nicht auf derWerkstoffoberfläche, sondern inder Fuge gezündet.

Auf die Durchschweißung der Wurzel ist zu achten; eine Kupfer-unterlage erleichtert das Durch-schweißen. Ggfs. ist dasSchweißen einer Gegenlage erfor-derlich.

Bei Mehrlagenschweißungen müs-sen vor dem Aufbringen einer neu-en Lage mit Bürsten aus nicht-rostendem Stahl oder geeignetenSchleifwerkzeugen (siehe 11.1)die Schlacken und/oder Anlauffar-ben der letzten Lage vollständigentfernt werden.

6.3 Schutzgasschweißen

6.3.1 Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG)

Zum WIG-Schweißen von Handoder mit automatischen Einrichtun-gen eignen sich sowohl wasser- alsauch luftgekühlte Pistolen. Im all-gemeinen wird mit Gleichstromgearbeitet (Elektrode am Minuspol).

Zum Zünden des Lichtbogens wirddem Schweißstrom ein hochfre-

quenter Strom überlagert. Dadurchwird verhindert, daß die Elektrodedas Werkstück berührt.

Als Schutzgas dient Schweißargon(99,95 %). Zum Erhöhen derSchweißgeschwindigkeit und zurErzielung glatter Raupenober-flächen können für austenitischeEdelstähle beim maschinellenWIG-Schweißen auch handelsübli-che Argon-Wasserstoff-Mischgaseverwendet werden.

Damit Luft nicht zu den vom Licht-bogen erwärmten Bereichen zutre-ten kann oder durch Turbulenzbil-dung an die erwärmten Bereicheherangeführt wird, sind Argon-Durchflußmengen von 6 bis12 l/min üblich. Bei Arbeiten imFreien sollte der Arbeitsplatz gegenZugluft abgeschirmt werden.

Um die Wurzel vor Oxidation zuschützen, verwendet man Formier-gas oder Schweißargon zurGegenspülung. Beim Schweißendünner Bleche unterlegt man zurbesseren Wärmeableitung eineKupferschiene.

Wolframelektroden mit Thorium-oder Zirkonzusätzen besitzen einehöhere Lebensdauer als Wolfram-elektroden ohne Zusätze.

Die Schweißpistole wird genausogehandhabt wie beim Schweißenunlegierter Stähle.

Die Schweißnähte müssen ebensowie die Heftschweißungen vor demWeiterschweißen – auch nach kur-

Tabelle 13: Arbeitsbedingungen für das WIG-Schweißen von Edelstählen(Richtwerte)

22

Blechdicke

mm

SchweißpositionDurchmesser derWolframelektrode

mm

Durchmesser desZusatzstabes

mm

Strom-stärke

A

≤ 1,5 Wannenposition

Senkrecht- oderÜberkopfposition

1,6

1,6

ca. 1,6

ca. 1,6

70…105

50… 90

>1,5 Wannenposition

Senkrecht- oderÜberkopfposition

2,4

2,4

ca. 2,4

ca. 2,4

100…150

75…130

Bild 17: Im Apparate- und Behälterbau ist eine sorgfältige Schweißnahtaus-führung von besonderer Bedeutung. Das WIG-Schweißen kann mitautomatischen Einrichtungen oder von Hand erfolgen

23

zen Unterbrechungen derSchweißarbeiten – sorgfältig mitStahlwolle oder Drahtbürsten ausnichtrostendem Stahl von anhaf-tenden Oxiden befreit werden. Typische Schweißbedingungenkönnen der Tabelle 13 entnommenwerden.

6.3.2 Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG)

Beim MAG-Verfahren ist je nachBlechdicke das Arbeiten mit Kurz-,Impuls- oder Sprühlichtbogenüblich:

• bis ca. 2,5 mm Kurzlichtbogen• > 2,5 mm Impulslichtbogen• < 4 mm Impuls- oder Sprühlicht-

bogen.

Je nach Anwendungsfall sind Elek-troden mit einem Durchmesserzwischen 0,8 und 1,6 mm zuwählen. Üblicherweise wird mitGleichstrom (Elektrode am Pluspol)gearbeitet.

Für das MAG-Schweißen vonStumpfnähten an Blechen vonetwa 6 bis 25 mm Dicke sind erfor-derlich:

• Gleichstrom-Maschine mit min-destens 400 A (u.U. 600 A)

• Schweißargon mit 1 bis 3 % O2

oder mit 2,5 % CO2

• Vorrichtung zum Spannen derWerkstücke

• Drahtelektroden nach DIN EN12072.

Auf Sauberkeit von Drahtelektro-den und Nahtkanten ist zu achten,da Verschmutzungen dasSchweißbad verunreinigen undPoren verursachen können.

