Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenverbesserung mindestens eines Abschnittes der Oberfläche eines Gegenstandes sowie Anwendung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Oberflächenverbesserung mindestens eines Abschnittes der Oberfläche eines Gegenstandes, das z. B. zum Entgraten, zum Abschleifen oder zum Lufthäm mern verwendbar ist, sowie eine Anwendung des Ver fahrens auf eine besondere Art von Gegenständen.
Da besonders Gussstücke und bearbeitete Teile, die rauhe Kanten, Grate, Kerben und andere oberfläch liche Unvollkommenheiten aufweisen, aber auch Bean spruchungen zur Einleitung von Brüchen neigen, zei gen sich viele Probleme in der Herstellung von metalli schen Werkstücken, die eine Oberflächenverbesserung benötigen, wie z. B. das Entfernen von Gusshautgraten und dgl. oder das Ändern der oberflächlichen Feinstruk tur. Dies kann durch Abstrahlen mit nassen, harten und körnigen Materialien erfolgen, wie das Beschiessen oder Nassscheuern mit schmirgelnden Körnern.
Bei diesen Bearbeitungen erfolgt eine Änderung der bearbeiteten Oberfläche entweder durch Entfernung von Oberflä- chenmaterial oder durch eine Änderung der oberfläch lichen Feinstruktur; und im folgenden wird der Aus druck Oberflächenverbesserung gebraucht, um sich auf derartige Bearbeitungen zu beziehen.
Das Nassscheuern gemäss dieser Erfindung soll nicht mit dem Sandstrahlen und ähnlichen Verfahren verwech selt werden, die bis jetzt verwendet wurden und die von Unannehmlichkeiten begleitet waren, wie ernsthaften gesundheitlichen Gefahren, Belästigung durch Staub und manchmal auch Feuergefahr. Zudem verursacht die scheuernde Wirkung von Sand und anderen hartkörni gen Materialien eine rasche Verschlechterung und viel leicht sogar eine Zerstörung der notwendigen Ausrü stung. Ausserdem sind die hohen Energien und die har ten Teilchen, die in dem mit der Erfindung im Zusam menhang stehenden Verfahren für Oberflächenverbes serung gebraucht werden, ganz verschieden von den Waschverfahren, wie sie z.
B. beim Reinigen von Fla schen verwendet werden, wo- Suspensionen mit weichem Bleischrot oder Gummistücken oder Reinigungsmitteln angewendet wurden, und vom vorgeschlagenen Waschen von Automobilen durch Stücke von Gummischwämmen, die im Wasserstrahl mitgetragen wurden.
Bei diesen Verfahren waren die festen Substanzen nachgiebig und weich, um eine Änderung der Ober flächengüte und eine Beschädigung der verwendeten Ausrüstung zu vermeiden.
Es ist ein Verfahren für Oberflächenverbesserung bekannt, bei welchem klare Flüssigkeit, wie Wasser oder eine wässerige Lösung, meistens unter hohem Druck durch eine Düse gezwungen wird, um eine hohe Ge schwindigkeit zu erhalten, und dann in ein Auswurfrohr gerichtet wird, das am andern Ende in eine Suspension oder einen flüssigen Brei von festen Substanzen einge taucht ist, die durch Aufprall auf der zu verbessernden Oberfläche wirksam zur Oberflächenverbesserung die nen. Diese Substanzen können aus verschiedenen Kör nern, Sand, Splitt oder beim Hämmern aus Stahlschrot und Ähnlichem bestehen.
Die Düsen erfassen und be schleunigen die die Oberfläche bearbeitenden Teilchen bei ihrem Auswurf und ergeben eine wirkungsvolle Oberflächenverbesserung, wenn der zu behandelnde Ge genstand in den Bereich des Strahls gestellt wird. Nor malerweise werden die Strahlen in eine Düse gerichtet, die nicht nur zum Erfassen und Beschleunigen der Teil chen dient, sondern auch, um deren Wirksamkeit im ge wünschten Gebiet zu konzentrieren und um die not wendigen Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten.
