Polieren von Formenstahl: Was die Oberflächengüte entscheidet, bevor der Polierer beginnt

Polierbarkeit ist eine Werkstoffeigenschaft

Wenn eine Kavität keinen Hochglanz annimmt, liegt der Fehler meist im Stahl, nicht beim Polierer. Die entscheidenden Faktoren, ungefähr in der Reihenfolge ihrer Bedeutung:

1. Reinheit — nichtmetallische Einschlüsse (Sulfide, Oxide, Silikate) sind die primäre Begrenzung. Unter dem Polierabrasiv reißen Einschlüsse entweder heraus und hinterlassen Löcher, oder sie stehen vor und hinterlassen Kometenschweife. Stähle für Hochglanzarbeiten werden mit hoher Reinheit hergestellt — ESU-Güten (elektroschlackeumgeschmolzen) wie 1.2083 ESR oder hochwertige P20-Varianten existieren gerade deshalb, um Einschlüsse zu verkleinern und zu verteilen.
2. Härte und ihre Gleichmäßigkeit — weicherer Stahl poliert langsam und schmiert; wichtiger noch ist, dass Härteunterschiede über die Oberfläche (weiche Stellen, entkohlte Haut, gemischtes Gefüge) unterschiedlich schnell polieren und einen welligen, ungleichmäßigen Glanz erzeugen. Durchgehärtete oder hochwertige vorgehärtete Stähle mit gleichmäßiger Härte nehmen die gleichmäßigste Oberflächengüte an.
3. Gefüge — ein feines, gleichmäßiges martensitisches Gefüge poliert am besten. Zeiligkeit, grobe Karbide (wie in kohlenstoffreichen Kaltarbeitsstählen wie D2) und Restaustenit zeichnen sich bei hohen Oberflächengüten durch; D2 lässt sich gut polieren, aber niemals so leicht wie ein reiner martensitischer rostfreier Stahl.

Die SPI-Skala für Oberflächengüten

Die Kunststoffindustrie bewertet Kavitätenoberflächen nach der SPI-Skala (Society of the Plastics Industry):

Klasse	Beschreibung	Typischer Weg
A	Spiegel / optisch	Diamantpolitur bis #3,000+ Korn-Äquivalent; Linsenqualität (A-1) verlangt die reinsten Stähle
B	Hochglanz, nahezu Spiegel	Feine Körnungspapiere bis etwa #600–800
C	Mittlerer Glanz	Steine und Papiere im Bereich #320–600
D	Matt / texturiert	Trockenstrahlen (Glasperlen, Aluminiumoxid)

Jede Klasse unterteilt sich weiter (A-1, A-2, A-3...). Die praktische Lehre: Legen Sie die Oberflächengüte bei der Wahl des Stahls fest, nicht nach der Zerspanung. SPI A-1 von einem schwefelhaltigen, gut zerspanbaren Stahl (1.2312) oder einem stark zeiligen Block zu verlangen, heißt das Unmögliche zu verlangen — die Einschlüsse begrenzen das Ergebnis unabhängig vom Arbeitsaufwand.

Orangenhaut: Ursachen

Orangenhaut — eine genarbte, dellenartige Textur, die auftritt, wenn sich das Polieren dem Hochglanz nähert — hat mehrere unterschiedliche Ursachen, die unterschiedliche Reaktionen erfordern:

• Überpolieren von weichem oder inhomogenem Stahl: Längeres Bearbeiten einer Oberfläche mit harten und weichen Gefügebereichen trägt diese unterschiedlich schnell ab. Die Abhilfe liegt vorgelagert (besserer Stahl), nicht in mehr Polieren.
• Zu viel Druck oder Wärme mit weichen Polierscheiben, was die Oberfläche eher zieht als schneidet.
• Polieren einer Oberfläche, deren vorherige Zerspanungs-/Erodierschicht nicht vollständig entfernt wurde — die geschädigte Haut reagiert ungleichmäßig. Jeder Polierschritt muss die Kratzer des vorherigen Schritts vollständig beseitigen, bevor er feiner wird; das Überspringen von Körnungen ist der häufigste Arbeitsfehler.

Praktische Reihenfolge

Arbeiten Sie sich in Reihenfolge durch Steine und Papiere, reinigen Sie zwischen den Schritten, damit grobe Partikel niemals eine feine Stufe verunreinigen; polieren Sie in wechselnden Richtungen, damit Kratzer der vorherigen Körnung sichtbar sind, bis sie verschwunden sind; und vereinbaren Sie den Standard für die Oberflächengüte — SPI-Klasse und eine Vergleichsplakette — vor Beginn der Arbeit, denn „Hochglanz“ ohne Klasse ist ein Streit, der nur darauf wartet zu entstehen.