6.4 Sonstige Schmelz-schweißverfahren

Andere Schmelzschweißverfahren,wie Unterpulverschweißen, Plas-maschweißen und Laserstrahl-schweißen, eignen sich ebenfallsfür nichtrostende Stähle, werdenjedoch meistens in Groß- oderSpezialbetrieben und bei Serien-fertigung angewendet.

Das Plasmalichtbogenschweißenlässt sich für Werkstücke bis 10 mmDicke ohne Zusatzwerkstoffe ein-setzen; die Kanten werden stumpfgestoßen. Das Verfahren wird inder Regel nur maschinell ange-wendet und ermöglicht hoheSchweißgeschwindigkeiten. AlsPlasma- und Schutzgas werdenArgon bzw. Argon-Wasserstoff wendet.

Das Mikro-Plasma-Schweißeneignet sich besonders für sehrdünne Bauteile (Wanddicken von0,1 bis 1,0 mm), die sich mit demWIG-Verfahren kaum nochschweißen lassen.

Das Laserstrahlschweißen hatsich als neues, automatisierbaresFügeverfahren etabliert. Durchfokussierte Laserstrahlung wirddas Metall lokal eng begrenzt auf-geschmolzen und durch Erzeu-gung einer Dampfkapillare (Key-hole) ein Tiefschweißeffekt er-zeugt. Die erzielten Schweißnähtesowie die Wärmeeinflußzone sinddaher sehr schmal, es entstehtkaum thermischer Verzug bei guterUmformbarkeit. Durch die Anwen-dung von Hochleistungslasernkönnen Blechdicken von 15 mmund mehr verschweißt werden.

6.5 Widerstandsschweißen(Punkt- und Rollnaht-schweißen)

Da nichtrostende Stähle einen ver-hältnismäßig hohen elektrischenWiderstand haben, sind zumWiderstandspreßschweißen gerin-gere Stromstärken erforderlich alsbei unlegierten und niedriglegier-ten Stählen, etwa 75 % bei aus-tenitischen Edelstählen. Sie eignensich daher gut für das Schweißennach diesem Verfahren.

Wegen des großen Übergangs-widerstandes und der hohen

Festigkeit der nichtrostendenStähle müssen die Elektrodenstärker angepreßt werden. DieAnpreßkraft muß eineinhalb- bis zweimal so groß sein als beiunlegierten Stählen. Dies erfordertWiderstandselektroden mit hoherWarmfestigkeit, damit sie sichnicht aufstauchen.

Bei austenitischen Edelstählenempfiehlt es sich, die Elektrodenmit Wasser zu kühlen. Auch das Werkstück kann beimSchweißen mit Wasser gekühltwerden.

Bild 18: Das Laserstrahlschweißen hat sich als neues, leicht automatisierbaresFügeverfahren etabliert

Die zu schweißenden Flächenmüssen sauber und zunderfreisein. Die Tabellen 14 und 15 ent-halten Arbeitsbedingungen für dasWiderstands-Punkt- und -Roll-nahtschweißen.

6.6 Bolzenschweißen(WPL)

Beim Bolzenschweißen werdenstiftförmige Teile mit flächigenWerkstücken durch Preß-schweißen verbunden. Die ver-schiedenen Bolzenschweißverfah-ren sind wegen der geringenSchweißzeit und der damit verbun-denen geringen Wärmeeinbrin-gung für das Anbringen von Befe-stigungselementen gut geeignet.Selbst bei 0,8 mm dicken Blechenverursachen auf die Rückseitegeschweißte M4-Gewindestiftekeine merkliche Beeinträchtigungder Vorderseite.

Die Arbeitsunterlage für die Blechemuß hart und elektrisch nichtleitendsein. Dabei genügt es bei einerMetallunterlage, eine dünne Zwi-

schenlage zur Isolierung aufzulegen.Um auf der Sichtseite ein Einfallender Schweißstelle zu vermeiden,empfiehlt es sich, z. B. in derArchitektur, bei Blechdicken bis2,0 mm M4-Gewindebolzen zuverwenden. Richtwerte für Blech-dicken bis 2,0 mm:

6.7 Nachbehandlung vonSchweißnähten

Zur Erzielung bester Korrosionsbe-ständigkeit ist es erforderlich, dieSchweißnähte und die beeinfluß-ten Zonen von Schlackenresten,Schweißspritzern, Anlauffarbenoder anderen Oxidationsproduktenzu reinigen. Je feiner und glatterdie Oberfläche, desto größer istdie Korrosionsbeständigkeit.

6.7.1 Mechanische Nach-behandlung

Zum Entfernen von Anlauffarbenund Zunder kommen Bürsten,Schleifen, Polieren oder Strahlen inBetracht. Die Schleif- und Strahl-mittel müssen eisenfrei sein, d.h.sie dürfen auch nicht vorher zumBearbeiten unlegierter Stähle ver-wendet worden sein.

