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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie deren Verwendung
zum Imprägnieren von
Metallteilen mit einem Kunstharz. Typische Kunstharze sind: Methacrylate
und Polyesterharze, wobei letztere seltener Verwendung finden.
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Metallische
Teile sind in der Regel porös. Dies
betrifft vor Allem Gussteile sowie durch Sinterprozesse hergestellte
Kleinteile. Bei Gussteilen tritt das Problem der Porosität im Allgemeinen
bei Aluminium- oder
Magnesiumlegierungen auf. Bei Sinterprozessen ist die Porosität aufgrund
des Herstellungsverfahrens von vorneherein gegeben. Hier sind also
sämtliche
Metalle wie z.B. Eisen betroffen.
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Gemäß dem Stand
der Technik wird zunächst
ein Metallteil beispielsweise durch Gießen hergestellt, welches aus
Aluminium besteht. Anschließend
können
diese Teile spanend bearbeitet werden. Spätestens jetzt werden Poren
freigelegt, die durch die Herstellung bedingt, aufgetreten sind.
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Anschließend werden
die Teile bei bekannten Verfahren wie folgt imprägniert: die Teile werden in
Körbe gefüllt, die
Körbe werden
anschließend
in einen Autoklaven gegeben. Beim Autoklaven kann es sich um einen
Vakuumbehälter
oder um einen kombinierten Vakuum-/Druckbehälter handeln. Im Autoklaven
wird ein Druck in der Regel von geringer als 10mbar erzeugt. Hierdurch
wird Luft den Poren entzogen. Nach einigen Minuten wird der Autoklave
mit dem Imprägniermedium
geflutet. Im Autoklaven wird währenddessen
der vorgegebene Druck beibehalten. Er beträgt also im Beispielsfall nach
wie vor 10mbar. Die Verweildauer im gefluteten Behälter beträgt in der Regel
3 Minuten. Anschließend
wird Atmosphärendruck
oder gar ein Überdruck
erzeugt, um dadurch das Imprägniermittel
in die Poren hineinzupressen. Die gesamte Verweildauer des Korbes
im Autoklaven liegt bei typischerweise 10–15 Minuten. Der eingesetzte Überdruck
kann bis zu 6 bar betragen.
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Das
Imprägnierbad
weist Methacrylat sowie Zusätze
auf, wobei letztere eine gute Abwaschbarkeit gewährleisten. Derartige Zusätze sind
beispielsweise: Tenside.
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Anschließend wird
das Medium aus dem Behälter
abgelassen und der Korb entnommen und in eine Trommel eingesetzt.
Hier wird überschüssiges Imprägniermaterial
abgeschleudert, um dieses zurück
zu gewinnen. Bedingt durch ein hohes Teilegewicht, kann jedoch auch
nur ein reines Abtropfen möglich
sein. In diesem Fall wird Imprägniermittel
im verringerten Maße
zurück
gewonnen.
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Anschließend erfolgt
ein Waschgang, um die Oberfläche
der imprägnierten
Teile vom Imprägniermittel
zu befreien. Das Waschbad besteht vorwiegend aus Wasser bei Raumtemperatur.
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Der
Waschgang weist Hubbewegung auf, wobei der Korb im Waschbad auf
und ab bewegt wird. Der Waschkorb kann dabei regelmäßig aus dem
Waschbad herausgehoben werden und anschließend wieder eingetaucht werden,
um so ein besonders effektives Waschen zu ermöglichen. Dabei werden typischerweise
bis zu 50 Hubbewegungen vorgenommen.
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Anschließend wird
ein Spülgang
vorgenommen, um anhaftendes Schmutzwasser abzuspülen. Das Spülbad weist Wasser bei Raumtemperatur
auf. Es wird ähnlich
dem Waschgang gespült,
wobei allerdings nur regelmäßig 2–3 Hubbewegungen
vorgenommen werden. Dies hängt
von der Geometrie der Teile ab. Je komplizierter die Teile strukturiert
sind, desto länger
wird gespült.
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Anschließend wird
in einem Polymerisationsgang das Imprägniermittel ausgehärtet, indem
es in ein Polymerisationsbad eingetaucht wird. Das Polymerisationsbad
kann durch Wasser bei 90°C
mit Zusätzen
oder durch ein Ölbad
verwirklicht werden. Bei Aluminiumlegierungen werden beispielsweise
Säuren
eingesetzt, um den pH-Wert zu reduzieren. Es kann sich aber auch
um Zusätze
handeln, die den pH-Wert erhöhen,
was typischerweise bei Magnesiumlegierungen vorteilhaft ist. Es
kann sich ebenso um Zusätze
handeln, die den Korrosionsschutz verbessern. Derartige Zusätze sind
beispielsweise Tenside oder Korrisionsinhibitoren.
