Fachinformationen rund um's Schleifen von

Aluminium schleifen – weiches Metall, harte Anforderungen

Das Leichtmetall ist gekennzeichnet durch spezielle Eigenschaften bei spanender Bearbeitung. Auch wenn der Schliff von Aluminium prinzipiell wie bei allen anderen Metallen erfolgt, gilt es doch für optimale Schleifergebnisse bestimmte Bearbeitungsregeln einzuhalten und Schleiftechniken anzuwenden.

Schleiftechnische Eigenschaften von Aluminium

Verglichen mit anderen Metallen verfügt Aluminium über besondere Eigenschaften, die sich insbesondere auch bei spanenden Bearbeitungsprozessen wie dem Schleifen bemerkbar machen:

  • Reines Aluminium ist ein überaus weiches Leichtmetall, deswegen schmiert es entsprechend stark beim Schleifen. Das Zerspanungsverhalten kann je nach Legierung (z.B. Duraluminium) jedoch auch zäh, hart bzw. spröde sein. Der ausgeübte Schleifdruck ist dementsprechend der Werkstoff-Härte anzupassen.
  • Schleifen führt bei Aluminium schnell zu einer Verdichtung der Oberfläche, was sich positiv bei Feinbearbeitungen wie etwa dem Polieren auswirkt: So lässt sich relativ leicht eine Hochglanz-Oberfläche erzielen.
  • Das NE-Metall hat eine viermal so große Wärmeleitfähigkeit wie Metalle auf Eisenbasis, wodurch sich die beim Schleifen entstehende Wärme besser ableitet.
  • Aluminium bildet an der Oberfläche unter Einwirkung von Luft-Sauerstoff schnell eine Oxidationsschicht. Gerade diese lässt sich mittels Schleifen zwar effektiv entfernen, etwa wenn Aluminium-Bauteile geschweißt, geklebt oder lackiert werden sollen. Berücksichtigt werden muss dabei allerdings, dass sich innerhalb kurzer Zeit an der Luft eine neuerliche Oxidschicht ausbildet.

Praktische Schleiftipps für Aluminium

Prinzipiell funktioniert der Schliff von Aluminium wie bei allen anderen Metallen. Für ein gutes Schleifergebnis bei Aluminiumteilen ist jedoch Folgendes zu beachten:

  • Für einen hohen Abtrag erfolgt der grobe Schleifprozess anfangs mit einer 80er Körnung, die mit den folgenden Arbeitsschritten möglichst in 100er-Abstufungen jeweils verfeinert wird, um die Schleifspuren des vorhergehenden Schleifganges auszuschleifen. Unebenheiten lassen sich so gut ausgleichen. Mit einer 400er-Korngröße lässt sich z.B. eine Oxidschicht komplett abtragen, Polierschritte gelingen ab 800er-Körnung. Schnell wechselbare Klettscheiben wie z.B. die Hookit™ Schleifscheiben 245 von 3M für einen einfachen und schnellen Austausch des Schleifmittels bieten hier deutliche Vorteile, was die Arbeitseffizienz anbelangt. Sie besitzen ein vollkunstharzgebundenes Aluminiumoxid-Schleifkorn und lassen sich für die meisten Grob- sowie Zwischenschliffarbeiten einsetzen. Die so genannte FreCut™ Beschichtung unterbindet dabei das frühzeitige Zusetzen des Schleifscheibenbelages.
  • Ein Umstieg auf Nassschleifpapier sollte ab etwa Körnung 400 erfolgen.
  • Zum Beseitigen von tiefen Kratzern muss anfangs meist mit erhöhtem Druck gearbeitet werden.
  • Zum Entfernen von altem Lack auf Aluminium mit einer Grobschleifscheibe sollte man mit einer hohen Drehzahl des Schleifgerätes und nur mit mäßigem Druck arbeiten. Die Schleifscheibe sollte dabei den Lack lediglich leicht berühren. Mehr Druck beim Lackabschleifen bedeutet zwar ein schnelleres Vorankommen, kann aber auch zu unschönen Schleifspuren mit einer Grobschleifscheibe führen, die aufwendig manuell wieder ausgeschliffen werden müssen. Weniger Druck verschleißt zudem die Scheibe merklich weniger.