Nach dem Strahlen sollte zumErzielen einer guten Korrosions-beständigkeit ein anschließendesBeizen angewendet werden. (Einzelheiten zum Strahlen unterKap. 11.1 )

6.7.2 Chemische Nachbe-handlung

Zum Entfernen von Anlauffarbenund Zunder verwendet man han-delsübliche Beizbäder oder Beiz-pasten. Säurereste dürfen keines-falls zurückbleiben (besondersnicht bei Spalten und Hohlräu-men).

Tabelle 15: Arbeitsbedingungen für das Widerstands-Rollnahtschweißen mit überlappender Naht (Richtwerte)

Blechdicke

mm

Elektroden-breite

mm

Anpreßkraftder Elektrode

N

Stromstärke

A

EinschaltdauerHz

unter Strom nur angepreßt(ohne Strom)

Vorschub

mm/min.

0,51,01,251,52,02,53,0

4,05,05,06,57,08,09,0

4000450052506000675075008250

8000105001150013000140001600018000

1123455

236688

10

1500130011001000900750750

Tabelle 14: Arbeitsbedingungen für das Widerstands-Punktschweißen (Richtwerte)

24

Blechdicke

mm

Spitzen-durchmesserder Elektrode

mm

Anpreßkraftder Elektrode

N

Stromstärke

A

Schweißzeit

Hz

Mindest-abstand der

Schweißpunktemm

0,51,01,251,52,02,53,0

4,05,05,56,57,08,09,0

1500200027503500425052506750

43005000600072008400

1000012000

7101418212531

10152025304050

Bolzen

M 4 165 50 2,5

Lade-Spannung

V

Feder-druck

%

Spalt

mm

Nach der Beizbehandlung muß mitWasser kräftig nachgespült werden.(Einzelheiten unter Kap. 11.2.1)

7 Löten

7.1 Hartlöten

Hartlötverbindungen lassen sichmit niedrig schmelzenden Silber-loten und zugehörigen Flußmittelngut durchführen. Es wird mit wei-cher Flamme gearbeitet; punktför-mige Erhitzung bzw. Überhitzungist zu vermeiden.

Die zu verbindenden Flächen sindchemisch oder mechanisch auf-zurauhen. Der Lötspalt soll0,1 mm, die Überlappung minde-stens 2 mm betragen. Für dasVerbinden von größeren Spaltab-ständen (ca. 0,5 bis 1,5 mm) werden auch Fugenlötmittel ange-boten, die bei guten Festigkeits-eigenschaften stabile Lötverbin-dungen ergeben.

Zum Hartlöten werden Silberlotemit 35 – 56 % Silber, vorzugsweiseAG 56 nach DIN 8513 mit Flußmit-tel F-SH 1 nach DIN 8511, einge-setzt. Bei Teilen für die Lebensmit-

telindustrie dürfen nur cadmium-freie Silberlote eingesetzt werden.

Die beim Hartlöten entstehendenAnlauffarben müssen durch Beizenoder Bürsten entfernt werden (siehe Kap. 11). Durch ausreichen-des Benetzen und geschickte Wärmeeinbringung können Anlauf-farben jedoch fast vollständig ver-mieden werden.

7.2 Weichlöten

Nichtrostende Stähle lassen sichmit Lötzinn (L-SnAg5 oder L-Sn 60 Pb nach DIN 1707) weich-

Bild 19: Edelstahl Rostfrei ist auch unter handwerklichen Praxisbedingungen problemlos und ergebnissicher lötbar

25

26

löten, wenn man aggressive Fluß-mittel (F-SW11, S-SW21 nach DIN 8511) benutzt.

Die zu verbindenden Oberflächenmüssen gereinigt und metallischblank gemacht werden. Da dienichtrostenden Stähle Wärmeschlechter leiten als Kupfer oderEisen, sind örtliche Überhitzungenzu vermeiden. Für den Lötspalt giltdas gleiche wie beim Hartlöten. DieÜberlappung soll 6 mm betragen.

Für Hart- und Weichlöten gilt: Beigeschliffenem Material soll dieSchleifrichtung in Flußrichtung liegen. Der Lötspalt darf sich inFlußrichtung nicht vergrößern. Er muß konstant sein oder sichleicht verengen.

8 KlebenFür kaltgewalzte Bleche und Bän-der ist das Kleben ein gutes Füge-verfahren, zumal keine Anlauffar-ben entstehen. Man unterscheidetzwischen kalt- und warmaushär-tenden Klebern.

Die Bleche brauchen keine speziel-le Vorbehandlung; ein Aufrauhenist nicht erforderlich. Es ist ledig-lich darauf zu achten, dass die zuverklebenden Flächen absolut freivon Schmutz, Fett und Ölrückstän-den sind.

