DE29805737U1

DE29805737U1 - Vorrichtung zur Entfernung von Oxidschichten auf Bauteilen

Info

Publication number: DE29805737U1
Application number: DE29805737U
Authority: DE
Original assignee: Claas Saulgau GmbH
Current assignee: Englisch Holger De
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2008-01-20

Description

CLAASSAULGAUGMBH Saulgau, den 26.03.1998

Vorrichtung zur Entfernung von Oxidschichten auf Bauteilen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen und Oxidschichten auf Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des -Patentanspruchs 1.

Neben den weit verbreiteten spanenden und spanlosen mechanischen Trennverfahren gewinnen vorallem im Bereich des Zuschnitts weiterzubearbeitender Halbfabrikate thermische Trennverfahren wie das Trennen mittels eines unter Druck stehenden entflammten und über Düsen im Flammenquerschnitt einstellbaren Mediums und die Laserschneidtechnik zunehmend an Bedeutung. Zur Verringerung ihrer Korrosionsneigung werden aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stahl bestehende Bauteile oberflächenbeschichtet, wobei derartige Beschichtungen im einfachsten Fall durch Farben oder Lacke und verbunden mit einem erhöhten technischen und technologischen Aufwand durch Kunststoffe- oder Nichteisenmetalle erreicht werden. Damit derartige Beschichtungen eine gute und somit langlebige Haftung auf den zu beschichtenden Bauteiloberflächen erreichen, müssen diese bestimmte qualitative Anforderungen erfüllen. Eine gute Haftung des Beschichtungsmediums erfordert eine fett- und verschmutzungsfreie, sowie chemisch vorbehandelte Bauteiloberfläche.

Während die Benetzung der zu beschichtenden Bauteiloberflächen mit Fetten oder Ölen unter korrosionshemmenden Gesichtspunkten im Fertigungsprozesses teilweise vorgeschrieben ist, tritt ihre Verschmutzung ungewollt auf. Zur Entfernung derartiger Fett-, Öl- oder Schmutzpartikel sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen mittels temperierter Laugen die zu beschichtenden Bauteiloberflächen gereinigt werden.

Im Gegensatz zur Benetzung hängt der Gitterschnittkennwert, der nach DIN EN ISO 2409 als Kennwert zur Beurteilung der Haftungsgüte des Beschichtungsmediums auf der beschichteten Bauteiloberfläche herangezogen wird von deren Herstellungsverfahren ab. Werden beispielsweise aus eisenhaltigen Metallverbindungen bestehende Bauteile wärmebehandelt (thermische Trennverfahren, Schweißen), reagiert der umgebende Luftsauerstoff mit dem im Arbeitsbereich stark erwärmten Material des Bauteils, so daß sich in diesem Bereich eine Oxidschicht auf dem Bauteil ausbildet, die aufgrund ihrer im Vergleich zum Grundmaterial inhomogenen Gitterstruktur zu einer extremen Verschlechterung der Haftung von Beschichtungswerkstoffen führt. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren wie das Sandstrahlen und das Beizen bekannt, mit deren Hilfe die entstandenen Oxidschichten vom Bauteil abgetragen werden können. Da ein durch thermische

