01. Nov 2014

Bearbeitung von Edelstahl: Was gibt es zu beachten?

Beim Bearbeiten von Edelstahl sind unterschiedliche Aspekte je nach Art der Bearbeitung - vorrangig Schweißen und Schleifen - zu beachten. Das Thema Rost und Korrosion spielt eine überragende Rolle. Ein Mythos soll vorweg ausgeräumt werden: Edelstahl ist nicht zwangsläufig nicht rostender Stahl, auch kann Korrosion auf verschiedene Weise stattfinden (siehe unten).

 

Was ist Edelstahl?

 

Edelstahl ist besonders reiner Stahl. Die Reinheit bezieht sich nach EN 10020 auf die Eisenbegleiter Schwefel und Phosphor, deren Gesamtanteil maximal 0,025 % beträgt. Dennoch kann Edelstahl legiert oder unlegiert sein, also aus mehreren Elementen (legiert) oder nur aus Eisen (unlegiert) mit einem CO-Anteil unter 2,06 % bestehen. Dass Edelstahl deshalb zwangsläufig rostfrei ist, muss nicht zwingend sein, auch wenn es in der Praxis oft so anzutreffen ist und daher in den allgemeinen Sprachgebrauch übergegangen ist. Es gibt unlegierten und legierten Edelstahl in den unterschiedlichsten Sorten.

 

Edelstahlbearbeitung: Verschweißen von Edelstahlrohren

 

Edelstahl ist schwieriger zu verschweißen als andere Stahlsorten, besonders die Nähte gelingen oft nicht so gerade wie gewünscht. Das liegt wiederum an seiner Reinheit, denn ein höherer Phosphor- und Schwefelgehalt wie bei unedlem Stahl unterstützt zwangsläufig das Schweißen. Für das Schweißen von Edelstahl benötigen die Schweißer zusätzliches Formiergas und Edelstahlelektroden, die bevorzugten Schweißarten werden WIG, MIG, MAG und E-Schweißen sein.

Edelstahlrohr 42,4 x 2,0 mm

Um die Verbindung beim Schweißen fest zu gestalten und die Schweißnähte gerade aussehen zu lassen, müssen folgende Richtlinien beachtet werden:

  • Bei der Auswahl der Edelstahl-Schweißelektroden (erhältlich in Fachmärkten, auch online) ist das Edelstahl-Material zu beachten: V2A oder V4A.
  • Beim Gasschweißen ohne zusätzliches Material ist als zweites Gas das sogenannte Formiergas erforderlich. Es wird in das Edelstahlrohr geleitet und verhindert dort, dass die innere Naht verbrennt.
  • Das Edelstahlschweißen erzeugt viel Schlacke, die nach dem Abkühlen zu entfernen ist.
  • Professionelle Edelstahlschweißer beizen die Schweißnaht und entfernen hiermit Eisenreste aus der Oberfläche.

 

Dass beim Schweißen die üblichen Sicherheitsvorkehrungen zu beachten sind (Schutzbrille, Hand- und Sicherheitsschuhe), versteht sich von selbst.

 

Schleifen von Edelstählen

 

Neben der Wahl der richtigen Stahlsorte für einen bestimmten Verwendungszweck - also beispielsweise den Bau eines Geländers - ist dessen Oberflächenbearbeitung essenziell für die Güte des späteren Werkstückes. Mit einer exakten Oberflächenausführung halten die Anwender die Vorzugseigenschaften dieser Stahlsorte aufrecht. Das ist ein Grund für das Schleifen von Edelstählen, der andere findet sich in den optischen Vorzügen von geschliffenen Oberflächen aus Stahl. Dieses Schleifen erhöht auch die Korrosionsbeständigkeit: Je feiner Oberflächen geschliffen werden, desto höher fällt ihre Beständigkeit gegen Korrosion aus.

 

Voraussetzungen für das Schleifen von Edelstahl

 

Zunächst einmal sollten Anwender die werksseitige Oberflächenausführung so wählen, dass sie der später gewünschten Stahlfläche nahekommt. Das bezieht sich auf die Wärmebehandlung, Walzung und Beizung. Damit der Edelstahl korrosionsbeständig bleibt, muss er richtig transportiert und gelagert werden. Hierzu sind folgende Gesichtspunkte zu beachten:

 

  • Der Edelstahl darf mit anderen Stählen wie Walzstahl, Drahtseilen und Stahlbürsten nicht in Kontakt kommen.
  • Oberflächen- und Kantenbeschädigungen sind ebenso wie Scheuerstellen strikt zu vermeiden.
  • Edelstahl darf nicht in Bearbeitungsbereichen gelagert werden.