Bei der Verarbeitung von Blechenaus nichtrostendem Stahl kommtweitgehend das Kaltkleben in Frage. Kaltkleber sind flüssig undpastös; sie werden mit dem Härterunmittelbar vor Gebrauch vermischt.

Kaltkleber (bei etwa 20°C Raum-temperatur) sind meistens Zwei-komponentenkleber, die drucklosbzw. mit geringerem Druck aus-härten. Erhöhung der Temperaturkürzt, Herabsetzung der Tempera-tur verlängert die Aushärtezeit.Eine gewisse Andruckkraft istwünschenswert, um den Klebersparsam zu verarbeiten und eingutes Anliegen der zu klebendenFlächen zu gewährleisten.

Die Aushärtezeit der Kaltkleberliegt zwischen 6 Stunden und

3 Tagen. Bei speziellen Klebernwird 40 – 50 % der Endfestigkeitbereits nach 1 – 2 Stundenerreicht. Diese schnellhärtendenKleber haben jedoch den Nachteileiner kurzen „Topfzeit“, d.h. siemüssen nach dem Ansetzen derMischung in kurzer Zeit (20 – 60Minuten) verarbeitet werden.

Ist man auf lange Laufzeit, aberkurze Aushärtezeit angewiesen,verwendet man einen langsamhärtenden Kaltkleber undbeschleunigt die Aushärtung beietwas erhöhten Temperaturenzwischen 60 und 100 °C.

Warmkleber sind entweder Epo-xidharze, die unter Druck bei Wär-mezufuhr zu einem Kunststoffaushärten, oder Phenolharze, beidenen durch Druck und Wärmeeine Kondensationsreaktionerfolgt. Beide Klebearten ergebenhohe mechanische Festigkeit undgeringe Wärmeempfindlichkeit.

Warmkleber härten bei 100 –200°C. Die Aushärtezeiten betra-gen 20 Minuten bis 6 Stunden.Das Warmkleben kommt in derRegel nur bei einer Serienferti-gung in Betracht, da relativ hoheInvestitionen für Trockenöfen oderandere Aushärtevorrichtungenerforderlich sind.

Auftragen des Klebstoffes: Beikleinen Teilen bzw. Flächen alsTropfen mit einem Glasröhrchenoder Glasstab; bei größerenFlächen mit dem Pinsel, wenn esauf gleichmäßigem, dünnen Auf-trag ankommt. Bei sehr großenFlächen ist das Auftragen mitPistole zu empfehlen. Wenn einedickere Klebeschicht erforderlichist, wird mit dem Spachtel aufge-tragen. Gut geeignet ist ein Kamm-spachtel mit flacher Einkerbung inder Vorderkante. Für das Einbringenvon Klebern in Fugen und Rillenbenutzt man eine Presse.

Mindestzugscherfestigkeit beieinwandfreier Verklebung von Blechen aus nichtrostendemStahl: 10 N/mm2.

Besteht bei geklebten Konstruktio-nen die Gefahr einer Schälwirkung,

so sollten Sicherungsschraubenoder -nieten angebracht werden.

9 Nieten

Nietlöcher können gebohrt odergestanzt werden; hierfür ist einAufmaß von 0,4 mm vorzusehen.Bei der Konstruktion und Aus-führung ist große Sorgfalt erforder-lich, da sich Fehler nicht so ein-fach korrigieren lassen wie beiunlegierten Stählen. Die Verwen-dung eines Durchschlages odereines Dornes ist unzweckmäßig.Vor dem Nieten sind von den Ble-chen Grate, Späne und Verunreini-gungen zu entfernen.

Verwendet werden Voll- und Hohl-popniete aus nichtrostendem Stahloder NiCu 30 Fe, wie im Handelerhältlich.

10 Druckfügen

Bleche aus nichtrostendem Stahlkönnen nach allen Druckfügever-fahren entsprechend DIN 8593, Teil 5, gut verarbeitet werden. Diese verlangen vom Werkstoff inerster Linie gutes Dehnverhalten,das die austenitischen Edelstählein großem Ausmaß besitzen (sieheTabelle 4).

Auch die etwas geringeren Werteder ferritischen Edelstähle genü-gen, um einwandfreie Verbindun-gen durch Druckfügen herzustel-len. Da die Verbindung durch Kalt-pressen hergestellt wird, entstehtbei den austenitischen Edelstahl-Blechen eine hochbelastbare Ver-bindung.

