Was ist der Vorteil von Sol-Gel (SG)-Schleifkörnern?
Sol-Gel -Schleifkörner sind nicht einfach nur „hochwertigeres Schmelzkorund“, sondern mikrostrukturierte Keramiken, deren Struktur während des Sol-Gel-Herstellungsprozesses im Nanometerbereich gestaltet wird.
Die wichtigsten Vorteile, die Anwender in der Produktion oder im praktischen Einsatz feststellen, sind allesamt direkte Folgen dieser gezielt entwickelten Mikrostruktur:
1. Selbstschärfen = längere Lebensdauer und höherer Materialabtrag
Die SG-Kristallite (≈ 0,1–0,5 µm) sind um ein bis zwei Größenordnungen kleiner als die in geschmolzenem Al₂O₃. Beim Bruch eines Korns erfolgt dieser entlang der submikronen Kristallitgrenzen, wodurch neue, scharfe Schneidkanten anstelle breiter, abgenutzter Flächen entstehen. Die Scheibe bleibt daher scharf und verglast nicht, sodass das G-Verhältnis (Materialabtrag / Scheibenverschleiß) 3–10-mal höher sein kann als bei geschmolzenem Aluminiumoxid.
2. Gleichzeitig höhere Härte und Bruchzähigkeit
Dichtes, nanokristallines α-Al₂O₃ mit zusätzlich eingebrachten zweiten Phasen (z. B. MgO, Y₂O₃, ZrO₂) ergibt SG-Körner mit einer Härte von ≈ 21–23 GPa (Knoop) und einer KIC von ≈ 4–5 MPa·m½, im Vergleich zu ~19 GPa und ~3 MPa·m½ für weißes, geschmolzenes Al₂O₃. Das Korn kann daher hochharte Stähle (>60 HRC), Nickelbasis-Superlegierungen oder thermisch gespritzte Beschichtungen ohne Makrobruch schneiden.
3. Geringere spezifische Schleifenergie → weniger Verbrennungen, Weißschichtbildung und Eigenspannungen
Da die Körnung scharf bleibt, werden Reibungs- und Pflugphasen reduziert. Die spezifische Energie sinkt typischerweise um 15–30 %, wodurch die Werkstückoberflächentemperaturen niedriger sind und metallurgische Schäden (Wiederhärtungsbrand, Zugeigenspannungen) stark verringert werden – was oft einen zusätzlichen Nachbearbeitungsschritt überflüssig macht.
4. Kühlere Schnitttemperaturen ermöglichen höhere Materialabtragsraten
Beim Kriech- oder Hochgeschwindigkeitsschleifen ist der limitierende Faktor üblicherweise das Durchbrennen. SG-Schleifscheiben können mit der 2- bis 4-fachen Vorschubgeschwindigkeit bzw. Drehzahl herkömmlicher Schleifscheiben betrieben werden, bevor es zum Durchbrennen kommt. Die Schnittzykluszeit verkürzt sich um 30–70 %.
5. Gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit und Maßgenauigkeit
Da die Schleifscheibe nicht verglast oder sich zusetzt, bleiben Ra und die Maßstreuung über lange Produktionsläufe stabil (eine Verbesserung des Cpk-Werts um 0,3–0,5 ist beim Schleifen von Nockenwellen oder Lagerringen im Automobilbereich üblich).
6. Reduzierte Häufigkeit des Polierens und geringerer Radverbrauch
Die Abrichtintervalle sind typischerweise 5–10-mal länger; beim Schleifen von Turbinenschaufeln aus Superlegierungen kann dies bedeuten, dass man pro Schicht eine Schleifscheibe statt einer pro Stunde benötigt.
7. Saubereres Werkstück und sauberere Umgebung
Geringerer Schleifscheibenverschleiß → weniger metallische Einschlüsse im Schleifstaub; niedrigere Schleiftemperatur → reduzierter Oxidationsgeruch und Rauch; längere Standzeit der Schleifscheibe → weniger verbrauchter Schleifmittelabfall.
SG-Schleifkörner ermöglichen eine deutlich längere Standzeit der Schleifscheibe bei gleicher Abtragsrate. Gleichzeitig bieten sie eine wesentlich höhere Abtragsrate, bevor thermische Schäden auftreten. Schleifmittel aus SG-Schleifkörnern und -Pulver verbessern die Teilequalität und reduzieren die Abricht- und Stillstandszeiten.
