Kantenschleifen und Fase: Die Kante entscheidet, wie lange die Teilscheibe hält

Glas versagt selten, weil es „nicht hart genug“ ist; die meisten Brüche beginnen an winzigen Rissen an der Kante. Der Artikel erklärt mit der Spannungskonzentration an der Rissspitze, warum Kantenmikrorisse gefährlich sind, warum sie langsam wachsen, was Kantenschleifen und Anfasen bewirken und wie man die Kantenqualität einer Teilscheibe prüft.

Eine Glas-Teilscheibe verlässt das Werk mit allen Tests bestanden und reißt nach einiger Zeit im Drehgeber. Öffnet man ihn, beginnt der Riss oft am Außenkreis oder an der Innenlochkante. Glas selbst ist nicht spröde – spröde sind die unsichtbaren Mikrorisse an seiner Kante.

Warum Glas von der Kante her versagt

Glas hält Druck weit besser als Zug. Unter Zug wirkt ein feiner Oberflächenriss wie ein „Verstärker“: Die Spannung an der Spitze ist viel höher als in der Umgebung. Die Bruchmechanik beschreibt das mit dem Spannungsintensitätsfaktor:

K ∝ σ × √a (σ Zugspannung, a Risstiefe)

Überschreitet K den kritischen Wert des Werkstoffs, läuft der Riss durch die ganze Platte. Aus dieser Beziehung: Wird die Risstiefe 4-mal so groß, sinkt die ertragbare Zugspannung auf die Hälfte.

Nach dem Schneiden ist die Kante genau dort, wo Risse am häufigsten und tiefsten sind: Der Laserschnitt hat eine Wärmeeinflusszone; mechanische Bearbeitung hinterlässt Ausbrüche und Kratzer. Die Festigkeit eines Glasteils wird also weitgehend von der Kante bestimmt.

Risse wachsen langsam

Schlimmer noch: Ein Riss muss nicht sofort durchreißen – er kann „langsam wachsen“. Steht Glas unter Zug und in Kontakt mit Luftfeuchtigkeit, treibt Spannungsrisskorrosion an der Spitze den Riss schrittweise voran. Eine Teilscheibe im Betrieb wird wiederholt belastet: Einspannung und Kleberschwund bei der Montage, Temperaturwechsel beim Ein- und Ausschalten, Maschinenvibration. Jeder Zugzyklus verlängert einen tiefen Riss ein Stück; je tiefer, desto schneller, bis ein Zyklus die kritische Tiefe erreicht und er reißt (siehe Abb. 1 links).

Flache Risse haben geringe Spitzenspannung unterhalb der Wachstumsschwelle und bewegen sich kaum (siehe Abb. 1 rechts). Darin liegt der Sinn des Kantenschleifens: nicht die Kante „hübsch“ zu machen, sondern tiefe Risse zu entfernen.

Was Kantenschleifen und Anfasen tun

• Kantenschleifen: Eine Schleifscheibe nimmt die geschädigte Schicht der Schnittfläche ab; tiefe Mikrorisse gehen mit, es bleiben nur flache, gleichmäßige Schleifspuren.
• Anfasen: Die scharfe rechte Kante wird zu einer kleinen Schräge oder Rundung geschliffen (siehe Abb. 2). Spitze Ecken splittern beim Handling und bei der Montage am ehesten; Glasbruchstücke können die Musterfläche zerkratzen oder in den Strahlengang des Drehgebers fallen.

Auch die Innenlochkante muss behandelt werden und ist oft kritischer. Die Scheibe ist auf eine Nabe geklebt; bei Temperaturänderung dehnen sich beide unterschiedlich, und die Spannung konzentriert sich an der Innenlochkante. Beispiel: Borosilikatglas etwa 3,3 × 10⁻⁶/K, Aluminiumlegierung etwa 23 × 10⁻⁶/K; bei 60 K Temperaturanstieg und Innenlochradius 4 mm beträgt die Ausdehnungsdifferenz etwa (23 − 3,3) × 10⁻⁶ × 60 × 4 mm ≈ 4,7 μm. Diese Differenz müssen Kleberschicht und Glas selbst aufnehmen – eine Innenlochkante mit Rissen ist gefährlich.

Wie man die Kantenqualität prüft

Die Kantenprüfung kann dieser Checkliste folgen:

1. Kantenausbruch: Unter dem Mikroskop Außenkreis und Innenloch je einmal abfahren; Länge des größten Ausbruchs entlang der Kante und Tiefe nach innen notieren und mit der Zeichnungszulässigkeit vergleichen.
2. Risse: Mit Seitenlicht oder Dunkelfeld leuchten Risse auf und sind leichter zu sehen als im Hellfeld.
3. Fase: Ob die Breite im Sollbereich liegt, ob sie umlaufend gleichmäßig ist und ob Stellen fehlen.
4. Eigenspannung: Die Scheibe zwischen zwei gekreuzte Polarisatoren legen; spannungsbehaftete Bereiche zeigen helle Streifen und verraten Spannungen aus Schnitt oder Schleifen.
5. Sauberkeit: Schleifpulver muss gründlich abgewaschen werden und darf nicht auf der Musterfläche bleiben.

Beim Einkauf empfiehlt es sich, zulässige Ausbruchgröße, Fasenanforderung und Prüfmethode in die Zeichnung zu schreiben, damit beide Seiten nach demselben „Maßstab“ abnehmen.

Kurzfassung

Die Festigkeit einer Glas-Teilscheibe hängt vor allem von der Kante ab. Tiefe Risse wachsen unter wiederholtem Zug langsam und führen schließlich zum Bruch; Kantenschleifen entfernt die geschädigte Schicht, Anfasen beseitigt leicht splitternende Ecken. Außenkreis und Innenloch müssen beide sauber fertig und geprüft sein, damit die Scheibe Montage und Dauerbetrieb übersteht.

Übersetzung des chinesischen Originalartikels (0028). ENC7 – Hersteller von Encoderscheiben (Anfrage) · Fachartikel · https://enc7.com

© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Alle Rechte vorbehalten. Dieser Artikel wurde mit KI-Unterstützung erstellt.