Ra und Rz
Die Oberflächenbeschaffenheit wird durch Kenngrößen beschrieben, die aus einem gemessenen Profil berechnet werden.
- Ra, der arithmetische Mittenrauwert, mittelt die Beträge der Profilabweichungen von der Mittellinie. Er ist robust und weit verbreitet, aber unempfindlich gegenüber einzelnen Spitzen und Riefen.
- Rz, die über Einzelmessstrecken gemittelte größte Profilhöhe, reagiert auf einzelne Spitzen und Täler und ist für Dichtflächen und Beschichtungen oft aussagekräftiger.
Zwischen Ra und Rz gibt es keine feste Umrechnung; das Verhältnis hängt vom Charakter der Oberfläche ab. Begriffe, Kenngrößen und Zeichnungsangabe regelt die Normenreihe ISO 21920, die ISO 4287, ISO 4288 und ISO 1302 ersetzt hat. In Nordamerika wird die Rauheit üblicherweise als Ra in Mikrozoll angegeben; 1 µm entspricht 39,37 µin.
Was die Gussoberfläche bestimmt
Die Gussoberfläche ist ein Abbild der ersten Schalenschicht, die ihrerseits das Wachs abbildet. Einflüsse sind die Oberfläche des Werkzeugs, Wachs und Spritzbedingungen, Feinheit und Benetzung des Frontschlickers, durchdringendes Besandungskorn, Reaktionen zwischen Metall und Schale bei hoher Temperatur und die Legierung selbst. Dickere Querschnitte, die länger heiß bleiben, sind tendenziell rauer als dünne Wände. Nachfolgendes Strahlen verändert die Struktur: Es entfernt Zunder und vereinheitlicht das Aussehen und kann die gemessene Rauheit je nach Strahlmittel erhöhen oder verringern.
Typische Oberflächenzustände
| Oberflächenzustand | Ra (µm) | Ra (µin) | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| Feinguss, Gusszustand (Stahl, typisch) | 1.6 – 6.3 | 63 – 250 | Abhängig von Legierung, Frontschicht, Wachsoberfläche und Wanddicke |
| Gestrahlt | 3.2 – 12.5 | 125 – 500 | Gleichmäßig matte Struktur; Wert abhängig vom Strahlmittel |
| Geschliffen (Anschnittbereich) | 1.6 – 6.3 | 63 – 250 | Nur örtlich; Rillenrichtung weicht von der Gussoberfläche ab |
| Gedreht oder gefräst | 0.8 – 3.2 | 32 – 125 | Funktions-, Dicht- und Lagerflächen |
| Feingeschliffen oder poliert | 0.1 – 0.8 | 4 – 32 | Nur wo Funktion oder Hygiene es erfordern |
Typische Richtwerte aus der allgemeinen Industriepraxis, keine Normwerte und keine zugesicherten Fertigungsspezifikationen. Die erreichbare Rauheit wird teilebezogen vereinbart, idealerweise mit Grenzmustern.
Oberflächenanforderungen angeben
- Kenngröße, Grenzwert und Geltungsbereich angeben; ein einziger globaler Rauheitswert für das gesamte Gussteil ist selten nötig und kann teuer sein.
- Funktionsflächen (Dichtung, Lagerung, Strömung, Hygiene) von allgemeinen Flächen unterscheiden.
- Bedenken, dass die Tastschnittmessung auf einer Gussstruktur von Messstelle und -richtung abhängt. Für Gussflächen ist der Vergleich mit vereinbarten Grenzmustern oder Tastvergleichsstücken üblich und oft aussagekräftiger.
- Den Lieferzustand der Oberfläche festlegen: gussroh, gestrahlt (mit welchem Strahlmittel), gebeizt und passiviert, poliert.
VDG P 690 enthält feingussspezifische Oberflächenklassen, auf die in Zeichnungen anstelle einzelner Rauheitswerte verwiesen werden kann.
Oberflächenunregelmäßigkeiten und visuelle Abnahme
Rauheit beschreibt die Struktur, nicht einzelne Unregelmäßigkeiten. Grübchen, positives Metall, kleine Einschlüsse, Anschnitt- und Trennabzeichnungen werden durch Sichtprüfung nach einem Abnahmestandard bewertet:
- ISO 19959:2020 legt Abnahmekriterien für die Sichtprüfung von Feingussstücken aus Stahl, Nickel- und Kobaltlegierungen fest.
- ASTM A997 ist die entsprechende ASTM-Praxis für Feinguss.
- MSS SP-55 und ASTM A802 sind bei Armaturen-, Pumpen- und allgemeinem Stahlguss verbreitet.
Abnahmestufe und Geltungsflächen sollten vor der Fertigung vereinbart werden. Ist keine Norm genannt, erfüllen freigegebene Grenzmuster denselben Zweck.
Die Oberfläche verbessern
Verlangt die Funktion eine feinere Oberfläche als gussroh, kommen Gleitschleifen, Bandschleifen und Polieren, Elektropolieren nichtrostender Stähle oder Zerspanung infrage. Jedes Verfahren verändert die Maße geringfügig, was bei der Tolerierung zu berücksichtigen ist; siehe Nachbearbeitung.