Prüfung von Honergebnissen

Prüfmöglichkeiten und Darstellung optimaler Honparameter

Informationen zur Diagnose

Das Honen, oder auch Honschliff genannt, ist ein Feinbearbeitungs- / Fertigungsverfahren für fast alle Werkstoffe und kann zum Beispiel bei Laufflächen von Kolben für Zylinder von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Das eingesetzte Werkzeug wird Honahle genannt und bewegt sich drehend und in der Längsachse, sodass die Fläche im Anschluss meist am Kreuzschliff erkennbar ist. Wie aber misst man die Ergebnisse des Honschliffs an einem Werkstück und wie bewertet man die Oberfläche oder Form? Gibt es optimale Honparameter? In diesem Beitrag werden verschiedene Prüf- und Bewertungsmöglichkeiten aufgezeigt, die die Oberflächengüte (Oberflächenrauheit) und Rundheitsabweichungen im Zylinder prüfen können.

Prüfmöglichkeiten

Rauheitsmessgerät

Eine qualitative belastbare Aussage über die Rauheit der Oberfläche ist durch ein Rauheitsmessgerät möglich. Durch die Verteilung und Ausprägung der Riefen und Spitzen (Topografie) im Rauigkeitsschrieb kann beurteilt werden, wie sich die Oberfläche beim Einlauf entwickelt, wieviel Ölhaltevolumen sie bietet und wie hoch der Traganteil sein wird. Zudem bietet ein Rauheitsschrieb eine wertvolle Dokumentation über die Qualität der Honung.

Mikroskop

Die Oberflächenstrukturen können auch visuell über Mikroskopbilder beurteilt werden. Ab einer 200-fachen Vergrößerung lassen sich Honwinkel, Riefentiefe und die Freilegung der Siliziumkristalle einfacher beurteilen. Ungewollte Schmutzeinlagerungen oder Blechmantelbildungen werden sichtbar.

Neben dem Rauheitsschrieb und dem Messprotokoll sind Mikroskopaufnahmen zudem ein gutes Mittel, um die Qualität der Honung zu visualisieren und zu dokumentieren.

Innenfeinmessgerät

Für eine schnelle Beurteilung der Zylindrizität reicht es, an mehreren Stellen den Durchmesser zu ermitteln und dadurch eine Vorstellung von der resultierenden Zylinderform zu bekommen. Mit dem Innenfeinmessgerät (Subito) können so durch punktuelle Messungen grundlegende Rundheitsabweichungen im Zylinder ermittelt werden. Die Aussagegenauigkeit über die Form wird durch die Anzahl der Messstellen bestimmt.

Mit dem Innenfeinmessgerät können die meisten unten gezeigten Zylinderformen ermittelt werden.

Bewertung der Oberflächen

Messgröße		Beschreibung
Mittenrauwerte	R_a	arithmetischer Mittelwert der Beträge aller Profilwerte des Rauheitsprofils
Einzelrautiefe	R_z1	Summe aus der Höhe der größten Profilspitze und der Tiefe des größten Profiltals des Rauheitsprofils innerhalb einer Einzelmessstrecke (l_r)
Rautiefe	R_z	arithmetischer Mittelwert der Einzelrautiefen Rz1 aufeinander folgender Einzelmessstrecken
	R_max	größte Einzelrautiefe innerhalb der Gesamtmessstrecke

Kernrautiefe	R_k	Tiefe des Rauheitskernprofils
reduzierte Spitzenhöhe	R_pk	gemittelte Höhe der aus dem Kernbereich herausragenden Spitzen
reduzierte Riefentiefe	R_vk	gemittelte Tiefe der aus dem Kernbereich herausragenden Riefen
Materialanteil	M_r1	kleinster Materialanteil des Rauheitskernprofils
	M_r2	größter Materialanteil des Rauheitskernprofils

Legende
01 Profilspitzenbereich
02 Kernbereich
03 Profilriefenbereich
04 „Spitzenfläche“
05 Materialanteilkurve (Abbott-Kurve)
06 „Riefenfläche“
07 Materialanteil

Anhand der Kenngrößen werden in der Serienproduktion für jeden Motortyp die besten Honparameter ermittelt, um das Optimum hinsichtlich Reibung, Verschleiß und resultierendem Ölverbrauch bei den Oberflächen zu erreichen. Bei der Instandsetzung sind durch einfachere und breit einsetzbare Maschinen oftmals Grenzen gesetzt. Trotzdem können qualitativ hochwertige Zylinderoberflächen erstellt werden, wenn man auf die wesentlichen Kenngrößen achtet. Die Tabelle soll hierzu eine Orientierung geben.

Messgröße		Einheit	Empfohlene Werte Taststrecke: 4,8 mm / Tastspitze: 2 μm / 90°
			Pkw Benzin / Diesel	Nkw Diesel
arithmetischer Mittenrauwert	R_a	μm	0.15 ... 0.40	0.30 ... 0.50
reduzierte Spitzenhöhe	R_pk	μm	0.10 ... 0.40	0.20 ... 0.60
Kernrautiefe	R_k	μm	0.20 ... 0.60	0.50 ... 1.50
reduzierte Riefentiefe	R_vk	μm	0.50 ... 1.00	0.50 ... 1.50
kleinster Materialanteil	M_r1	%	4 ... 12	4 ... 10
größter Materialanteil	M_r2	%	75 ... 90	80 ... 90
Honwinkel	α	∠°	25 ... 45	40 ... 60

Bewertung von Formen und Geometrien

Art des Fehlers		Grund des Fehlers	Abhilfe
Unrundheiten	0. Ordnung: perfekter Zylinder	korrekte Geometrie
	1. Ordnung: Exzentrizität	durch feststehenden Honkopf	Freigängikeit des Honkopfes prüfen
	2. Ordnung: ovale Zylinder	entstehen durch Deformationen und durch Überhitzung	Reduzierung des Schneiddrucks – gegebenenfalls Austausch der Honsteine
	3. Ordnung: dreieckige Unrundheiten	resultierend aus Verzügen der 2. und 4. Ordnung	Abhilfen siehe 2. und 4. Ordnung
	4. Ordnung: quadratische Formfehler	entstehen meist durch Verzüge, die durch den Anzug der Zylinderkopfschrauben verursacht werden	Reduzierung der Verzüge durch die Verwendung einer Honbrille
Trompeten-, Kegel- und Trichterformen		entstehen durch eine falsche Hublage. Der Steinüberlauf ist auf der Seite mit dem größeren Durchmesser zu groß	Hublage korrigieren – Steinüberlauf verringern, bzw. kürzere Honsteine verwenden
Fassformen		entstehen beim Honen mit zu wenig Steinüberlauf oder zu kurzen Honsteinen	Steinüberlauf vergrößern, bzw. längere Honleisten verwenden
Welligkeiten		entstehen, wenn mit extrem kurzen Honsteinen gehont wird oder versucht wird, durch das Verweilen des Honkopfes Engstellen zu beseitigen	längere Honsteine, Kurzhübe bei der gezielten Bearbeitung von Engstellen