Dieses bekannte Verfahren hat die Feinbearbeitung und (bzw. oder) das Reinigen von metallischen Stücken wie maschinell bearbeiteten Teilen, Guss- oder Stanz stücken revolutioniert. Dieses Verfahren ist aber schein bar dadurch begrenzt, dass der Strahl lotrecht gerichtet sein sollte, weil sich die Körner um die Einlauföffnung des Strahlrohres anlagern müssen und jede Richtungs änderung einen Verschleiss der Einrichtung verursacht. Die zu behandelnden Stücke wurden raltiv zum Aus wurfsrohr gedreht und verschoben, um sie nach dem Strahl zu richten.
Auf diese Weise ist es möglich gewe sen, die äusseren Oberflächen sehr wirkungsvoll zu be handeln, in einigen Fällen auch inwendige Oberflächen vors grösseren Hohlräumen, wie z. B. Automobilachsen gehäuse. Eine wirksame Behandlung von Stücken mit kleinen Bohrungen und Aushöhlungen mit engen Zu gängen ist aber schwierig. Inwendige Grate und anderes unerwünschtes Material, welches aus Bohrungen und Aushöhlungen entfernt - werden sollte, können nicht wirksam behandelt werden, weil die Strahlen diese ent weder nicht erreichen oder nicht unter einem wirkungs vollen Winkel treffen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Strahl blasen - inwendiger Oberflächen mit einer wirksamen Verbesserung derselben und einer sorgfältig lokalisier ten Wirkung. Ferner kann die vorgeschlagene Vorrich tung mit einem tragbaren Schrotbehälter und zweck- mässig eingestellten und gerichteten Blasrohren ausge rüstet sein, welch letztere in die Höhlungen und Kanäle der zu behandelnden Stücke eingeführt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge- kennzeichnet, dass eine relativ konzentrierte, flüssige Suspension von oberflächenverbessernden Teilchen in eine Beschleunigungszone gebracht wird, dass minde stens ein Strahl einer unter Druck stehenden Flüssigkeit durch die Beschleunigungszone, gegen den Abschnitt der Oberfläche und durch mindestens. eine Öffnung der die Suspension in der Beschleunigungszone haltenden Behälterwandung gerichtet wird, wodurch ein durch die Öffnung fliessender,
oberflächenverbessernder Strahl er zeugt wird, in welchem die Teilchen enthalten sind und in welchem denselben eine genügende kinetische Energie erteilt wird, um die Oberfläche des Abschnittes, gegen welchen der Strahl gerichtet ist, zu verbessern.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen eine Flüssig keif und die oberflächenverbessernden Teilchen enthal tenden Behälter, durch Mittel zur Erzeugung mindestens eines Flüssigkeitsstrahlens in dem Behälter und minde stens ein nach dem Flüssigkeitsstrahl ausgerichtetes Blasrohr, welches sich von der Nähe des Ursprungsortes des Flüssigkeitstrahles durch die Wandung des Behäl ters hindurch erstreckt.
Wenn ein Stück, für welches diese Vorrichtung ent worfen wurde, in den Bereich der Blasrohre gehalten wird, so werden sowohl senkrechte Flächen als auch kleine Höhlungen, Bohrlöcher usw., die mit den Blas rohren ausgerichtet sind, der Wirkung der Flüssigkeits- strahlen und der oberflächenverbessernden Teilchen, z. B.
Körner, ausgesetzt, woraus eine wirkungsolle Ver besserung der Oberfläche resultiert. Falls die zu behan- delnden Oberflächen -sich über inwendige Aushöhlungen oder Bohrungen erstrecken, wie z.
B. in der Abbildung; so können die Blasrohre entweder durch Bewegen des Behälters mit dessen Blasrohren usw. in der Aushöh lung oder aber durch Bewegen des Werkstückes bei feststehender Vorrichtung ausgerichtet werden, um die gleiche Wirkung zu erhalten.
Stücke in zahlreichen Formen können mit diesem Verfahren behandelt werden, wobei natürlich Düsen und Blasrohre den Gegenständen angepasst gemacht werden müssen, um die Behandlung der besonderen Stellen un ter wirksamen Winkeln durchzuführen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Die einzige Figur stellt teils im Aufriss und teils als Vertikalschnitt der Vorrichtung ein Fragment eines zu behandelnden Gegenstandes dar.
