Wie lässt sich prüfen, ob eine Superlegierungskomponente die Bearbeitungsqualität erfüllt?
Die Bewertung der Bearbeitungsqualität einer Superlegierungskomponente erfordert ein vielschichtiges Prüfverfahren, das weit über einfache Maßkontrollen hinausgeht. Angesichts der kritischen Anwendungen dieser Komponenten in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Energieerzeugung muss die Qualitätssicherung die geometrische Genauigkeit, Oberflächenintegrität, Materialeigenschaften und die Dokumentation verifizieren.
Umfassende Maß- und Geometrieprüfung
Die erste Bewertungsstufe besteht darin, sicherzustellen, dass die Komponente den Konstruktionsvorgaben entspricht. Dies erfolgt durch den Einsatz von Koordinatenmessmaschinen (CMM), um kritische Abmessungen, geometrische Toleranzen (Ebenheit, Rundheit, Konzentrizität) und Bezugsebenen zu überprüfen. Für komplexe Freiformflächen können Laserscans oder optische Vergleichssysteme eingesetzt werden. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Teil unmittelbar nach der Bearbeitung maßhaltig erscheinen kann, sich jedoch später aufgrund von Eigenspannungen verzieht. Ein entscheidender Indikator für gute Prozesskontrolle ist die Maßstabilität über die Zeit – weshalb eine Spannungsarmglühung oft ein unverzichtbarer Schritt im Prozess ist, insbesondere zwischen Schruppen und Schlichten.
Kritische Bewertung der Oberflächenintegrität
Bei Superlegierungen ist der Zustand der Oberfläche und der Suboberfläche genauso wichtig wie die Abmessungen. Die Prüfung muss Anzeichen von durch die Bearbeitung verursachten Schäden erkennen, die als Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse dienen könnten. Dazu gehören:
Oberflächenrauheit: Messung von Ra (Mittenrauwert) und Rz (mittlere Rauheitsspitze-Tal-Höhe), um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entsprechen. Eine zu raue Oberfläche durch eine falsche „As-Machined“-Oberfläche kann die Ermüdungslebensdauer drastisch reduzieren.
Mikrorisse und Risse: Einsatz von Farbeindringprüfung oder fluoreszierender Eindringprüfung (FPI), um oberflächennahe Defekte sichtbar zu machen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind.
Kaltverfestigung und weiße Schicht: Metallographische Schliffe und Ätzungen können eine kaltverfestigte Schicht oder eine spröde „weiße Schicht“ auf der Oberfläche sichtbar machen – beides ist schädlich. Dies ist ein entscheidender Faktor nach intensiven Bearbeitungsoperationen wie dem CNC-Schleifservice.
Grate und scharfe Kanten: Visuelle und taktile Prüfung auf Grate, die Spannungskonzentratoren darstellen. Ihre Abwesenheit weist auf einen gut optimierten Prozess und ein effektives Gleitschleifen und Entgraten hin.
Verifizierung des Materials und der metallurgischen Beschaffenheit
Es ist entscheidend sicherzustellen, dass der Bearbeitungsprozess das Grundmaterial nicht beeinträchtigt hat. Dazu gehören:
Materialzertifizierung: Überprüfung, dass die Rohmaterialqualität (z. B. Inconel 718) und die Chargennummer korrekt und rückverfolgbar sind.
Härteprüfung: Durchführung von Härtemessungen an festgelegten Stellen, um sicherzustellen, dass das Bauteil durch Bearbeitungswärme weder ungewollt gehärtet noch erweicht wurde.
Wärmebehandlungsverifizierung: Überprüfung der Zertifikate für alle nach der Bearbeitung durchgeführten Wärmebehandlungen, um sicherzustellen, dass sie nach den richtigen Spezifikationen (z. B. AMS 2750) durchgeführt wurden.
Funktions- und Dokumentationsprüfung
Der letzte Bewertungsschritt stellt sicher, dass das Teil funktionsfähig und vollständig dokumentiert ist. Dies umfasst die Überprüfung sämtlicher angewandter Oberflächenbehandlungen wie PVD-Beschichtung auf Haftung, Schichtdicke und Abdeckung. Ein umfassender One-Stop-Service-Anbieter liefert ein vollständiges Datenpaket, das Erstmusterprüfberichte (FAIR), Materialzertifikate, Wärmebehandlungszertifikate und NDT-Berichte umfasst – und somit vollständige Rückverfolgbarkeit vom Rohmaterial bis zum fertigen Teil gewährleistet. Dieses Maß an Dokumentation ist entscheidend für Komponenten, die im Rahmen von Kleinserienfertigung oder Serienfertigung für regulierte Branchen hergestellt werden.