Trennverfahren oder durch Schweißen hergestelltes Bauteil immer auch fett- bzw. ölbenetzt und verschmutzt sein kann, muß ein derartiges Bauteil vor einer qualitativ hochwertigen Beschichtung in einem fett- und schmutzlösenden Medium, bestehend aus sauren oder alkalischen Substanzen sowie Netzmitteln und Tensiden, gewaschen und zur Entfernung der Oxidschicht beispielsweise sandgestrahlt oder gebeizt werden. Dies erfordert eine aufwendige, zeitintensive, einen erheblichen Platzbedarf zur Anordnung der einzelnen Bearbeitungsmodule benötigende und damit teure Technologie, da beispielsweise das Sandstrahlen und das Reinigen des Bauteils getrennt voneinander durchgeführt werden müssen. Da in vielen industriellen Prozessen die Reinigung, Vorbehandlung und Beschichtung in, in Reihe angeordneten Tauchbädern vorgenommen wird , kann das Sandstrahlen nur schwer in diesen technologischen Ablauf eingepaßt werden. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, womit die Entfettung, Reinigung und Oxidschichtentfernung in einem Behältnis und damit in einem Arbeitsgang durchgeführt werden kann, wobei eine Umsetzung der Bauteile von einem oxidschichtentfernenden zu einem fettbeseitigenden und reinigenden Bearbeitungsmodul entfällt und die zur Entfettung, Reinigung und Oxidschichtentfernung eingesetzten Medien einen an den technologischen Ablauf angepaßten Aggregatzustand aufweisen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen und Oxidschichten auf Bauteilen gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch den Einsatz eines in einem beckenfbrmigen Modul gespeicherten fett-, schmutz- und oxidschichtlösenden, temperierten flüssigen Mediums und den in das Medium eingeleiteten Schwingungen können in einem Arbeitsgang die zu beschichtenden Bauteiloberflächen gereinigt, entfettet und von der Oxidschicht befreit werden, ohne das hierfür eine Umsetzung in ein anderes Arbeitsmodul notwendig wird. Aufgrund dessen, daß das verwendete Medium flüssig ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gut in bestehende technologische Abläufe eingepaßt werden. Die einzusetzenden chemischen Substanzen sind außerdem nicht aggressiv und gut umweltverträglich. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Figur 2 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die

Schwingstäbe plattenförmig an der Behälterwand angeordnet sind Figur 3 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die

Schwingstäbe kreisförmigen Querschnittt aufweisen und am Behälterboden verteilt angeordnet sind.

In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 8 schematisch dargestellt. Ein Behälter 1 ist mit einem flüssigen Medium 2 befüllt, dessen Komponente Kl die an der Oberfläche des Bauteils 3 haftenden Verunreinigungen wie Schmutzpartikel, Rückstände vorhergehender Bearbeitungsverfahren, Öle und Fette entfernt und dessen Komponente K2 die auf dem Bauteil 3 befindliche Oxidschicht 4, die an verschiedenen Stellen des Bauteils 3 in unterschiedlicher Größe und Häufigkeit auftreten kann löst. Während sich die Komponente Kl aus an sich bekannten und deshalb nicht näher erläuterten, zu Reinigungszwecken einsetzbaren chemischen Substanzen zusammensetzt, umfaßt die Komponente K2 ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte, die Oberflächenspannung des Wassers vermindernde Tenside und Nichtmetallkomponenten lösende Komplexbildner. Der Hauptbestandteil des Mediums 2 ist Wasser. Der Füllstand des Mediums 2 im Behälter 1 muß so gewählt werden, daß das Bauteil 3 vollständig oder im zu bearbeitenden Bereich von diesem eingeschlossen wird. Vorteilhafter Weise sind der oder die vibrationserzeugenden Schwingstäbe 5 vollständig von dem Medium 2 eingeschlossen. Die Schwingstäbe 5 erzeugen nach dem Anlegen einer Spannung Vibrationen, die sich als Schallwellen 6 in Abhängigkeit von Form und Anordnung der Schwingstäbe 5 im Medium 2 ausbreiten. Wird in den mit einem oder mehreren yibrationserzeugenden Schwingstäben 5 versehenen und mit Medium 2 aufgefüllten Behälter 1 über einen definierten Zeitraum ein Bauteil 3 gegeben , so führt die Komponente Kl des Mediums 2 zur Entfernung von Verunreinigungen an der Bauteiloberfläche und die aus Tensiden bestehende Komponente K2 löst die auf der Oberfläche des Bauteils 3 befindliche Oxidschicht 4 entlang der Kante 7 vom Bauteil 3. Die von den Schwingstäben 5 erzeugten und sich im Medium 2 ausbreitenden Schallwellen 6 sorgen dafür, daß die vom Bauteil 3 gelöste Oxidschicht 4 von diesem entfernt wird und daß das Bauteil 3 an diesen Stellen eine Oberflächengüte erreicht, die günstige Bedingungen für die Haftung eines oberflächenbeschichtenden Mediums schafft. Je nach Dicke und flächiger Ausdehnung der Oxidschicht 4 auf der Oberfläche des in Medium 2 befindlichen Bauteils 3 können der oder die Schwingstäbe 5 von Beginn des Eintauchens von Bauteil 3 in Medium 2 an oder erst nach einer bestimmten Einwirkzeit von Medium 2 auf Bauteil 3 in Betrtieb genommen werden.