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Die
Verweildauer im Polymerisationsbad beträgt typischerweise 10 Minuten.
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Der
Korb wird danach entnommen und einer Vakuumtrocknung zugeführt. Die
anhaftende Feuchtigkeit aus dem Polymerisationsbad wird so komplett abgetrocknet.
Getrocknet wird typischerweise bei Raumtemperatur. Der Druck beträgt währenddessen typischerweise
10mbar, bzw. sinkt auf 10mbar ab, sobald die Teile weitgehend trocken
sind.
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Danach
werden die Teile aus dem Korb entnommen und können der Weiterverarbeitung
oder der Auslieferung an den Kunden zugeführt werden.
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Nachteilig
an diesem Prozess ist, dass Kleinteile häufig nur ungenügend imprägniert werden,
da diese in einem Korb typischerweise eng aneinander anliegen können. Auch
der Waschvorgang verläuft häufig unvollständig ab.
Es verbleiben daher Verschmutzungen an den Kleinteilen.
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Vor
dem Hintergrund der oben beschriebenen Nachteile ist es daher Aufgabe
der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zu schaffen, das oben genannte Nachteile umgeht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 sowie durch eine Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch
14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ein Flüssigkeitsbad
auf. Beispielsweise handelt es sich um eine Flüssigkeit zur Imprägnierung
von Metallteilen. Das Imprägnierbad
weist beispielsweise Methacrylat sowie Zusätze auf, wobei letztere eine
gute Abwaschbarkeit gewährleisten.
Derartige Zusätze sind
beispielsweise: Tenside.
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Es
ist ein Korb vorgesehen, der die zu behandelnden Gegenstände bzw.
Kleinteile aufzunehmen vermag. Dabei handelt es sich beispielsweise um
einen im Wesentlichen siebartig durchbrochenen Behälter, der
in vorteilhafter Weise, von der Flüssigkeit durchströmbar ist,
um so ein effektives Benetzen und Umströmen der in den Korb eingebrachten
Gegenstände
durch die Flüssigkeit
zu gewährleisten. Die
siebartige Struktur wird beispielsweise durch sehr kleine Bohrungen
oder Löcher
in den Korbwänden
erreicht. Wobei deren Durchmesser ausreichend klein sind, dass die
in den Korb eingebrachten Gegenstände nicht aus diesem herausrutschen
können. Eine
Bohrung ist typischerweise ca. 5 mm groß. Kleinteile im Sinne der
Erfindung übersteigen
typischerweise einen Durchmesser von 50 mm nicht. Die Mindestgröße ist durch
den Durchmesser der Bohrungen bzw. der Löcher im Korb vorgegeben.
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Im
Fall einer Ausführungsform
bei der der Korb eine zylinderförmige
Umfangsform bezogen auf seine Drehachse aufweist, hat es sich erwiesen,
dass durchgehende, nicht durchbrochene Seitenflächen, die durch die zylinderförmige, durchbrochene
Umfangsform ermöglichte
Durchströmung
nicht wesentlich beeinträchtigt.
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Der
herstellungstechnische Aufwand lässt sich
so jedoch vorteilhaft reduzieren und die Vorrichtung preiswerter
herstellen.
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Bei
den Gegenständen
handelt es sich insbesondere um metallene, poröse Gegenstände.
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Es
sind ferner Mittel zur drehbeweglichen Halterung des Korbes in der
Flüssigkeit
vorgesehen. Idealerweise sieht die Halterung eine drehbewegliche
Lagerung vor, die eine Bewegung des Korbes um viele, möglichst
beliebige Achsen ermöglicht,
wie es bei einer kugelkopfartigen Lagerung der Fall ist. Dadurch
kann eine besonders intensive Durchströmung des Korbes erreicht werden,
bei der sich die Strömungsverhältnisse
im Korb bei der Drehung permanent ändern und somit alle Bereiche
der in den Korb eingebrachten Gegenstände durch die Flüssigkeit
erreicht werden. Es sind ferner Mittel zur Drehung des Korbes vorgesehen.
Beispielsweise handelt es sich um einen kurbelartigen Griff, der
eine von Hand zu betätigende
Drehung des Korbes ermöglicht
oder um einen Elektromotor mit Antriebsgetriebe.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Korb um eine Achse drehbeweglich gelagert. Dadurch wird
erreicht, dass der konstruktive Aufwand für die einachsig drehbare Lagerung
im Vergleich gering ist und diese im Vergleich höher belastbar ist. Die im Wesentlichen
horizontale Ausrichtung der Achse hat bei entsprechender Anordnung
zur Flüssigkeitsoberfläche den
Vorteil, dass der Korb nur teilweise in der Flüssigkeit steht und damit die
darin eingebrachten Gegenstände
bei der Drehung kontinuierlich in die Flüssigkeit eingetaucht und wieder
herausgenommen werden. Bei der räumlichen
Anordnung der Achse kommt es nicht so sehr auf die genau horizontale Anordnung
an, sondern vielmehr auf die oben genannten Eintauchvorgänge, die
auch dann in Abhängigkeit
der Korbgeometrie und der Position der darin eingebrachten Gegenstände gewährleistet
sind, wenn die Achse angewinkelt ausgerichtet ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Flüssigkeitsbad
im Wesentlichen Wasser auf, wie es beispielsweise beim Waschgang des
aus dem Stand der Technik bekannten und oben beschriebenen Verfahrens
zur Imprägnierung
der Fall ist. Dadurch wird vorteilhaft der apparative Aufwand reduziert.
