Fragen und Antworten rund um das Thema Ätztechnik

Welche Werkstoffe sind narbungsgeeignet?

Werkstoffauswahl und Wärmebehandlung spielen im Hinblick auf das spätere Narbergebnis
eine zentrale Rolle. Schon bei der Werkstoffbeschaffung muss sichergestellt werden, dass
ausschließlich narbungsgeeignete Stähle zum Einsatz kommen. Alle relevanten Werkzeug-
komponenten (Schieber, Einsätze u.v.m.) sollten aus dem gleichen Material gefertigt sein, 
um mögliche Risiken für den Narbausfall und den Glanzgrad zu vermeiden. 


Geeignete Werkstoffe sind: 

Kurzname Werkstoff-Nr. Eschmann Bezeichnung
40 CrMnNiMo 8-6-4 1.2738 EST ES Aktuell 1000
--- Sonderlegierung ES Aktuell 1200 *) Standard für Urmuster
40 CrMnMo 7 1.2311 EST ES Aktuell
--- Sonderlegierung ES Multiform SL
X37 CrMoV 5-1 1.2343 ESU *) eingeschränkt siehe unten ES Maximum 500
---- Sonderlegierung *) eingeschränkt siehe unten ES Primus SL
     
  • Bei Warmarbeitsstählen generell ESU (ElektroSchlackeUmgeschmolzen) Qualität verwenden.
    Bedingt  durch Einsatzhärte und Legierung ist ein abweichender Narbausfall und/oder
    Glanzgrad (u.a. abhängig von der Wärmeleitfähigkeit) im Vergleich zu konventionell ver-
    güteten Kunststoffformenstählen möglich! 
Sind auch NE Metalle ätzfähig?

Neben den legierten Stählen lassen sich auch die gängigsten NE-Metalle (z.B. Kupfer,
Aluminium, Messung oder Zink) und nicht legierten Stähle ätzen. Hier ist in der Regel
allerdings zu empfehlen, das gewünschte Ätzergebnis vorab auf einer Versuchsplatte
zu testen. Unter anderem kann bei diesen Werkstoffen ein rauerer Ätzgrund und/oder
ein insgesamt abweichender Narbausfall, bedingt durch die chemische Reaktion der
Säure mit dem Grundwerkstoff, auftreten. 


NE-Metalle sind nicht narbungssicher! 

Was sind Gefügezeilen oder –streifen?
Gefügestreifen aufgrund Kaltverfestigung!

Gefügeverfestigungen, Streifigkeit und Ähnliches 

Gefügeverfestigungen im zu narbenden Werkstoff entstehen häufig bei der Zerspanung
des Werkstückes. Durch mechanische Bearbeitung kann das Stahlgefüge stark verdichtet
werden, wodurch eine tendenziell höhere Oberflächenhärte entsteht. Bei der Narbung des
Werkstückes führt dies zu einem ungleichmäßigen Strukturbild im Gefüge (z.B. Narbtiefen-
abweichungen, Fleckigkeit, Streifigkeit u.s.w.).

Mögliche Ursachen

  • Stumpfe Fräser
  • Fehlerhaft geschliffene Drehmeißel
  • Mechanische Beschädigungen
    (z.B. unachtsamer Schlag auf die Formoberfläche bei Einsatzwechsel)
  • Beschädigungen durch unsachgemäße Handhabung von
    Spannvorrichtungen oder sonstigem Werkzeug

Ähnliche Fehlerbilde können entstehen bei unsachgemäßer Wärmebehandlung oder
aufgrund von physikalisch bedingten Seigerungen bei der Stahlherstellung.

Sind spezielle Polituren erforderlich?
Referenzbild

Polieren

Flächen, die mit einer Narbstruktur versehen werden sollen, müssen je nach Design
und Narbtiefe eine bestimmte Oberflächengüte (Politur) aufweisen.  

Anforderungen

  • Allgemein 320er Körnung, riefenfrei 
  • Feinstrukturen 400er Körnung, riefenfrei 
  • Erodierreste, Fräsriefen etc. komplett entfernen
  • Trennkanten müssen versatz- und gratfrei sein
  • Erhalt von Design- und Lichtkanten muss sichergestellt werden
  • Referenzfeld 50x50mm narbfähig poliert außerhalb der Trennebene vorsehen 

Narbung und Hochglanz? Hochglanzpolierte Flächen erfahren bereits durch Reinigung,
Lackauftrag und Bearbeitung der Narbstruktur geringe Beschädigungen (feinste Kratzer).
In der Regel sollten hochglanzpolierte Flächen nach dem Narben durch den Auftraggeber
nachpoliert werden. 

Sind auch Schweißungen möglich?

Schweißungen sollten generell durch einen Fachbetrieb durchgeführt und die
Narbungssicherheit geschweißter Bereiche zugesichert werden. Ausschlaggebend
für die Narbfähigkeit einer Schweißung ist, dass das Schweißgut ein in Zusammen-
setzung, Härte und Festigkeit dem Grundwerkstoff gleiches Gefügebild erreicht.

Dementsprechend müssen Schweißmethode, -werkstoff und eine erforderliche
Wärmebehandlung auf eine spätere Narbfähigkeit hin gewählt werden. 

 

Anforderungen falls geschweißt wird:

  • Ausreichende Vorarbeiten (u.a. Risse in U-Form aufschleifen etc.)
  • Richtige Wahl der Schweißelektrode 
  • Geeignete Wärmebehandlung zur Vermeidung von Aufhärtungen und
    Spannungsrissen 
  • Siehe auch: technischer Katalog Eschmann Stahl GmbH & Co. KG Seite 38 

ACHTUNG! Auch bei fachgerecht ausgeführter Schweißung können Abweichungen 

in Glanzgrad und Narbtiefe am fertigen Produkt nicht ausgeschlossen werden! 

Was ist für Entformschrägen zu berücksichtigen?

Die min. Entformschrägen zur Entformung von 100% Narbtiefe werden je
Struktur angegeben. 

Als Faustregel gilt:

Pro 1° Konizität können maximal 0,02 mm Narbtiefe entformt werden.

Kunststoffeigenschaften (z.B. schwer entflammbar, glasfaserverstärkt u.v.m.);
Materialschwindung, Wandstärken, Werkzeugaufbau und -kontur (z.B. Kühlung,
Anguss, Schieber u.v.m.) sowie Fertigungsparameter im Spritzgussbetrieb können
diesen Wert beeinflussen.

So kann zum Beispiel in Bereichen mit zu erwartender Kernaufschwindung das
dreifache des Konizitätsrichtwertes zur Entformung der vollen Narbtiefe erforderlich
werden. 

Für eine formteilgerechte Werkzeugauslegung ist zu berücksichtigen: 

  • die mindest Entformschräge für die Struktur (lt. Angaben des Narbbetriebes)
  • materialbedingte Zugaben (z.B. für PC-ABS, ABS, PP-Compound u.v.m.)
  • werkzeugbedingte Zugaben  (z.B. Kernschwindung, Wandstärkenunterschiede,
    GID Bereiche etc.) 

Eine Reduzierung der Narbtiefe ist möglich und muss mit dem Endverwender im
Einzelfall abgestimmt werden!!  

Was versteht man unter Ziehspuren?

Ziehspuren sind Deformationen des Kunststoffes in Entformrichtung des Artikels und
werden häufig auch als „Weißbruch“ bezeichnet. Ursachen hierfür können z.B. Wand-
stärkenunterschiede, hoher Nachdruck, nicht ausreichende Freischwindung des Artikels,
Materialeigenschaften des verwendeten Kunststoffes u.v.m. sein. Eine Optimierung von
Ziehspuren über die genarbte Fläche ist durch Verringerung der Narbtiefe zwar möglich,  
dies muss allerdings mit dem Endverwender im Detail abgestimmt werden, da sich hierdurch
die Narbanmutung verändern wird. 

Zu beachten ist:

Auch bei ausreichender Entformschräge sowie reduzierter Narbtiefe kann das Auftreten von
Ziehspuren nicht generell ausgeschlossen werden! 

Was bedeutet "über Trennung" narben?

Für Artikel, in denen Narbungen im Hauptsichtbereich liegen, sind Freistellungen an
Schieber- und/oder Einsatztrennungen häufig nicht zulässig. Werkzeuglosteile werden
hier im Zusammenbau, also über Trennungen, genarbt.

Dazu ist zu berücksichtigen, dass: 

  • Trennungen vor dem Ätzen versatz- und gratfrei sein müssen
  • Einsätze/Schieber versatzfrei auf der Kavität fixierbar sind (Montagehilfsmittel
    sind kundenseitig beizustellen oder der Verbau, z.B. bei Großwerkzeugen, durch
    Werkzeugbauer zu unterstützen)
  • alle Narbbereiche auch bei Fixierung von Losteilen einsehbar und zugänglich
    bleiben
  • scharfkantige Trennungen („Messerkanten/Dach“) vermieden werden  um durch
    Materialabtrag bedingte  Schäden beim Ätzen zu vermeiden ansonsten: Laufzeitrisiko 

Lage und Verlauf von Trennungen sind generell mit dem Endverwender abzustimmen. 

Sofern Losteile nicht im Zusammenbau narbfähig sind (z.B. aufgrund mangelhafter
Zugänglichkeit, Gratneigung etc.) können Freistellungen vereinbart werden.

ACHTUNG! Freistellungen werden zur Vermeidung von Entformproblemen komplett mit
geätzt und sind nicht als Trennkantenschutz vorgesehen. Eine teilweise Ätzung ist möglich
und im Bedarfsfall abzustimmen. 

Was passiert mit Tuschierflächen?

Anriss mechanisch (CNC)

Werkzeug mit Anriss
Schützen der Tuschierfläche mit säurebeständigem Lack
Geätztes Werkzeug mit freigestellter Tuschierfläche

Alle nicht sichtbaren Tuschierflächen müssen vor Anlieferung zum Narben
kundenseitig angerissen werden. Anrisse müssen per CNC oder mittels
Tuschierpresse angefertigt werden. Anrisse nach Musterteil sind u.a.
aufgrund der Materialschwindung, manueller Handhabung etc. zu ungenau
und können „worst case“ zu Gratbildung und/oder unakzeptablen Freizonen
führen.

Tuschierflächen (nicht Trennkanten) werden generell mit ungeätzten Freizonen
bis zu 1mm versehen. Abhängig von Lage und Entformschrägen müssen Freizonen
/-stellungen kundenseitig angefast werden um ein Abscheren der Narbung beim
Entformen zu vermeiden. 

Beispiele für mangelhafte Anrisse

Was ist unter Glanzgrad zu verstehen?
*) Bildquelle: BYK Gardner

„Glanz ist ein visuelle Wahrnehmung, die bei der Betrachtung von Oberflächen entsteht.
Die Glanzwahrnehmung ist umso ausgeprägter, je gerichteter das Licht reflektiert wird“. 

Von rauen – also auch geätzten – Oberflächen wird das Licht nicht nur in die Haupt-
reflexionsrichtung, sondern auch diffus in andere Richtungen reflektiert. Dadurch ist die
Abbildegenauigkeit der Oberfläche vermindert: ein reflektiertes Objekt wird nicht mehr
brillant, sondern verschwommen abgebildet. Je gleichmäßiger das Licht in den Raum
gestreut wird, um so geringer ist die Intensität der gerichteten Komponente und um
so matter ist die Oberfläche. 

Glanzgrad wird bestimmt durch: 

  • Rauheit der Oberfläche
  • Abbildegenauigkeit des Kunststoffes  
  • Werkzeugwandtemperatur  
  • Kunststoff und –verarbeitungsparameter
  • Wandstärken
  • Messwinkel (mittlerer/matter Glanz bei 60° - 85° Reflexionswinkel)
  • Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Stahles u.v.m. 

Glanzgrad kann prozesssicher nur auf ebenen Flächen gemessen werden. Ein spezifischer
Glanzgrad für den Artikel kann nicht garantiert werden. 

Wie müssen Werkzeuge angeliefert werden?

Siehe Warenverkehrsflyer Eschmann Textures International GmbH