Bearbeitung von Materialien durch Schleifen, Sägen und Stemmen

Genau wie damals verwenden wir heute Schleifmittel, die auf dem Prinzip einer Großzahl gebundener Schleifkörner basiert. Diese Schleifstoffe sollten recht hart, zäh, spröde und schneidfähig und zusätzlich noch chemisch und thermisch stabil sein. Diese ausgewählten Stoffe werden in natürliche und künstliche Kornwerkstoffe unterteilt. Natürliche Kornwerkstoffe sind beispielsweise Naturkorund oder Quarz. Die Künstlichen sind unter anderem Diamant, Borcarbid oder Elektrokorund. Um die Schleifwerkstoffe nutzen zu können, bedarf es ein Bindemittel. Bei der Produktion der Werkzeuge wird das Schleifmittel, Bindemittel, Korn- und Gefüge je nach Anwendungsgebiet angepasst.

Die Schleifwerkzeuge können entweder händisch oder maschinell vom Menschen genutzt werden. Zwar wird beim maschinellen Schleifen mit hoher Geschwindigkeit gearbeitet, allerdings dringt das Schneidkorn nur minimal in die Werkstückoberfläche ein. Dadurch wird die Oberfläche sanft abgetragen, verändert und verbessert. Das Schleifen wird grob in drei Einsatzgebiete unterschieden: das Werkzeugschleifen, die Werkstück-Feinbearbeitung und die Grobbearbeitung. Beim Schleifen von Werkzeugen handelt es sich um das Schärfen von Arbeitsgeräten wie spanende Werkzeuge, Messer, Scheren und vieles mehr. Die Feinbearbeitung ermöglicht eine Formgebung der Werkstück-Oberfläche. Unter der Grobbearbeitung versteht man das Trennschleifen, Säubern und Putzen.

Die hoch entwickelten Schleifmaschinen sind heutzutage in der Lage, große Mengen an Werkstoff rasch abzutragen. Dies wird durch äußerst grobe Körnung des Schleifmittels, dass eine große Rautiefe garantiert möglich gemacht. Diese neuere Methode hat den Vorteil, dass das Schleifen somit oft die Vorarbeit durch Hobeln, Fräsen oder Drehen ersetzt. Aufgrund der enormen Reibung und Materialabtragung können Temperaturen über 1000 Grad Celsius entstehen. Diese Hitze kann zu Werkstückschäden wie Risse, Materialspannungen oder Brandflecken führen. Um diese Schäden zu verhindern, muss maschinelles Schleifen meist durch eine Kühlschmierung begleitet werden. Durch die chemischen Reaktionen mit dem Werkstück und Kühlschmierstoff, aber auch durch hohe thermische Beanspruchung des Schleifmittels kommt es zu einem größeren Schleifkornverschleiß.

Eines der wichtigsten Erfindungen des Menschen ist das Sägen. Denn damit konnten schon vor Tausenden Jahren unsere Vorfahren Holz zum Heizen schneiden. Diese Werkzeuge wurden zu Beginn aus Stein, später aus Bronze, Kupfer oder Eisen gefertigt. Damit konnte Holz einfach bearbeitet werden und zum Bau von Häusern, Schiffen oder Brücken verwendet werden. Laut Definition ist das Sägen ein Verfahren, dass den Werkstoff durch Spänen abtrennt und zum Einschlitzen und Trennen von Materialien dient.

Dieser Arbeitsvorgang kann mit manuellen Werkzeugen oder mit Maschinen durchgeführt werden. Durch diesen spanenden Vorgang wird das Werkstück in seiner Form verändert. Es kann dieses Verfahren in Sägen mit hin und her bewegten Hub- oder Bügelsägen, mit umlaufenden Bandsägen und rotierenden Kreissägen unterschieden werden.

Vor ungefähr 50 Jahren wurde das Sägen durch einen speziell gehärteten Stahl als neuer Schneidewerkstoff verbessert. Dieser Spezialstahl ermöglichte nun ein exaktes Sägen. In der heutigen Zeit wird Werkzeug- oder legierter Vergütungsstahl verwendet. Die Sägezähne werden häufig aus Hartmetall, Diamant oder HSS-Schnellarbeitsstahl gefertigt. Dieser Schnellarbeitsstahl weist eine hohe adhäsive und abrasive Verschleißfestigkeit bei starker Zähigkeit und Druckfestigkeit auf. Die Adhäsion beschreibt die Bildung und Trennung von atomaren Bindungen zwischen zwei Körpern als eine Art von Mikroverschweißungen. Währenddessen die Abrasion eine Ritzung und Mikrozerspanung des Grundkörpers durch harte Unebenheiten des Gegenmaterials verursacht.

Beim Sägen bestimmt die Zahnanzahl des Sägeblatts grundlegend die Schnittqualität und die nötige Vorschubkraft. Bei Kreissägen muss stets die Zähne-Anzahl im Verhältnis zum Sägeblattdurchmesser beachtet werden. Es können Sägeblätter für Tischkreissägen mit 12, aber auch mit 120 Zähnen gekauft werden. Eine grobe Einteilung kann getroffen werden, indem Sägeblätter bis 36 Zähne für grobe, ungenaue Zuschnitte zur Verwendung stehen. Eine Zahnanzahl von 36 bis 54 für genauere Schnitte bestimmt ist. Die Anzahl über 54 Zähne wird zum Sägen von harten Materialien wie Hartholz oder unterschiedlichen Metallen verwendet.

Der Begriff kommt aus dem Bauwesen und bezeichnet das Abtragen von unterschiedlichen Materialien durch Schläge. Das Stemmen kann entweder händisch oder durch Verwendung von Maschinen geschehen. Je nach abzutragendem Material wird unterschiedliches Werkzeug verwendet. Der Einsatz von Fäustel und Meißel ist beim Stemmen in Beton, Verputz und Ziegel nötig. Der Knüpfel und das Schlageisen hingegen verwendet der Steinmetz zur Steinbearbeitung. Hammer und Stechbeitel oder Hohlbeitel dienen zum Stemmen in den unterschiedlichen Holzarten. Das Stemmen des Holzes ist ähnlich dem Schnitzen und wird daher auch in Kategorie der spanenden Bearbeitungsmethoden eingeordnet.

Das maschinelle Stemmen kann mit pneumatischen, hydraulischen, elektrischen oder Akku-Bohrhämmer durchgeführt werden. Meist werden sie bei Umbauten, Sanierungen oder Abrissen eingesetzt. Das Stemmen dient aber auch dazu, eine Bauwerksuntersuchung auf Schäden der einzelnen Bauteilschichten durchzuführen. Beim Stemmen von tragenden Bauteilen ist darauf zu achten, dass diese nicht ihre notwendige Statik und Stabilität verlieren.