Tipp: Wer beim Schleifen von Aluminium über wenig Erfahrungen verfügt, nimmt sich vorher am besten eine rund DIN A4 große Test-Bearbeitungsfläche aus diesem Material. Hieran lässt sich ein kompletter Schleif- und Polierdurchgang leicht und unproblematisch durchspielen, ohne dass es zu Arbeitsfehlern und Schäden am Originalbauteil kommt.

Achtung: Beim Schleifen von Aluminium-Werkstücken dürfen keine Werkzeuge verwendet werden, die zuvor für das Schleifen von Stahlteilen, Kupfer oder anderen Schwermetallen eingesetzt wurden. Denn Fremd-Schleifrückstände, die so in das Aluminium eingearbeitet werden, können später zu Rostbildung bzw. Korrosion unter der Oxidschicht führen.

Aluminium mattieren (Satinieren)

Das Mattieren von Aluminium geschieht normalerweise, um eine besondere optische Wirkung zu erzielen. Dabei soll das beim Schleifen entstandene Strukturbild zwar beibehalten, die Oberfläche jedoch nachgeglättet werden, da sie nach der Bearbeitung mit dem Schleifkorn noch viel zu rau ist. Diese Rauigkeit muss also durch Folgearbeitsgänge in Schleifstrichrichtung beseitigt werden. Zu diesem Zweck werden vornehmlich Kunstfaservliese bzw. Vliesbänder vom Typ SC-BS aus der Scotch Brite-Serie verwendet.

Generell gibt es bei der Oberflächenbearbeitung meist konstruktiv vorgegebene Rautiefen (in μm), die einzuhalten sind (z.B. wegen Hygieneanforderungen in der Lebensmittelindustrie).

Die optimalen Schleifmittel für Aluminium:

Gerade für größere Flächen bietet sich vor allem die Nutzung eines Winkelschleifers mit entsprechenden Schleifscheiben an.

  • Um viel Aluminium abzutragen, größere Kratzer auszuschleifen oder Lack abzutragen, ist eine Grobschleifscheibe ab Körnung 80 perfekt geeignet. Doch der Umgang damit sollte mit Vorsicht erfolgen, schnell ist bei fehlerhafter Anwendung zu viel weggeschliffen und in der Folge bedeutet dies ein deutliches Mehr an Arbeit. Anders als Lack werden tiefe Kratzer besser mit reichlich Schleifdruck entfernt.

Profitipp: Es empfiehlt sich bei einem Schleifdurchgang mit gleicher Körnung, insbesondere bei einer Grobschleifscheibe, stets die gleiche Schleifrichtung beizubehalten. Gekreuztes Schleifen mit derselben Körnung sollte vermieden werden, weil sonst nicht erkennbar ist, ob der nächste Schleifdurchgang, der entgegen der vorangehenden Schleifrichtung erfolgt, den vorangegangenen Schliff vollständig überarbeitet hat.

  • Bei Fächerschleifscheiben oder -bürsten sind flexible Lamellen mit Schleifmitteln fächerförmig um die Werkzeugachse angeordnet. Diese Flexibilität sorgt für eine optimale Anpassung an die Werkstückkonturen. Fächerschleifscheiben eignen sich bei Aluminium u.a. für Feinschleifarbeiten von größeren Flächen, z.B. im Behälter- und Apparatebau an Bauteilen, die mit Radien versehen sind, zum Entgraten oder Verrunden von Kanten, Konturen, Durchbrüchen etc., Anfasen, schwer zugängliche Oberflächen, zum Verputzen  von Schweißnähten sowie als Vorstufe vor dem Hochglanzpolieren.

