DE29805737U1 - Device for removing oxide layers on components - Google Patents
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Description
CLAASSAULGAUGMBH Saulgau, den 26.03.1998CLAASSAULGAUGMBH Saulgau, 26.03.1998
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen und Oxidschichten auf Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des -Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for removing impurities and oxide layers on components according to the preamble of patent claim 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.In addition to the widely used cutting and non-cutting mechanical separation processes, thermal separation processes such as separation using a pressurized, ignited medium whose flame cross-section can be adjusted using nozzles and laser cutting technology are becoming increasingly important, especially in the area of cutting semi-finished products for further processing. To reduce their tendency to corrosion, components made of metallic materials, especially steel, are surface-coated. In the simplest case, such coatings are achieved using paints or varnishes and, with increased technical and technological effort, using plastics or non-ferrous metals. In order for such coatings to achieve good and therefore long-lasting adhesion to the component surfaces to be coated, they must meet certain quality requirements. Good adhesion of the coating medium requires a component surface that is free of grease and dirt and has been chemically pretreated.
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.While the wetting of the component surfaces to be coated with grease or oil is sometimes required in the manufacturing process to prevent corrosion, contamination occurs unintentionally. Various methods are known for removing such grease, oil or dirt particles, in which the component surfaces to be coated are cleaned using tempered alkalis.
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 thermischeIn contrast to wetting, the cross-cut characteristic value, which is used according to DIN EN ISO 2409 as a characteristic value for assessing the adhesion quality of the coating medium on the coated component surface, depends on the manufacturing process. For example, if components made of iron-containing metal compounds are heat-treated (thermal separation processes, welding), the surrounding atmospheric oxygen reacts with the material of the component that is heated up strongly in the working area, so that an oxide layer forms on the component in this area, which leads to an extreme deterioration in the adhesion of coating materials due to its inhomogeneous lattice structure compared to the base material. Processes such as sandblasting and pickling are known from the state of the art, with the help of which the oxide layers that have formed can be removed from the component. Since a layer of oxide that has been removed by thermal
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.Since a component produced by a separation process or by welding can always be wetted with grease or oil and dirty, such a component must be washed in a grease and dirt-dissolving medium consisting of acidic or alkaline substances as well as wetting agents and surfactants before a high-quality coating is applied and, for example, sandblasted or pickled to remove the oxide layer. This requires a complex, time-consuming technology that requires a considerable amount of space for the arrangement of the individual processing modules and is therefore expensive, since, for example, sandblasting and cleaning of the component must be carried out separately. Since in many industrial processes the cleaning, pretreatment and coating are carried out in immersion baths arranged in series, sandblasting is difficult to fit into this technological process. The invention is therefore based on the object of creating a device of the type mentioned at the beginning, with which degreasing, cleaning and oxide layer removal can be carried out in one container and thus in one operation, whereby a transfer of the components from an oxide layer-removing to a grease-removing and cleaning processing module is omitted and the media used for degreasing, cleaning and oxide layer removal have an aggregate state that is adapted to the technological process.
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 zeigenAccording to the invention, the object is achieved by a device for removing impurities and oxide layers on components according to the characterizing features of claim 1. By using a tempered liquid medium stored in a basin-shaped module that dissolves grease, dirt and oxide layers, and the vibrations introduced into the medium, the component surfaces to be coated can be cleaned, degreased and freed of the oxide layer in one operation without the need to transfer to another work module. Due to the fact that the medium used is liquid, the device according to the invention can be easily integrated into existing technological processes. The chemical substances to be used are also non-aggressive and environmentally friendly. Advantageous embodiments of the device according to the invention are the subject of the subclaims and are explained and described in more detail below with reference to drawings. They show
Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen VorrichtungFigure 1 is a schematic representation of the device according to the invention
Figur 2 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei dieFigure 2 shows a schematically illustrated device according to the invention, wherein the
Schwingstäbe plattenförmig an der Behälterwand angeordnet sind Figur 3 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei dieOscillating rods are arranged in plate form on the container wall Figure 3 shows a schematically illustrated device according to the invention, wherein the
Schwingstäbe kreisförmigen Querschnittt aufweisen und am Behälterboden verteilt angeordnet sind.Vibration rods have a circular cross-section and are distributed around the bottom of the container.
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.The device 8 according to the invention is shown schematically in Figure 1. A container 1 is filled with a liquid medium 2, the component K1 of which removes the contaminants adhering to the surface of the component 3, such as dirt particles, residues from previous processing methods, oils and greases, and the component K2 of which dissolves the oxide layer 4 on the component 3, which can occur in different sizes and frequencies at different points on the component 3. While the component K1 is composed of chemical substances that are known per se and therefore not explained in more detail and can be used for cleaning purposes, the component K2 also includes surfactants that reduce the surface tension of the water and complexing agents that dissolve non-metal components, which are also known from the prior art. The main component of the medium 2 is water. The fill level of the medium 2 in the container 1 must be selected so that the component 3 is completely enclosed by it or in the area to be processed. Advantageously, the vibration-generating oscillating rod(s) 5 are completely enclosed by the medium 2. After a voltage is applied, the oscillating rods 5 generate vibrations which propagate as sound waves 6 in the medium 2 depending on the shape and arrangement of the oscillating rods 5. If a component 3 is placed in the container 1, which is provided with one or more vibration-generating vibrating rods 5 and filled with medium 2, over a defined period of time, the component K1 of the medium 2 leads to the removal of impurities from the component surface and the component K2, which consists of surfactants, dissolves the oxide layer 4 on the surface of the component 3 along the edge 7 of the component 3. The sound waves 6 generated by the vibrating rods 5 and propagating in the medium 2 ensure that the oxide layer 4 dissolved from the component 3 is removed from it and that the component 3 achieves a surface quality at these points that creates favorable conditions for the adhesion of a surface-coating medium. Depending on the thickness and surface area of the oxide layer 4 on the surface of the component 3 located in medium 2, the vibrating rod(s) 5 can be put into operation from the beginning of the immersion of component 3 in medium 2 or only after a certain exposure time of medium 2 on component 3.