In Figur 2 und 3 sind erfindungsgemäße Vorrichtungen 8 beschrieben, von deren wannenförmig ausgeführten, obenseitig offenen, aus Anschaulichkeitsgründen nur in seinen Umrissen angedeuteten Behälter 1 die Bauteile 3, das Medium 2 und die Schwingstäbe 5 aufgenommen werden. Die Zuführung des Mediums 2 sowie das Abpumpen des Mediums 2 zu Reinigungszwecken des Behälters 1 und die Entsorgung von Rückständen 9 erfolgt über Rohrleitungssysteme und Absaugeinrichtungen, die aus dem Bereich des Reinigens mittels flüssiger Medien bekannt und weit verbreitet sind, so daß diese nicht näher dargestellt und erläutert werden. Die am Behälter 1 angebrachten Anschluß systeme 10, 11, 12 für die nicht näher beschriebenen Rohrleitungssysteme und

die Stromzufuhr sind so ausgeführt, daß die Vorrichtung 8 entweder separat oder in bestehende, in der Praxis bei der Oberflächenbehandlung von Bauteilen 3 häufig anzutreffende technologische Abläufe integriert, betrieben werden kann. Die Beschickung des Behälters mit einem oder mehreren Bauteilen 3 kann entweder manuell oder wie in Figur 2 dargestellt über ein an sich bekanntes und deshalb nicht näher beschriebenes Beförderungssystem 13 erfolgen, das eine horizontale und vertikale Bewegung der Bauteile 3 gemäß den Pfeilrichtungen 14 und 15 ermöglicht. In einen bestehenden technologischen Prozeß eingegliedert, würde das bedeuten, daß sich das mit Bauteilen 3 bestückte Beförderungssystem 13 solange in Pfeilrichtung 14 bewegt, bis die Bauteile 3 eine Lage oberhalb des Behälters 1 einnehmen. Anschließend werden die Bauteile 3 automatisch oder von Hand gesteuert in das in Behälter 1 befindliche, in einem Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis 100 ⁰C in an sich bekannter Weise über ein nicht näher dargestelltes Heizsystem erwärmbare Medium 2 getaucht und nach abgeschlossener Behandlung wieder aus diesem herausgezogen und durch das Beförderungssystem 13 von Behälter 1 wegtransportiert. Durch eine geeignete, aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Steuerung des Beförderungssystems 13 kann so eine kontinuierliche Beschickung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 erreicht werden.

Die im Behälter 1 angeordneten Schwingstäbe 5, 5a, 5b sind in Abhängigkeit von der Form ihres Querschnitts entweder an den Seitenwänden Ia-Id des Behälters 1 oder an dessen Boden Ie angebracht. Im Querschnitt eben ausgeführte Schwingstäbe 5a können in Form von einseitig vibra-r tionsabstrahlenden Schwingplatten 16 je nach Bedarf paarweise an gegenüberliegenden Seiten la, Id oder Ib, Ic, an allen Seiten la-d, oder jeweils nur an einer Seite la-d des Behälters 1 angeordnet sein. Im Querschnitt kreisförmige Schwingstäbe 5b (Figur 3) erzeugen im Medium 2 sich allseitig ausbreitende Schallwellen 6, so daß derartig ausgeführte Schwingstäbe 5b freistehend in Behälter 1 und zwischen den im Medium 2 befindlichen Bauteilen 3 angeordnet werden können. Auf diese Weise kann die Effektivität des Einwirkens der Schallwellen 6 auf die Bauteile 3 verbessert werden, da im Vergleich zu den an den Behälterseitenwänden la-d befindlichen Schwingplatten 16 freistehende Schwingstäbe 5b so zwischen den Bauteilen 3 angeordnet werden können, daß von ihnen erheblich weniger, die Schallwellen 6 abschwächende Bauteile 3 durchdrungen werden müssen. In vorteilhafter Weise ist die Frequenz der Schwingstäbe 5a, 5b so einstellbar, daß im Medium 2 Schallwellen 6 im Bereich von 10 kHz bis 100 kHz erzeugt werden können. Damit ist dem Fachmann eine Anleitung gegeben, die erfindungsgemäße Vorrichtung 8 in gleicher oder abgewandelter Form auch auf anderem als dem hier aufgezeigten Gebiet einzusetzen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen.