11 Oberflächen-behandlung derFertigerzeugnisse

Die mechanische wie chemischeOberflächenbehandlung nach derBearbeitung von Teilen aus nich-trostendem Stahl ist immer dannerforderlich, wenn durch die Vor-behandlung die Gefahr gegebenist, dass dadurch die Korrosions-

beständigkeit vermindert wurde.Das kann durch Zunder oderAnlauffarben möglich werden, aberauch – evtl. nicht sofort erkennbar –durch Fremdeisen, das später zuFremdrost wird.

Werden hohe Anforderungen andas optische Erscheinungsbildgestellt, so sind zwar prinzipiell diegleichen Behandlungen durchzu-führen, jedoch kann der notwendi-ge Aufwand sehr unterschiedlichsein. Daher empfiehlt es sich,rechtzeitig eine Absprache überdas geforderte endgültige Ausse-hen herbeizuführen.

11.1 Mechanische Ober-flächenbehandlung(Schleifen, Polieren,Strahlen)

Da die Wärmeleitfähigkeit von aus-tenitischen Edelstählen geringer istals bei unlegiertem Stahl, darfnicht mit zu großem Andruck gear-beitet werden, sonst könnte wegenörtlicher Erwärmung das Materialanlaufen oder sich verwerfen. Die

Schleif- und Strahlmittel müsseneisenfrei sein, um Fremdrost zuvermeiden. Für Schleifscheiben,Schleifbänder oder Schleifkorndürfen also nur eisenoxidfreieSchleifmittel verwendet werden.

Schleifscheiben oder -bändersowie Strahlmittel, die für Teile ausunlegiertem Stahl verwendet wer-den, dürfen nicht auch für Edel-stahl Rostfrei benutzt werden, dasie Fremdrost verursachen.

Für das Nacharbeiten vonSchweißnähten benutzt manHandschleifmaschinen mit Schleif-scheiben oder Schleifsteinen.Die Körnung sollte zwischen 16und 46 liegen, die Umlaufge-schwindigkeit bei 30 m/s. DieNahtstelle wird dann mit feinererKörnung (Stufung 80 – 120 – 180)geglättet. Hierzu können auchBandschleifgeräte verwendet werden.

Für Fertigschliffe sind die Kornab-stufungen 80 – 120 – 180 – 240,ggfs. auch 320 oder noch feinere,üblich. Die Körnung richtet sich oftnach optischen Gesichtspunkten.

Je nach gewünschtem Aussehensind dabei die unterschiedlichenSchleifverfahren (Trocken-, Naß-,Ölschliff) zu berücksichtigen.Die Schleifgeschwindigkeit darf40 m/s nicht überschreiten, weilsonst starke Erwärmung auftritt.Für die Bearbeitung großflächigerTeile sind Schleifautomaten üblich.Kräftige und schwingungsfreie Vor-richtungen helfen, Rattermarken zuvermeiden.

Hochglanzpolitur läßt sich nur aufunstabilisierten Edelstählen errei-chen. Für großflächige Bauteile inder Architektur sind die nahezuunvermeidlichen Reflexionsverzer-rungen zu beachten.

Durch Strahlen lassen sich matte,nicht richtungsorientierte Ober-flächenstrukturen herstellen. Esdürfen nur Glasperlen, Glasbruch,Edelstahlkorn oder eisenfreierQuarzsand verwendet werden.Reste anderer Strahlmittel sindvor dem Strahlen von Edelstahlsorgfältig aus den Strahleinrich-tungen zu entfernen, damit esnicht zu Fremdrost kommenkann.

27

Bild 20: Handschleifmaschinen werden insbesondere für das Nacharbeiten von Schweißnähten verwendet

28

Tabelle 16: Empfehlungen für mechanische Oberflächenbearbeitungen

ArbeitsfolgeBezeichnung

Nr.

Putzschleifen

Vorschleifen

Fertigschleifen

Bürsten

Polieren oderLäppen

Hochglanz-polieren

Strahlen

Voroperation für rauhe Schweißnähte;nur für sehr grobe Arbeiten; Nacharbeitentsprechend Arbeitsfolge 1b oder 60erKorn wird empfohlen

Anfangsposition an dicken Blechen,warmgewalzten Blechen oder glattenSchweißnähten

Übliche Anfangsoperation für kaltgewalztes Blech oder Band

Die Oberflächengüte entspricht etwa der-jenigen von Walzenmaterial in Verfahren1G oder 2G

Vorbereitungsmaßnahme für das Herstel-len normaler Politur im Anschluß anArbeitsfolge 3a

Zwischenoperation für das Herstellennormaler Politur im Anschluß an Arbeitsfolge 3b

Zum Herstellen eines glatten, mattenSeidenglanzes. Durch Bürsten im An-schluß an eines der Verfahren erhält maneine Oberflächengüte, die dem Zustand„satiniert“ entspricht. Durch Bürstenfeiner (z.B. hochglanzpolierter) Ober-flächen lassen sich sehr ansprechendeEffekte erzielen. Die Oberflächengütehängt von der Bürstengeschwindigkeitund dem verwendeten Schleifmittel ab.