Der abgebildete Gegenstand, der zu behandeln ist, stellt eine Hinterlagerbüchse 1 dar. Diese Büchse weist drei quer durchgebohrte Löcher 2 auf. Grate und andere unerwünschte Merkmale auf der Aussenseite sind ein fach zu verbessern durch bisher bekannte Verfahren. Hingegen stellen inwendige Grate, wie sie stark über trieben bei 3 dargestellt sind, ein viel schwierigeres Pro blem dar.
Ein Behälter 4 zur Aufnahme eines Vorrates von Schrotschlamm oder ähnlichem Material ist in einer trichterähnlichen Form dargestellt und weist an seinem unteren Ende eine gedrängte Kammer auf, die von der Aushöhlung der Büchse umgeben ist, wo je drei kurze Blasrohre 5 mit den Löchern 2 ausgerichtet sind. Ein Rohr 6, das mit Ausdrittsdüsen oder Öffnungen 7 ver sehen ist, die mit den Blasrohren 5 ausgerichtet sind, lie fert unter hohem Druck stehende Flüssigkeit und dient als Sammelleitung für die Düsen 7.
Das Ende dieses Rohres ist geschlossen und kann exzentrisch liegen, um den benötigten Raum in Kammer 4 klein zu halten.
Starke, im wesentlichen horizontale Strahlen aus den Düsen 7 treffen auf den schmirgelnden Schlamm in der Kammer 4, nehmen ihn mit und treiben ihn durch die Blasrohre 5 gegen den Umfang und in die Löcher 2 der Lagerbüchse - und verbessern so die. Oberfläche, z. B. durch Entfernung der inwendigen Grate 3.
Das in Behandlung stehende Stück kann gedreht werden in bezog auf den Behälter 4 oder umgekehrt, besonders für Löcher, die über den Umfang verteilt sind. Eine solche Rotation kann auch dazu dienen, die Ober fläche der inwendigen Aushöhlung 8 der Lagerbüchse allmählich zu verbessern. So bleiben z. B. die Strahlen so lange mit den Löchern 2 ausgerichtet, bis die Grate 3 entfernt sind und eine leichte Abrundung der Lochrän der entstanden ist, und hierauf kann das Stück nm die Achse der Sammelleitung 6 gedreht werden.
Nachdem der Strahl der oberflächenverbessernden Teilchen seine Arbeit in der Lagerbüchse getan hat, kann er aufgefangen werden und die Teilchen können mit oder ohne Waschung - wieder verwendet werden. Auf jeden Fall wird die Materialzufuhr an die Düsen 7 kontinuierlich nachgefüllt durch Material, das dem Be hälter 4 zugeführt wird. Ein Schlauch 13 versinnbild licht die Mittel zur Ergänzung des Vorrates von Kör nern oder anderem schmirgelnd wirksamem Schlamm.
Wenn die Oberflächenverbesserung der inneren Höhlung der Lagerbüchse vollendet ist, wird der Teil vom Behälter 4 wegbewegt; wenn es bequemer sein sollte, kann der Behälter auch von der Aushöhlung ent fernt werden, so dass sich das Werkstück in gerader Richtung weiterbewegen kann.
Im abgebildeten Ausführungsbeispiel ist der Behäl ter 4 regulierbar auf Trägerarmen 9 abgestützt, welche an einem Rohr 10 befestigt sind, das geeignet ist, in einer bestimmten Höhenstellung festgehalten zu werden, z. B. dadurch, dass es mit einer Aufhängeöse 11 an einer Hebevorrichtung 12 aufgehängt ist.
Wenn der Behälter 4 durch die Hebevorrichtung 12 genügend hoch gehoben wird, um die Lagerbüchse 1 abzuräumen, so kann diese weiterbewegt und durch eine andere ersetzt werden, worauf die Hebevorrichtung 12 die ganze Vorrichtung wieder auf den Grund der Aushöhlung 8 des neu zuge führten Gegenstandes senkt' und die obenerwähnte Ar beitsfolge repetiert wird.
Normalerweise wird ein Reinigungs- oder Schrupp- vorgang dem Entfernung inwendiger Grate vorangehen, wie es vorher beschrieben worden ist, und das kann eine genügende Verbesserung der inwendigen Ober- fläche der Aushöhlung 8 erwirken. Manchmal kann es hingegen wünschenswerter sein, diese Oberfläche auch durch ein gleichzeitiges oder nachträgliches Abstrahlen zu verbessern.