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 undFigures 2 and 3 describe devices 8 according to the invention, in which the components 3, the medium 2 and the vibrating rods 5 are accommodated in the trough-shaped container 1, which is open at the top and is only outlined for clarity. The supply of the medium 2 and the pumping out of the medium 2 for cleaning purposes of the container 1 and the disposal of residues 9 are carried out via pipe systems and suction devices, which are known and widely used in the field of cleaning using liquid media, so that these are not shown or explained in more detail. The connection systems 10, 11, 12 attached to the container 1 for the pipe systems and
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.the power supply are designed in such a way that the device 8 can be operated either separately or integrated into existing technological processes frequently encountered in practice in the surface treatment of components 3. The container can be loaded with one or more components 3 either manually or, as shown in Figure 2, via a conveyor system 13 which is known per se and therefore not described in more detail and which enables horizontal and vertical movement of the components 3 in the directions of arrows 14 and 15. Integrated into an existing technological process, this would mean that the conveyor system 13 loaded with components 3 moves in the direction of arrow 14 until the components 3 assume a position above the container 1. The components 3 are then immersed automatically or manually in the medium 2 in the container 1, which can be heated in a temperature range from ambient temperature to 100 ° C in a known manner using a heating system (not shown in detail), and after treatment is complete they are pulled out of the medium again and transported away from the container 1 by the conveying system 13. By means of a suitable control of the conveying system 13, which is well known from the prior art, a continuous feeding of the device 8 according to the invention can be achieved.
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.The vibrating rods 5, 5a, 5b arranged in the container 1 are, depending on the shape of their cross-section, attached either to the side walls Ia-Id of the container 1 or to its base Ie. Vibrating rods 5a with a flat cross-section can be arranged in pairs in the form of vibrating plates 16 that emit vibrations on one side, on opposite sides la, Id or Ib, Ic, on all sides la-d, or only on one side la-d of the container 1, as required. Vibrating rods 5b with a circular cross-section (Figure 3) generate sound waves 6 in the medium 2 that spread out in all directions, so that vibrating rods 5b designed in this way can be arranged free-standing in the container 1 and between the components 3 located in the medium 2. In this way, the effectiveness of the impact of the sound waves 6 on the components 3 can be improved, since, in comparison to the vibrating plates 16 located on the container side walls 1a-d, free-standing vibrating rods 5b can be arranged between the components 3 in such a way that they have to penetrate considerably fewer components 3 that attenuate the sound waves 6. The frequency of the vibrating rods 5a, 5b can advantageously be adjusted so that sound waves 6 in the range from 10 kHz to 100 kHz can be generated in the medium 2. This provides the expert with instructions on how to use the device 8 according to the invention in the same or modified form in areas other than those shown here in order to achieve the effects described.
1 Behälter1 container
la-d Behälterseitenwändela-d container side walls
le Behälterbodenle container bottom
2 flüssiges Medium2 liquid medium
3 Bauteil3 Component
4 Oxidschicht4 Oxide layer
5 Schwingstab5 Oscillating rod
5a Schwingstab mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt5a Vibration rod with square or rectangular cross-section
5b Schwingstab mit kreisförmigem Querschnitt5b Oscillating rod with circular cross-section
6 Schallwelle6 Sound wave
7 Kante7 Edge
8 erfindungsgemäße Vorrichtung8 Device according to the invention
9 Rückstände9 Residues
10 Ablaufanschluß fur Medium10 Drain connection for medium
11 Zulaufanschluß für Medium11 Inlet connection for medium
12 Stromanschluß12 Power connection
13 Beförderungssystem13 Transportation system
14 horizontale Pfeilrichtung14 horizontal arrow direction
15 vertikale Pfeilrichtung15 vertical arrow direction
16 Schwingplatte16 Vibration plate
Kl Verunreinigungen beseitigende Komponente des Mediums K2 oxidschichtlösende Komponente des MediumsKl Contaminant-removing component of the medium K2 Oxide layer-dissolving component of the medium
Claims (13)
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29805737U DE29805737U1 (en) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | Device for removing oxide layers on components |
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| DE19801738 | 1998-01-19 |
Publications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE29805737U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1310306A1 (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-14 | Benteler Automobiltechnik GmbH & Co. KG | Process for cleaning metallic components |
| EP3187273A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-07-05 | General Electric Company | Equipment cleaning system and method |
-
1998
- 1998-01-19 DE DE29805737U patent/DE29805737U1/en not_active Expired - Lifetime
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