Fertigoperation für das Herstellen nor-maler Politur im Anschluß an Arbeitsfolge3c (nach dem Läppen verbleiben nochfeine Schleifriefen)

Vorbereitungsmaßnahme für das Her-stellen hochglanzpolierter Oberflächenim Anschluß an Arbeitsfolge 3c

Vorbereitungsmaßnahme für das Her-stellen von hochglanzpoliertem Band

Fertigoperation für das Herstellen hoch-glanzpolierter riefenfreier, spiegelblankerOberflächen

Fertigoperation für das Herstellen einermatten, nicht richtungsorientierten Ober-flächenstruktur

Schleifscheibe in Hart-gummi- oder Kunstharz-bindungPließtscheibeSchleifband, wenn esdie Form zuläßt

Schwabbelscheibe(Tuchscheibe)Pließt- oderGummischeibeSchleifband, wenn esdie Form zuläßt

Schwabbelscheibe(Tuchscheibe)PließtscheibeSchleifband, wenn esdie Form zuläßt

Schwabbelscheibe(Tuchscheibe)PließtscheibeSchleifband, wenn esdie Form zuläßt

PolierscheibeSchleifband, wenn esdie Form zuläßt

Tampico1G oder 2G

Polierscheibe

Polierscheibe

Polierscheibe

Glasperleneisenfreier Quarzsand

Polierband

Vorzugsweise Schleif-scheibe in Hartgummi-oder Kunstharzbindung

24/36

80/100

120/150

180

240er Fertigschleif-paste für Pließtscheibeoder 240er Schleifband

Paste aus Bimsstein-pulver oder Quarz-mehl mit Öl. Je nachgewünschter Ober-flächengüte könnenauch andere fein-körnige Schleifmittelverwendet werden.

Poliermittel für nicht-rostende Stähle inStab- oder Kuchen-form

Wenn 36er Korn erforderlich ist muß mit 60er Korn nach-geschliffen werden.

1200...1800

1200...1800

1500...2400

1500...2400

1500...2400

2400...3000Schleifbandetwa 1500

600...1500

2400...3000

320...400er Fertig-poliermittel in Stab- oder Kuchenform

Poliermittel für nicht-rostende Stähle inStab- oder Kuchenform

Verschieden

2400...3000

320 etwa 1500

BemerkungenEmpfohlenesSchleifmittel

KörnungUmfangs-

geschwindigkeitm/min.

1a

1b

2

3a

3b

3c

4

5

6a

6b

7

Feinschleifen

Polieren

29

Empfehlungen für die verschiede-nen Oberflächenbearbeitungensind in Tabelle 16 zusammen-gefasst.

11.2 Chemische Ober-flächenbehandlung

11.2.1 Beizen und Passivieren

Das Beizen von nichtrostendenStählen ist oft eine zwingendeNotwendigkeit, um die bei einerWärmebehandlung entstehendenZunderschichten oder die sichbeim Schweißen bildendenAnlauffarben zu beseitigen undwieder eine metallisch blankeOberfläche herzustellen und dieerforderliche Passivschicht zuerzeugen.

Gebeizt wird in Beizbädern odermit Beizpasten. Beizpasten sindhauptsächlich zum Entfernen vonAnlauffarben und Zunder – z.B. anSchweißnähten – von Bedeutung.Es sollen nur Pasten verwendetwerden, die ausdrücklich vomHersteller als geeignet für nicht-rostende Stähle gekennzeichnetsind.

Das Passivieren, in der Regel miteiner 20 %-igen Salpetersäure,findet Anwendung, wenn Fremd-eisen oder Schleifstäube sicherentfernt werden müssen, ohnedass eine Verzunderung vorliegt.Durch diesen Vorgang, bei demdie Oberfläche nicht angegriffenwird, beschleunigt man die Bil-dung der Passivschicht, die durchSauerstoffeinwirkung entstehtund die die Beständigkeit dernichtrostenden Stähle bewirkt.

Sowohl nach dem Beizen als auchnach dem Passivieren ist gut mitWasser nachzuspülen.

Die Sicherheitsvorschriften für dasArbeiten mit Säuren sind zu beach-ten. In Tabelle 17 sind gängigeBeiz- und Passivierungslösungenangegeben.

11.2.2 Elektropolieren

Das Elektropolieren (elektrochemi-sches Polieren) eignet sich beson-ders für Werkstücke, die nichtmehr mechanisch poliert werdenkönnen, wie z.B. dünnwandigeoder leicht verbiegbare Teile oderTeile mit komplizierter Form.