Der Schutz vor möglicherweise
aggressiv wirkenden Chemikalien kann bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft
entfallen. Ferner kann insbesondere der Waschgang von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und den damit verbundenen Vorteilen, wie zum Beispiel der effektiveren
Durchströmung des
Korbes, profitieren.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Mittel zur Drehung des Korbes einen mit
Druckluft betriebenen Motor. Ein Druckluftantrieb weist den Vorteil
auf, dass er im Vergleich unanfällig gegen
Feuchtigkeit ist und insbesondere dadurch die Probleme umgangen
werden, die bei Strom in Verbindung mit Feuchtigkeit auftreten.
Es können ferner
handelsübliche
druckluftbetriebene Schrauber verwendet werden, die über ein
entsprechendes Antriebsgetriebe den Korb in Drehung versetzen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorteilhaft vor, dass
der Korb Unterteilungen aufweist. Auf diese Weise können auch
kleinste Chargen von Gegenständen
parallel nebeneinander bearbeitet werden, ohne dass diese durchmischt werden.
Diese können
anschließend
auch separat entnommen und verpackt werden, so dass kein Sortierprozess
erforderlich ist. Wird eine größere Charge von
Kleinteilen bearbeitet, dann wird der gesamte Korb gefüllt. Die
Wände der
Unterteilungen innerhalb des Korbes sind bevorzugt ebenso siebartig
ausgestaltet wie der Korb. Daher weisen die Trennwände beispielsweise
ebenfalls Bohrungen von 5 mm Durchmesser auf. So ist gewährleistet,
dass einerseits der Korb effektiv ohne Lufteinschlüsse geflutet werden
kann und andererseits die Kleinteile nicht durchmischen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist der Korb darin angebrachte Mischhilfen auf. Dabei handelt
es sich um Rippen oder Wirbelleisten. Diese sorgen dafür, dass
die in den Korb eingebrachten Gegenstände durch die Drehung des Korbes
und den daran angebrachten Mischhilfen in Bewegung relativ zum Korb
versetzt werden und damit besonders intensiv der Flüssigkeitsströmung ausgesetzt
werden. Solche Mischhilfen sind insbesondere bei Körben, deren
Inneres zur Aufnahme der Gegenstände
zylinderförmig
oder rund ausgeformt ist, von Vorteil.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind Stäbe
als Mischhilfen vorgesehen, die diagonal durch den Korb bzw. die
Unterteilungen verlaufen, um auf einfache Weise ein verbessertes
Mischungsverhalten zu erzielen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Korb, insbesondere sein Inneres zur Aufnahme der Gegenstände mehreckig
ausgestaltet. Dadurch ergeben sich aus der Form bedingt Mischhilfen,
die eine Durchmischung der Gegenstände und damit die Wirkung des
Flüssigkeitsbades
auf die Gegenstände
fördern.
Der Korb kann so preiswert hergestellt werden, da er nicht zusätzlich mit
Leisten oder Rippen versehen werden muss. In der Praxis hat sich
eine sechseckige Formgebung des Umfangs des Korbes bezogen auf seine
Drehachse als vorteilhaft erwiesen. Die Sechseckform ist besonders
geeignet, um ein gutes Mischverhalten bereitstellen zu können.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist der Korb eine verschließbare Öffnung auf,
um einerseits den Korb über
diese befüllen
zu können,
andererseits jedoch ein Herausfallen der Gegenstände zu verhindern. Im Fall
der sechseckigen Ausführungsform
wird eine dieser Flächen
des Sechsecks dazu benutzt, um als verschließbare Öffnung zu fungieren. Die Öffnung kann
durch einen klappenartigen Deckel verschlossen werden. Dies geschieht
beispielsweise über
einen vorstehenden Zapfen, der mittels eines umlaufenden Drahtes
verschlossen werden kann. Der umlaufende Draht wird dann über den
Zapfen gestülpt, um
so die Verschließungen
in einer besonders einfachen Ausführungsform zu gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein zusätzlicher
Sicherungsstift vorgesehen, um zu verhindern, dass sich der Korb
versehentlich öffnen
kann. Um die klappenartigen Deckel preiswert herstellen zu können, kann
er aus einem durchgehenden, also aus einem nicht siebartig durchbrochenen
Stahl hergestellt sein. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass
dadurch das Mischungsverhalten gar nicht bzw, nur unwesentlich beeinträchtigt wird.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
weisen die Mittel zur Drehung des Korbes ein Untersetzungsgetriebe
in Bezug auf den Antrieb auf. Beispielsweise handelt es sich um
ein Zahnrad- oder ein Kettengetriebe. Dabei treibt ein im Durchmesser
kleineres Zahnrad ein größeres, an
der Drehachse des Korbes befestigtes Zahnrad an. Durch diese Untersetzung
reichen im Vergleich drehmomentschwache Antriebssysteme aus, den
Korb in Drehung zu versetzen, beispielsweise kann er so problemlos
von Hand oder pneumatisch angetrieben werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die Mittel zur drehbeweglichen Halterung des Korbes, Hebemittel
auf. Beispielsweise ist eine Öse
vorgesehen, um hier einen Haken eines Krans einführen zu können, um den Korb mittels dieses
Kranes bewegen zu können.