Das kann. dadurch geschehen, dass der Be hälter 4 mit einem kurzen Blasrohr 5a versehen wird, welches nach einer kleinen Strahldüse 7a im Boden des Rohres 6 ausgerichtet wird. (Diese Löcher sind in der Zeichnung dargestellt, obschon sie nicht wesentlich sind.) Durch Drehung des Behälters oder des Gegen standes erfolgt die Verbesserung der Oberfläche 14 des Bodens der Höhlung. Normalerweise werden die voran gehenden Oberflächeverbesserungsvorgänge ausreichend sein bei so grossen Aushöhlungen.
Obschon die vorliegende Erfindung grosse Vorteile zur Behandlung von inwendigen Flächen und seitlichen Höhlungen und Stellen in Hohlstücken aufweist, ist sie nicht auf das allein beschränkt. In Fällen, in denen es unzweckmässig ist, ein Werkstück in einem senkrechten Strahl zu rotieren, kann die Erfindung zur Behandlung von senkrechten und nahezu senkrechten Oberflächen und Einbuchtungen in solchen äussern Oberflächen die nen.
Es wurde festgestellt, dass für gewisse Zwecke ver besserte Ergebnisse erhalten werden, wenn die Strahlen periodisch unterbrochen werden.
Das Verfahren nach der Erfindung kann am besten mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
In der detaillierten Beschreibung des Ausführungs- beispieles, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind der Trichter und das Wasserstrahlrohr senkrecht und alle oder nahezu alle Blasrohre horizontal. Das ist aber nicht wesentlich. Ein Vorteil dieser Ausfübrungsform besteht darin, dass sowohl der trichterförmige Behälter als auch die Blasrohre geneigt werden können.
Die Blasrohre 5 und 5a sind als auswechselbare Ein sätze aus scheuerfestem Material ausgebildet, weil sie ja die einzigen Teile des Apparates sind, die der scheuern den Wirkung des Strahls ausgesetzt sind.
In der Abbildung sind alle die rechtwinkligen Blas rohre 5 auf einer Seite am Ende des Trichters 4 darge- stellt. Bei dem abgebildeten, speziell für Lagerbüchsen entworfenen Ausführungsbeispiel ist das wünschenswert, weil alle Bohrlöcher der Lagerbüchse in der gleichen axialen Ebene sind. Andere Werkstücke haben vielleicht Bohrlöcher über den Umfang der Oberfläche verteilt, und in solchen Fällen sollten natürlich die Blasrohre entsprechend angeordnet sein; in andern Fällen kann das Drehen des zu behandelnden Stückes in bezug auf das Gefäss 4 den Strahlen erlauben, die Löcher nachein ander zu treffen.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung er möglicht eine Wirkung, die bis jetzt nicht erhalten wer den konnte, nämlich eine wirksame Oberflächenverbes- serung von Oberflächen gefertigter Stücke und beson ders im Innern von ausgehöhlten Gegenständen und von Nebenkanälen quer zu einem Haupteinschnitt.
Während früher Oberflächenverbesserungen von Höhlungen durch Hin- und Herbewegen des Gegenstandes im feststehen den Strahl erfolgten, wird im Falle der hier beschriebe nen Ausführungsform die Oberflächenverbesserung durch eine kleine, tragbare Blasvorrichtung ausgeführt, die in die Aushöhlung eingeführt wird.
Die beschriebene Vorrichtung eliminiert praktisch jeden Verschleiss an der Pumpe und der übrigen Aus rüstung, die die hohe Geschwindigkeit des Flüssigkeits strahls erzeugt. Hingegen trifft die Lösung des oberflä- chenverbessernden Materials die Blasrohre 5. Diese werden daher vorzugsweise aus hochscheuerfestem Ma terial gemacht, z. B. aus ganz harten Legierungen, wie Mechanite oder aus andern verschleissfesten Stoffen wie Gummi. Trotzdem erfolgt Verschleiss; und ein weiterer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht nun dar in, dass die abgenützten Blasrohre innert kürzester Zeit ersetzt werden können.
Neue Rohre können ins Gehäuse 4 eingepresst werden oder können eingeschraubt wer den, falls im Behälter 4 Gewinde vorhanden sind. Die Ersatzkosten sind relativ bescheiden, weil die Änderung rasch erfolgt und weil neue Blasrohre klein und von einfacher Form sind.