Mit diesem Verfahren lassen sichOberflächen herstellen, die folgen-de Vorteile bieten:

• metallisch rein• Einebnung der Oberfläche und

Entgratung• glänzendes Aussehen mit diffus

wirkender Reflexion• verbesserte Korrosionsbestän-

digkeit• leicht zu reinigen.

Die verwendeten Elektrolyte sindauf Säurekombinationen, meist aufBasis von Phosphor- und Schwe-felsäure mit organischen Zusätzen,aufgebaut.

Für ferritische Edelstähle werdenbei hohen Ansprüchen besondereElektrolyte erforderlich.

11.2.3 Ätzen, Färben

Dekorative Oberflächeneffekte las-sen sich durch Tiefätzungen undFärben erzielen. Für diese Arbeiten

gibt es Spezialbetriebe mit ent-sprechenden Einrichtungen.

Neben dem Färben von Fertigteilenbesteht die Möglichkeit, EdelstahlRostfrei in Farbe als einseitiggefärbte kaltgewalzte Bleche zubeziehen und diese zu Fertigpro-dukten zu verarbeiten. Erhältlichsind Handelsformate in der gesam-ten Reihe der Spektralfarben inkl.braun und den unter 1.4 genanntenOberflächenausführungen.

Durch spezielle Techniken (z.B.fotochemische Verfahren, Sieb-druck) können Muster, Beschrif-tungen und mehrfarbige Effektehergestellt werden.

Die gefärbten Edelstahl-Bleche lassen sich unter Beachtung derüblichen Vorkehrungen zum Ober-flächenschutz (Schutzfolien)schneiden, stanzen, kanten, bie-gen, drücken und tiefziehen. Diegefärbten Oberflächen sind korrosi-onsbeständig, lichtecht und wider-stehen Temperaturen bis 200°C.

Bei höheren Temperaturen, wie siebeim Löten oder Schweißen ent-stehen, werden sie zerstört. Beigeschweißten Fertigteilen kann esvorkommen, dass nach dem Ein-färben die Schweißnähte sichtbarwerden.

11.2.4 Lackieren

Lackieren ist normalerweise nur fürdekorative Zwecke oder für Kenn-zeichnungen erforderlich.

Da die ferritischen Edelstähle mitrund 11 % Chrom unter atmos-phärischen Bedingungen nicht völlig beständig sind, kann derenattraktives Aussehen durch eineFarbbeschichtung sichergestelltwerden.

Da die kalthergestellten Erzeugnis-se eine besonders glatte Ober-fläche, z.B. 2B und 2R (sieheTabelle 3) haben, empfiehlt sichdie Verwendung von Primernund/oder ein Aufrauhen durchSchleifen oder Strahlen vor demLackieren von Edelstahl Rostfrei. In allen Fällen wird eine gründlicheEntfettung vorausgesetzt.Tabelle 17: Beiz- und Passivierungslösungen

Beizlösung

Passivierungslösung

Salpetersäure (50 %ig)FlußsäureWasserBadtemperaturBeizdauer

SalpetersäureWasserBadtemperaturPassivierungsdauer

10 … 30 Volumen-%2,5 … 3 Volumen-%Rest20 … 40 °Cmin. 20 Minuten

10 … 25 Volumen-%Rest20 … 60 °Cetwa 60 Minuten

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12 Oberflächen-schutz

Für die Verarbeitung werden Ble-che aus nichtrostendem Stahl, vorallem wenn sie bereits geschliffen,gebürstet oder gefärbt sind, häufigmit Schutzüberzügen versehen.Das sind meist PE-Folien; PVCsollte man vermeiden.

Je nach der zu erwartenden Bean-spruchung während der Umfor-mung können Folien mit unter-schiedlicher Klebekraft aufge-bracht werden. Die Klebefolienlassen sich bei örtlichen Bearbei-tungsvorgängen abziehen undanschließend wieder aufkleben.Auch nach der Verarbeitung kön-nen sie nützliche Dienste alsSchutz während der Montage vorKratzern und Verschmutzungendurch Mörtel, Kalk und Farbe bieten.

Je nach Beanspruchung könnenFolien unterschiedlicher Dicke undUV-Beständigkeit aufgebrachtwerden. Spätestens nach einemhalben Jahr sind die Folien wiederabzuziehen. Auch wenn sich derOberflächenschutz ohne sichtbareRückstände entfernen lässt, kön-nen Spuren des Klebers verblei-ben (siehe Kap. 13).

Bleche, die mit Schutzfolie verse-hen sind, sollte man vor extremenTemperaturen, insbesondereFrost, schützen, denn beim Ab-ziehen der Folie könnten nur sehrschwer zu beseitigende Kle-berückstände zurückbleiben.