Vorteile:

  • Feines Schliffbild
  • Hervorragendes Finish
  • Vibrationsarm

Nachteile:

  • Geringe Abtragsleistung
  • Geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit

Am Markt sind beispielsweise Fächerschleifscheiben mit Cubitron™ Präzisionskeramikkorn (einheitliche Schleifkornform und -größe), wie die Fächerschleifscheibe 967A von 3M mit guter Zerspanleistung. Diese ist in konischer oder flacher Ausführung verfügbar.

  • Fiberscheiben, wie die verbreitete Cubitron™ Fiberscheibe 982C von 3M, ermöglichen schnelle Schleifprozesse mit guter Abtragsleistung bei gleichzeitig hoher Arbeitsgeschwindigkeit und langer Standzeit. Verfärbungen und Spannungsrisse am Material können hierbei vermieden werden.

Anwendung:

  • Entfernung von Anlauffarben
  • Abgestuftes Feinschleifen
  • Oberflächen aufrauen
  • Sekundärgrate entfernen
  • Satinieren / Mattieren
  • Polieren bis zum Hochglanz
  • Universelle Hochleistungsschleifbänder wie das 3M 984F mit präzisionsgeformtem Cubitron™ II Keramikkorn mit Körnung 36+, 60+, 80+ bieten optimale Schleifqualität für einen schweren Abtragsschliff oder das Anfasen. Einsatzbereiche finden sich im Behälterbau oder bei Aluminium-Gießereien.
  • Die Nutzung von Schleifpapier gilt als einfache und preiswerte Möglichkeit, um Aluminium zu bearbeiten, insbesondere wenn die Material-Abtragsmenge eher gering ist. So lassen sich Kanten auch mit Schleifpapier optimal entgraten oder runden.

Generell gilt aber: Schleif- und Poliermittel von hoher Qualität für optimale Schleifergebnisse bezieht man idealerweise vom Fachhandel.

Sicherheitshinweise beim Umgang mit Aluminium

Feiner Aluminiumstaub, der beim Bürsten, Schleifen sowie Polieren entsteht, kann sich beim Vorhandensein einer Zündquelle und bei einem passenden Mischungsverhältnis mit dem Luftsauerstoff entzünden und sogar in einer heftigen Reaktion explodieren. Bisweilen reicht dazu auch eine statische Entladung. Dies gilt besonders für Staubpartikel unter 500 µm. Tritt Aluminiumstaub zudem in Kontakt mit Wasser (z.B. in Nassbearbeitungsverfahren), kann dies zur Bildung von Wasserstoffgas führen, das mit dem Luftsauerstoff eine explosive Knallgasmischung ergibt.

Beachtung von Arbeitsschutz-Regeln:

Die BG-Regel 109-001 der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung e.V. (DGUV)

für das Schleifen, Bürsten sowie Polieren bei Aluminium gibt Arbeitsschutz-Hinweise zum Vermeiden von derartigen Staubbränden sowie Staubexplosionen. Die wesentlichen Empfehlungen lauten:

  • die Werkstück-Bearbeitung soll möglichst im Nassverfahren erfolgen
  • alle Zündquellen aus dem Bearbeitungsumfeld verbannen
  • eine gleichzeitige Bearbeitung von funkenreißenden Werkstoffen vermeiden
  • geeignete Schutzkleidung tragen sowie Feuerlöschausrüstung bereithalten.

Außerdem besteht beim Umgang mit potenziell toxischen Aluminiumpartikeln in lungengängiger Größe ein gewisses Risiko für chronische Lungenkrankheiten wie Aluminose (Aluminiumasthma) sowie für Krebsarten des zentralen Nervensystems. Daher wird die Benutzung von Atemschutz dringend empfohlen, um beim Schleifen keine feinen Aluminiumstäube einzuatmen.