Jeder Zerspanungsprozess benötigt Energie, um dem Werkzeug die Spanabhebung am Bauteil zu ermöglichen. Die für den Spanbildungsvorgang und besonders die zur Überwindung der Reibung zwischen Werkzeug und Bauteil aufgebrachte Arbeit erzeugt lokal Prozesstemperaturen, welche grundsätzlich mit der Leistungsfähigkeit des Bearbeitungsprozesses ansteigen. 

Ein korrekt ausgelegter und geführter Schleifprozess minimiert die unerwünschte Eintragung der Prozesstemperaturen in die Bauteilrandzone. Moderne Hochleistungs-Schleifverfahren unterliegen einer Vielzahl von komplexen Einflussgrößen, welche genau aufeinander abgestimmt sein müssen, um die geforderte Produktivität und Produktqualität einzuhalten.

Schleifbrand ist das Resultat einer mechanisch durch den Schleifprozess erzeugten thermischen Überbelastung der Bauteilrandzone. Mögliche Gründe sind in der Prozessführung, im Werkzeug, aber auch im Zustand des Bauteils zu suchen.

Schleifbrand führt zu einer Herabsetzung der vorwiegend mechanischen Belastbarkeit der Bauteilrandzone. Bei Bauteilen aus ferritischem Stahl mit gehärteter Randzone lässt sich Schleifbrand in 3 übergeordnete Zustände einteilen:

Schleifbrand 1. Grades: Bildung einer Anlasszone mit herabgesetzter Mikrohärte

Schleifbrand 2. Grades: Bildung einer Neuhärtungszone mit lokal nicht angelassenem, spröden Martensit

Schleifbrand 3. Grades: Bildung von Schleifrissen

Bei allen Erscheinungsformen spielen in der betroffenen Bauteilrandzone neben der Änderung des Mikrogefügezustandes die stets einhergehenden Veränderungen der Eigenspannungen eine entscheidende Rolle. Eine am Bauteil zuvor korrekt ausgeführte Wärmebehandlung überführt nicht nur das Mikrogefüge in den gewünschten Zustand, sondern sorgt auch für die Ausbildung von Druckeigenspannungen im Randbereich des Bauteils. 

Einsatzgehärtete oder induktiv gehärtete Bauteile benötigen einen Schleifprozess zur Erzeugung einer präzisen, maßhaltigen Oberfläche. Ein Schleifbrand führt zu einer nachteiligen Veränderung des Mikrogefüges und parallel zu einer Verschiebung der Eigenspannungen, in der Regel vom Druckbereich in den Zugbereich. Schleifbrand konterkariert eine aufwendige Wärmebehandlung daher gleich zweifach.

Durch partielles Abschleifen einer schleifbrandgeschädigten Oberfläche kann ein verdeckter Schleifbrand entstehen, der insbesondere auf wälzbeanspruchten Oberflächen vermieden werden muss. Zu beachten ist, dass Schleifbrand 1. und 2. Grades nach einem üblichen Finish-Prozess als verdeckter Schleifbrand durch eine rein optische Prüfung nicht erkennbar ist.

Bei hochbelasteten, wechselbeanspruchten Bauteilen stellt Schleifbrand jeder Stufe einen lebensdauerreduzierenden Faktor dar. Da ein durch Schleifbrand verursachtes Bauteilversagen in der Regel erst eine Weile nach Inbetriebnahme auftritt, sollte jeder Hersteller die mit einem möglichen Bauteilversagen verbundenen Risiken bereits bei der Qualitätsplanung berücksichtigen.

Eine Schleifbrandprüfung kann bauteilbezogen oder prozessbezogen ausgeführt werden. Neben der nasschemischen Nitalätzung stellen mikromagnetische Verfahren wie das Barkhausen-Rauschen eine gängige Technologie zur Schleifbrandprüfung dar.

Das bessere Verständnis des Bearbeitungsprozesses steigert die Möglichkeiten der Qualitätskontrolle über die einer reinen Post-Prozess-Prüfung, und erzielt somit einen echten Wettbewerbsvorteil.

Every machining process requires energy to enable the tool to remove chips from the machined part. The work applied for the chip formation process and especially for overcoming the friction between tool and component generates local process temperatures, which basically increase with the efficiency of the machining process. 

A correctly designed and managed grinding process minimizes the undesirable introduction of process temperatures into the component edge zone. Modern high-performance grinding processes are subject to a large number of complex influencing variables, which must be precisely coordinated in order to maintain the required productivity and product quality.

Grinding burn is the result of a thermal overload of the component edge zone caused mechanically by the grinding process. Possible causes are to be found in the process control, in the tool, but also in the condition of the machined part.

Grinding burn leads to a reduction in the predominantly mechanical load-bearing capacity of the component edge zone. In the case of ferritic steel components with a hardened edge zone, grinding burn can be divided into 3 superordinate categories:

1st degree grinding burn: formation of a tempering zone with reduced microhardness, also called re-tempering burn

2nd degree grinding burn: formation of a new hardening zone with locally untempered, brittle martensite, also called re-hardening burn

3rd degree grinding burn: formation of grinding cracks

In all forms, the changes in the microstructure condition and the associated changes in residual stresses play a decisive role in the affected component edge zone. Remember, correct heat treatment of the component beforehand not only transforms the microstructure into the desired condition, but also ensures the formation of residual compressive stresses in the edge zone of the component. 

Case-hardened or induction-hardened components require a grinding process to produce a precise, dimensionally accurate surface. Grinding burn leads to a detrimental change in the microstructure and, in parallel, to a shift in residual stresses, usually from the compressive region to the tensile region. Grinding burn therefore counteracts a complex heat treatment in two ways.

Partial grinding of a surface damaged by grinding burn can result in hidden grinding burn, which must be avoided, especially on surfaces subjected to rolling contact stress. It should be noted that 1st and 2nd degree grinding burn is not detectable as hidden grinding burn by a purely visual inspection after a usual finishing process.

In the case of highly stressed, cyclically stressed components, grinding burn of any degree represents a service life-reducing factor. Since component failure caused by grinding burn usually does not occur until a while after the part being in service, every manufacturer should take the risks associated with possible component failure into account as early as the quality planning stage.

A grinding burn test can be carried out on a component-related or process-related basis. In addition to wet chemical nital etching, micromagnetic methods such as Barkhausen noise represent a common technology for grinding burn testing.

The better understanding of the machining process increases the possibilities of quality control over those of a mere post-process inspection, thus achieving a real competitive advantage.