 

Beim Schleifen sind mehrere Parameter zu beachten.

geschliffener Edelstahlhandlauf

Diese beeinflussen die Optik und Rauigkeit der geschliffenen Oberfläche:

  • Bearbeitungsparameter der Schleifmaschine (Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit)
  • Einsatz von Ölen und Emulsionen
  • Qualität des Schleifmittels

 

Pauschalaussagen über die Wirkung des Schleifmittels auf die spätere Oberfläche sind aufgrund dieser Randbedingungen nicht möglich. Die Rauigkeitswerte (Ra) und die Grenzmuster müssen im Vorfeld festgelegt werden.

 

Korrosionsvorgänge beim Schleifen

Gerade beim Schleifen von Edelstahl erweist es sich, dass dieser durchaus korrodieren kann. Das geschieht vor allem beim Kontakt mit Normalstahl und anderen metallischen Werkstoffen, der schon beim Transport und der Lagerung vermieden werden soll (siehe oben). Beim Schleifen ist darauf ebenfalls zu achten, indem niemals ein Schleifwerkzeug erst auf Normalstahl und danach auf Edelstahl eingesetzt wird. Auch sind die Schleifstäube von allen Flächen stets gründlich zu entfernen. Die Edelstahloberflächen dürfen niemals mit glühenden Funkenfontänen in Kontakt kommen, auch müssen die Bearbeitungstemperaturen niedrig genug sein, um die Bildung von Chromcarbiden zu verhindern. Diese würden zu interkristalliner Korrosion führen. Wenn der Edelstahl beim Schleifen anläuft, wurde er zu heiß. Er kann aber nachbearbeitet werden, um die Passivschicht im Bearbeitungsbereich neu auszubilden. Das verhindert Lochkorrosion.

 

Kann Edelstahl rosten?

Nun noch einmal zurück zum Mythos vom nicht rostenden Edelstahl: Dieser enthält in bestimmten, als nicht rostend geltenden Sorten einen relativ hohen Anteil an Chrom und Nickel und kann dennoch bei falscher Behandlung rosten. Ab 10,5 % Cr-Gehalt gilt Edelstahl als nicht rostend, austenitische Edelstähle enthalten gar über 20 % Cr und über 8,0 % Ni und können dennoch bei falscher Bearbeitung und Handhabung sowie beim Vorliegen konstruktiver Mängel rosten. Der Edelstahl reagiert wie jeder Stahl mit Sauerstoff, es bildet sich eine Oxidschicht. Beim Normalstahl reagiert nun der Sauerstoff mit den Eisenatomen, es entsteht als poröse Oberfläche der Rost, der auch das Fortschreiten der Reaktion bis zum kompletten Verrosten zulässt. Beim nicht rostenden Edelstahl reagieren nicht die Sauerstoff- und die Eisenatome, sondern Sauerstoff und Chrom, der relativ hoch konzentriert vorliegt. Hierdurch entsteht eine dichte und gleichzeitig schützende Oxidschicht, die gegen die Umwelt träge reagiert und daher "Passivschicht" genannt wird. Ihre Ausbildung wird durch die Edelstahllegierung bestimmt. Korrosion entsteht beim Nichtbilden oder Zerstören der Passivschicht. Hohe Sauberkeit der Edelstahloberfläche sorgt für ihre Bildung, während Säuren und Laugen ihren Abtrag verursachen können, ein örtliches Durchbrechen die Lochkorrosion (Plitting) verursachen kann und drittens interkristalline Korrosion durch das wärmebedingte Ausscheiden von Chromcarbiden an den Korngrenzen auftreten kann, wenn unter hohen Temperaturen ein saures Medium hinzukommt. Auch eine Kontaktkorrosion ist beim Zusammentreffen mit anderen metallischen Werkstoffen möglich, das deshalb wie oben erwähnt zu vermeiden ist.




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