13 Reinigung undPflege

Während der Bearbeitung kann einReinigungsvorgang erforderlichsein, um einwandfreie Ober-flächenbearbeitungen vornehmenzu können oder aber schädlicheEinflüsse, z.B. bei einer Wärmebe-handlung, zu verhindern. Das wer-den vor allem Entfettungen sein,die mit den dafür üblichen Mittelndurchgeführt werden.

13.1 Grundreinigung

Nach beendeter Bearbeitung oderMontage sollte immer eine Grund-reinigung erfolgen. Dazu gehörtauch die Entfernung der Schutz-überzüge (siehe Kap. 12). Es ge-nügt nicht nur das einfache Abzie-hen, sondern man muß auch sorg-fältig alle Reste des Klebstoffesentfernen.

Farbspritzer lassen sich mit einemLösungsmittel (Terpentin bei Ölfar-ben, sonst Benzol, Toluol oderähnliche Medien) entfernen. Kalk-oder Zementspritzer sollte manmöglichst vor Aushärtung miteinem Holzspan abschaben; keinesfalls hierzu Werkzeuge aus normalen Stahl – Spachtel, Stahl-wolle und dergleichen – benutzen(Fremdrost).

Niemals darf Salzsäure – auchnicht als schwache Lösung – ver-wendet werden. Beim Absäuernvon angrenzendem Mauerwerkoder keramischen Bauteilen müs-sen die Edelstahlflächen geschütztwerden.

Bei hartnäckigen Verschmutzun-gen können hochaktive, jedochchloridfreie Reinigungsmittel, z.B.auf Phosphorsäurebasis, Anwen-dung finden, sofern danach eingründliches Abspülen mit Lei-tungswasser erfolgt.

13.2 Pflege

Wie oft man reinigen sollte, hängtvon Stärke und Art der Verschmut-zungen und von den Ansprüchenab, die man an die optischeBeschaffenheit der Bauteile ausEdelstahl Rostfrei stellt.

Teile von Eingangshallen undSchaufenstern wird man ebensowie das Glas häufiger reinigen.Aber auch Fassadenteile oder Fen-sterrahmen in höheren Stockwer-ken sollten, je nach klimatischenoder atmosphärischen Bedingun-gen, von Zeit zu Zeit oder regel-mäßig gesäubert werden.

Mehr Aufmerksamkeit ist den Stel-len zu widmen, die der Regen nicht

erreicht bzw. wo sich der Schmutzablagern kann. Dies gilt insbeson-dere in Gebieten mit Industrieat-mosphäre und hoher Luftverunrei-nigung.

Bei der Anwendung handelsübli-cher Reinigungsmittel sind dieGebrauchsanleitungen genau zubeachten. Für alle Reinigungsmit-tel gilt, daß sie frei von Salzsäuresein müssen.

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14 LiteraturDie nachstehenden Broschürenwerden von der InformationsstelleEdelstahl Rostfrei herausgegebenund können kostenlos abgerufenwerden:

Informationsstelle Edelstahl RostfreiPostfach 10 22 05,40013 DüsseldorfFax 02 11 / 67 07-3 44,E-mail: info@edelstahl-rostfrei.de

Diese und weitere zahlreiche Publikationen stehen auch imInternet als Download zur Verfügung:www.edelstahl-rostfrei.de

• Edelstahl Rostfrei imBauwesen: Technischer Leitfaden, 4. Auflage 2000 (MB 875)

• Beizen von Edelstahl Rostfrei, 1. Auflage 1997 (MB 826)

• Die Verarbeitung von nichtro-stenden Duplex-Stählen, 1. Auflage 2000 (D 881)

• Edelstahl Rostfrei – Eigen-schaften, 2. Auflage 1997(MB 821)

• Erläuterung zur europäischenNorm DIN EN 10088 „Nichtro-stende Stähle“, 2. Auflage 2000(MB 834)

• Das Kleben von Stahl und Edel-stahl Rostfrei, 5. Auflage 1998(MB 382)

• Edelstahl Rostfrei: Oberflächenim Bauwesen, 1. Auflage 2000(D 960)

• Elektropolieren und Polierennichtrostender Stähle, 1. Auflage 1995 (MB 825)

• Die Reinigung von EdelstahlRostfrei, 1. Auflage 1995 (MB 824)

• Schweißen von Edelstahl Rost-frei, 3. Auflage 2000 (MB 823)

• Weichlöten von Edelstahl Rostfrei in der Klempnertechnik,1. Auflage 1998 (MB 836)

• Allgemeine bauaufsichtlicheZulassung Z-30.3-6 „Bauteileund Verbindungselemente ausnichtrostenden Stählen“ vom 3. August 1999 (Sonderdruck 862)

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Notizen

Informationsstelle Edelstahl RostfreiPostfach 10 220540013 Düsseldorf

www.edelstahl - rostfrei.de