Verursacht Harteloxal Typ III Maßänderungen an Bauteilen?

Verständnis der Maßänderungen beim Harteloxieren

Ja, das Harteloxieren nach Typ III verursacht messbare Maßänderungen an Aluminiumbauteilen. Dies muss bereits in der Konstruktions- und Fertigungsphase berücksichtigt werden. Während des Harteloxierens wächst die Oxidschicht sowohl nach außen als auch nach innen in das Grundmaterial hinein, was zu einer Nettovergrößerung der Bauteilabmessungen führt. Bei Präzisionskomponenten müssen diese Änderungen eingeplant und durch geeignete Bearbeitungszugaben kompensiert werden, damit die Endmaße den Spezifikationen entsprechen.

Fertigungsrelevante Überlegungen

Die maßliche Auswirkung des Harteloxierens ist vorhersehbar und kann durch geeignete Fertigungsplanung kontrolliert werden:

• Kontrolliertes Oxidwachstum: Der Eloxalprozess wandelt Aluminium elektrochemisch in Aluminiumoxid um, welches etwa das doppelte Volumen des ursprünglichen Metalls einnimmt. Dadurch entstehen die typischen Maßänderungen.

• Vorhersehbare Dickenrelation: Da Typ-III-Schichten üblicherweise 25–100 μm betragen, verteilt sich das Wachstum ungefähr zu gleichen Teilen nach außen und nach innen.

• Vorbearbeitung im CNC-Prozess: Erfahrene Hersteller unterlegen kritische Maße leicht, um das zu erwartende Oxidwachstum nach dem CNC-Bearbeiten auszugleichen.

• Herausforderungen bei komplexen Geometrien: Unebene Flächen, tiefe Taschen oder scharfe Innenradien erhalten oft unterschiedlich dicke Oxidschichten. Eine geeignete Aufhängung und Prozessführung sowie ggf. selektive Nachbearbeitung minimieren diese Effekte.

• Nachbearbeitung nach dem Eloxieren: Für extrem enge Toleranzen können selektives Nachschleifen oder Reiben oder auch Sandstrahlen eingesetzt werden.

Materialabhängiges Verhalten

Verschiedene Aluminiumlegierungen reagieren unterschiedlich auf das Harteloxieren:

• Einfluss der Legierung: Zusammensetzungen wie bei A360 oder A380 beeinflussen Oxidwachstum und Dickenverteilung aufgrund verschiedener Silizium- und Kupfergehalte.

• Aushärtbare Legierungen: Legierungen hoher Reinheit wie A356 liefern meist gleichmäßigere und besser kontrollierbare Oxidschichten.

• Einfluss der Oberflächenvorbereitung: Oberflächen, die mittels Trowalisieren oder Polieren vorbereitet werden, beeinflussen die Gleichmäßigkeit der anodisierten Schicht.

Anwendungsspezifisches Toleranzmanagement

Je nach Industrie variieren die Strategien zum Umgang mit Maßänderungen:

• Hochverschleiß-Bauteile: Bei Komponenten wie jenen in Bosch Elektrowerkzeugen wird die Maßänderung bewusst eingeplant, da die Vorteile der hohen Oberflächenhärte überwiegen.

• Präzisionskomponenten: In Branchen wie Computerhardware – z. B. Aorus Zubehör – müssen Entwickler klar definieren, welche Maße kritisch sind und exakte Kompensation erfordern.

• Automobilindustrie: Bei Automobilkomponenten erfolgt die Maßplanung eng abgestimmt zwischen Design- und Fertigungsteams, dokumentiert in vollständigen Konstruktionsspezifikationen.

Quantifizierung der Maßänderungen

Die maßlichen Auswirkungen des Harteloxierens folgen klaren Regeln:

• Grundregel: Eine 25 µm (0,001") starke Harteloxalschicht erzeugt etwa 12–13 µm (0,0005") Maßzunahme je Oberfläche.

• Toleranzen: Typische Schichtdickentoleranzen liegen bei ±5–10 %, was sich direkt auf Maßänderungen auswirkt.

• Merkmalsabhängige Effekte: Innendurchmesser verkleinern sich um ungefähr die Schichtdicke, während Außendurchmesser entsprechend zunehmen. Gewinde benötigen besondere Kompensation.