Was ist Oberflächenintegrität?
Die Oberflächenintegrität spiegelt die Eigenschaften eines Materials wider, nachdem es einem Herstellungsprozess oder einer Modifikation unterzogen wurde. Ingenieure und Produktdesigner planen Projekte häufig auf der Grundlage der bekannten Eigenschaften eines bestimmten Metalls. Diese Konstrukteure wissen beispielsweise, dass eine bestimmte Stahllegierung eine bestimmte Festigkeit oder Härte aufweist. Nachdem das Material geändert wurde, sind diese ursprünglichen Eigenschaften möglicherweise nicht mehr gültig, da viele Herstellungsprozesse zu einer dauerhaften Änderung des Materials führen. Mithilfe der Oberflächenintegrität können diese Personen bestimmen, wie sich ein Material unter bestimmten Bedingungen ändert und welche neuen Eigenschaften es im Vergleich zu seinen alten Eigenschaften aufweist.
Die Oberflächenintegrität eines Materials besteht aus zwei Grundkomponenten. Sie umfassen die Topographie und die inneren Oberflächenmerkmale des Produkts. Die Topografie spiegelt Änderungen an der Außenfläche eines Materials wider und umfasst beispielsweise Glätte, Unebenheiten oder Wellen, Lochfraß und Risse. Interne Merkmale wirken sich auf Änderungen direkt unter der Außenfläche aus, z. B. Verformungen und Änderungen der Festigkeit oder Härte. Sie enthalten keine inneren Veränderungen tief im Herzen eines Materials, sondern in der Schicht direkt unter der Oberfläche.
Letztendlich werden die meisten Herstellungsprozesse einen gewissen Einfluss auf die Oberflächenintegrität haben, obwohl dies nicht immer der Fall sein muss. Standard-Dreharbeiten wie Schleifen oder Fräsen beeinträchtigen die Oberflächenintegrität nicht, wenn sie ordnungsgemäß ausgeführt werden. Wenn diese Prozesse jedoch mit schlechten Techniken oder stumpfen Werkzeugen durchgeführt werden, können sie einen erheblichen Einfluss auf die Materialeigenschaften haben. Übermäßige Hitze, Kälte oder Geschwindigkeit oder Arbeit können ebenfalls zu erheblichen Veränderungen führen.
Invasivere Eingriffe wirken sich fast immer dauerhaft auf die Oberflächenintegrität aus. Sie können Elektrobehandlungen, wie z. B. Plattieren, das dem Metall eine dauerhafte Beschichtung verleiht, oder chemische Behandlungen umfassen. Nahezu jede chemische Behandlung sowie übermäßige Hitze können das Material auf molekularer Ebene verändern und zu irreversiblen Veränderungen seiner Struktur führen. Auch das Brünieren und andere Verformungen führen zu Veränderungen, insbesondere bei Kunststoffen.
Änderungen der Oberflächenintegrität können entweder positiv oder negativ sein. Negative Änderungen können dazu führen, dass das Material nicht mehr bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine Stahlsäule, die abgeschreckt werden muss, letztendlich zu spröde sein, um eine Struktur zu tragen. Positive Veränderungen sind solche, die dem Material das gewünschte Finish oder Aussehen verleihen, z. B. das Polieren, um ein raues Materialstück zu glätten. Positive Änderungen der Oberflächenintegrität schließen auch solche ein, die Eigenschaften wie Härte, Festigkeit oder Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessern.