Die Oberflächenintegrität ist der Oberflächenzustand eines Werkstücks, nachdem es durch einen Herstellungsprozess modifiziert wurde. Der Begriff wurde 1964 von Michael Field und John F. Kahles geprägt.
Die Oberflächenintegrität eines Werkstücks oder Gegenstandes verändert die Materialeigenschaften. Die Konsequenzen von Änderungen der Oberflächenintegrität sind ein Konstruktionsproblem des Maschinenbaus, aber die Erhaltung dieser Eigenschaften ist eine Herstellungsüberlegung.
Die Oberflächenintegrität kann einen großen Einfluss auf die Teilefunktion haben. Beispielsweise kann Inconel 718 nach einem sanften Schleifen eine Ermüdungsgrenze von bis zu 540 MPa (78.000 psi) oder nach der Funkenerosionsbearbeitung (EDM) bis zu 150 MPa (22.000 psi) aufweisen.
Die Oberflächenintegrität hat zwei Aspekte: Topographieeigenschaften und Oberflächenschichtcharakteristika. Die Topographie besteht aus Oberflächenrauheit, Welligkeit, Formfehlern und Fehlern. Die Oberflächenschichtmerkmale, die sich durch die Verarbeitung ändern können, sind: plastische Verformung, Restspannungen, Risse, Härte, Überalterung, Phasenwechsel, Rekristallisation, intergranularer Angriff und Wasserstoffversprödung. Wenn ein traditionelles Herstellungsverfahren wie die Bearbeitung verwendet wird, wird die Oberflächenschicht lokal plastisch verformt.
Die Prozesse, die die Oberflächenintegrität beeinflussen, können bequem in drei Klassen unterteilt werden: traditionelle Prozesse, nicht traditionelle Prozesse und Endbearbeitungsbehandlungen. Herkömmliche Prozesse werden als Prozesse definiert, bei denen das Werkzeug die Werkstückoberfläche berührt. Zum Beispiel: Schleifen, Drehen und Bearbeiten. Diese Prozesse beschädigen die Oberflächenintegrität nur, wenn falsche Parameter wie stumpfe Werkzeuge, zu hohe Vorschubgeschwindigkeiten, falsches Kühlmittel oder Schmierung oder falsche Schleifscheibenhärte verwendet werden. Nichttraditionelle Prozesse sind Prozesse, bei denen das Werkzeug das Werkstück nicht berührt. Beispiele für diese Art von Verfahren umfassen Erodieren, elektrochemische Bearbeitung und chemisches Fräsen. Diese Prozesse erzeugen je nach Steuerung der Prozesse eine unterschiedliche Oberflächenintegrität. Beispielsweise können sie eine spannungsfreie Oberfläche, eine umgeschmolzene Oberfläche oder eine übermäßige Oberflächenrauheit hinterlassen. Endbehandlungen werden als Prozesse definiert, die Oberflächenbehandlungen negieren, die durch traditionelle und nicht traditionelle Prozesse vermittelt werden, oder die Oberflächenintegrität verbessern. Beispielsweise kann Druckrestspannung erhöht wird durch Peening oder Rollier oder die Umschmelzschicht durch elektrische Entladungsbearbeitung nach links über chemischem Fräsen entfernt werden.
Finishing-Behandlungen können die Werkstückoberfläche auf vielfältige Weise beeinflussen. Einige saubere und / oder Entfernen Defekte, wie Kratzer, Poren, Grate, Blitz oder Flecken. Andere Verfahren verbessern oder modifizieren das Erscheinungsbild der Oberfläche, indem sie die Glätte, Textur oder Farbe verbessern. Sie können auch die Korrosionsbeständigkeit, die Verschleißfestigkeit verbessern und / oder die Reibung verringern. Beschichtungen ist ein andere Art von Nachbehandlung, die verwendet werden kann, um die Platte ein teures oder seltenes Materials auf ein weniger teures Basismaterial.
Herstellungsprozesse haben fünf Hauptvariablen: das Werkstück, das Werkzeug, die Werkzeugmaschine, die Umgebung und Prozessvariablen. Alle diese Variablen können die Oberflächenintegrität des Werkstücks beeinflussen, indem sie Folgendes erzeugen:
