Schleifen und Polieren – Oberflächenfeinbearbeitung bei Schmuck

Schleifen und Polieren gehören zu den finalen Tätigkeiten bei der Herstellung eins Schmuckstücks.

Die Feinbearbeitung der Oberfläche eine Schmuckstücks umfasst die abschließenden Techniken, die dem Schmuckstück die gewünschten Oberflächeneigenschaften geben soll, ohne die grundsätzliche Form zu verändern. Hierzu zählen das Beschichten und Färben durch galvanische Vorgänge, das Strukturieren durch z.B. Mattieren oder Diamantieren, aber auch das Glätten durch Schleifen und Polieren.

Beim Schleifen und Polieren wird das Aussehen (z.B. Glanz) und das physikalische Profil der Oberfläche (Rauheit) dahingehend verändert, dass die Oberfläche geglättet wird. Dies kann mit Hilfe von Maschinen oder von Hand geschehen. Je nach Art und Anzahl der gewählten Verfahren führt das Glätten zu einer hochglänzenden oder zu einer gleichmäßig matten Oberfläche. Das Schleifen und Polieren findet in der Regel auch vor den oben erwähnten Techniken (Beschichten, Färben, Mattieren etc.) Anwendung.

Das Schleifen wird nach Din 8589, Teil 11 dem Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide zugeordnet. (Bekanntere spanende Techniken sind das Sägen und Feilen, da auch bei diesen Prozessen Späne entstehen). Das Polieren kommt in den Normen als eigene Gruppe von Techniken einerseits nicht vor, andererseits gibt es zahlreiche Verfahren (z.B. Polieren am Poliermotor), bei denen Glanz ebenfalls durch die Bearbeitung mit kleinen Körnchen (Polierpasten) entsteht und die daher auch in die genannten Normen direkt oder indirekt eingegliedert werden müssten. Moderne Gefügeuntersuchungen haben aber gezeigt, dass beim Polieren von Metallen nicht der spanende (abtragende) Porzeß den wesentlichen Wirkfaktor darstellt, sondern, dass der Glanz zum größten Teil durch Gefügeveränderungen in der obersten Schicht eines Werkstoffs entsteht. Es findet ein mikroskopischer Umformungsprozess statt.

Das Schleifen

Schleifen und verwandte Verfahren sorgen für ein geringes Abtrennen von kleinsten

Schleifen – schematische Darstellung

Spänen. In den Schleifmitteln enthaltene kleine Körner, die geometrisch ungleiche Schneidkeile aufweisen, tragen die Spitzen der Oberfläche ab. Stellt man sich die zu schleifende Oberfläche, stark vergrößert als Gebirge vor, so werden die Spitzen der Berge beim Schleifen abgetragen. Die hierfür verwendeten Schleifmittelkörner sind eher grob und scharfkantig. Sie müssen zwangsläufig härter sein als das zu bearbeitende Werkstück. Auch muss ihr Schmelzpunkt über dem des Werkstoffs liegen. Ziel des Schleifens ist einerseits die Verringerung der sogenannten Rautiefe (Unterschied zwischen höchstem und tiefsten Punkt der Oberfläche) als Vorbereitung für ein anschließendes Polieren, als auch eine bessere Maß- und Formgenauigkeit.

Das Polieren

Polieren ist ein Sammelbegriff für all die Feinbearbeitungen der Oberfläche, bei denen die Spanbildung (also das Abtragen der Oberfläche) ein untergeordnete Rolle spielen. Es findet in erster Linie ein Umformung im Mikrobereich unter thermischem Einfluss statt. Die Erhebungen der Oberfläche werden infolge des wirkenden Druckes und durch Mitwirkung der entstehenden Reibungswärme in die Vertiefungen gedrückt. Es gibt sogar Untersuchungen, nach denen behauptet wird, dass die oberste Schicht durch die Reibungswärme geschmolzen wird und danach sehr schnell erstarrt, ohne dass es zur typischen metallischen Gitterbildung kommt.

Es findet also in erster Linie eine Umformung und kein spanendes Trennen wie beim

Polieren, schematische Darstellung

Schleifen statt.

Die Körner der Poliermittel sind demnach sehr fein und rundlich ohne scharfe Kanten. Sie können auch weicher sein als der zu bearbeitende Werkstoff und ihr Schmelzpunkt kann unter dem des zu bearbeitenden Werkstoffs liegen. Das Bearbeitungsziel ist vorrangig ein hoher Glanz. Es kann bei einer schlechten Politur auch sein, dass sich die Formgenauigkeit verschlechtert. Dies geschieht beispielsweise, wenn man beim Polieren scharfe Kanten beim Polieren abrundet. Eine Politur kann zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit führen, da die Oberfläche verdichtet und das Metallgefüge verändert wird.

Sogar bei Stoffen, wie Edelsteinen, Gläsern, Hölzern und vielen Kunststoffen liegt bei der Politur eine Umformung der Oberfläche zugrunde. Bei diesen Stoffen erfolgt die Umformung aber in submikroskopischen sehr dünne Zonen, der sogenannten Beilpy-Schicht. Hierbei werden nur wenige Atome verschoben, ohne dass sich Risse bilden.

Beim Schleifen und Polieren vollziehen sich also recht unterschiedliche Prozesse, die ich hoffentlich ein wenig verdeutlichen konnte. Aber dennoch gehören das Schleifen und Polieren beim Arbeitsablauf in einer Goldschmiede eng zusammen. Nur eine zuvor gut geschliffene Oberfläche kann auch annähernd perfekt poliert werden, was gar nicht so einfach ist.

Schleifen und Polieren, Zusammengefasst:

• Schleifen – eine maschinelle oder handwerkliche spanende Bearbeitung durch Körnchen mit geometrisch unbestimmter Schneidenform. Sie trennen feine Späne von der Oberfläche ab.Im Schmuckbereich wird das Schleifen in erster Linie zum Glätten eingesetzt, als Vorstufe zum Polieren oder gleich zur Erzeugung einer endgültigen matten Oberfläche.
• Polieren – ein ungenormter Sammelbegriff für eine Vielzahl von Fertigungstechniken, die zu einer hochglänzenden Oberfläche führen. In erster Linie beruht dieser Effekt auf dem Verformen der oberen Werkstoffschicht. Durch kleine gerundete Poliermittelkörner werden Unebenheiten weitgehend ohne Materialabtrag in die „Täler“ der Oberfläche gedrückt.