Bezugszeichenliste

1 Behälter

la-d Behälterseitenwände

le Behälterboden

2 flüssiges Medium

3 Bauteil

4 Oxidschicht

5 Schwingstab

5a Schwingstab mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt

5b Schwingstab mit kreisförmigem Querschnitt

6 Schallwelle

7 Kante

8 erfindungsgemäße Vorrichtung

9 Rückstände

10 Ablaufanschluß fur Medium

11 Zulaufanschluß für Medium

12 Stromanschluß

13 Beförderungssystem

14 horizontale Pfeilrichtung

15 vertikale Pfeilrichtung

16 Schwingplatte

Kl Verunreinigungen beseitigende Komponente des Mediums K2 oxidschichtlösende Komponente des Mediums

Claims

Sprüche

1. Vorrichtung zur Reinigung von Bauteilen, wobei die verunreinigenden, an den Bauteilen haftenden Medien u.a. Schmutzpartikel, Rückstände vorhergehender Bearbeitungsverfahren, Öle und Fette sein können, und zur Entfernung auf ihnen befindlicher, durch thermische Bearbeitungsverfahren, insbesondere unter Verwendung eines Lasers entstandener Oxidschichten, dadurch gekennzeichnet,

daß ein flüssiges, die bauteilverunreinigenden Medien entfernendes und die Oxidschicht (4) lösendes Medium (2), mindestens ein Bauteil (3) und ein oder mehrere frequenzerzeugende Schwingstäbe (5, 5a, 5b) von einem Behälter (1) aufgenommen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Bauteil (3) vollständig von dem flüssigen, die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden und die Oxidschicht (4) lösenden Medium (2) umgeben ist, wobei die zum Abtragen der Oxidschicht (4) vom Bauteil (3.) notwendigen Schwingungen (6) durch die Schwingstäbe (5, 5a, 5b) in das Medium (2) eingeleitet werden.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hauptbestandteil des flüssigen, die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden und die Oxidschicht (4) lösenden Mediums (2) Wasser ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden Komponenten (Kl) des flüssigen Mediums (2) an sich bekannte Derivate anorganischer Säuren sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die oxidschichtlösenden Komponenten (K2) des flüssigen Mediums (2) an sich bekannte ionische oder anionische Tenside sowie ebenfalls bekannte, als Komplexbildner wirkende Salze sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten Kl und K2 in einer Substanz oder in getrennten Substanzen enthalten sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des flüssigen, die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden und die Oxidschicht (4) lösenden Mediums (2) in einem Temperaturbereich bis 100⁰C einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in das flüssige Medium (2) eingeleiteten Schwingungen (6) in einem Frequenzbereich zwischen 10 kHz und 100 kHz einstellbar sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickt werden kann, so daß eine Eingliederung in bestehende technologische Abläufe möglich wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) von beliebigem Querschnitt und zur Beschickung obenseitig geöflhet ausgeführt ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingstäbe (5, 5a, 5b) eckigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingstäbe (5 a) über einen Teil oder die gesamte Innenseite (la-d) des Behälters (1) verteilt an dieser befestigt sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere im Querschnitt kreisförmige Schwingstäbe (5b) an beliebiger Stelle des Behälterbodens (Ie) angeordnet sind.