Bei den Mitteln zur drehbeweglichen Halterung handelt es sich hier
beispielsweise um einen Vierkantstahl oder um einen Flachstahl.
Der Vierkantstahl verläuft
parallel zur Drehachse um so die gewünschte Stabilität beim Anheben
sicherstellen zu können.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
sind Mittel zur Kennzeichnung des Korbes, bzw, dessen Inhalt vorgesehen.
Beispielsweise weist der Vierkantstahl Haltemittel auf, um den Korb
mit einer Plakette versehen zu können
oder eine Plakette einhängen
zu können,
um so die geladene Charge kennzeichnen zu können.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die Mittel zur Drehung des Korbes eine Ummantelung gegenüber dem
Inneren des Korbes auf. Beispielsweise handelt es sich um die Drehachse
des Untersetzungsgetriebes, welche in den Korb hineinreicht oder
diesen durchquert. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um eine Reibung
zwischen Drehachse und Gegenständen
zu verhindern bzw. um zu verhindern, dass insbesondere Kleinteile
an nicht vorgesehene Stellen gelangen und so das Drehen der Vorrichtung
blockieren können.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind Mittel zur Fixierung des Korbes gegenüber den Mitteln zur drehbeweglichen
Halterung des Korbes vorgesehen. Beispielsweise sind diese Mittel
zur Fixierung des Korbes an dem Bügel vorgesehen, an dem sich
die Öse
befindet, die zur Entnahme mittels Krans bzw. zum Transport mittels
Krans dient. Auf diese Weise kann der Korb während des Transports mittels eines
Krans fixiert werden, wobei er typischerweise so fixiert wird, dass
die Öffnung
so ausgerichtet ist, dass die Gegenstände auch bei versehentlichem Öffnen des
gegebenenfalls vorgesehenen Deckels nicht herausfallen. Wird der
Korb abgesetzt, kann der Bügel
nach Lösung
der Fixierung unter gegebenen Umständen beiseite geklappt werden,
um den Korb entleeren zu können.
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Die
Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beim Waschgang
und/oder Spülgang
von mit Kunstharz imprägnierten,
porösen
Metallteilen Verwendung findet. Der Waschgang erfolgt nach dem Imprägnieren,
um die Oberfläche
der imprägnierten
Teile vom Imprägniermittel
zu befreien. Das Waschbad besteht vorwiegend aus Wasser bei Raumtemperatur.
Der Waschgang ist effektiv, wenn die Gegenstände Hubbewegungen ausgesetzt
werden. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird darüber hinaus
eine Drehbewegung des Korbes im Waschbad erreicht.
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Anschließend kann
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Spülgang
vorgenommen werden, um anhaftendes Schmutzwasser abzuspülen. Das
Spülbad
weist Wasser bei Raumtemperatur auf. Es wird ähnlich dem Waschgang gespült, wobei
der Spülgang
allerdings nur regelmäßig kürzer ausfällt. Dies
hängt von
der Geometrie der Teile ab. Je komplizierter die Teile strukturiert
sind, desto länger
wird gespült.
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Zu
den Figuren:
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Die 1 und 2 zeigen
jeweils eine erfindungsgemäße Ausführungsform
der Vorrichtung in perspektivischer Seitenansicht.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist einen Korb 2 auf, der die zu behandelnden Gegenstände bzw.
Kleinteile über
die Öffnung 1 aufzunehmen vermag.
Die Öffnung 1 des
Korbes 2 ist mit einem Deckel verschließbar. Der Korb 2 ist
dazu bestimmt in eine nicht gezeigte Flüssigkeit eingetaucht zu werden.
Bei dem Korb 2 handelt es sich um einen im Wesentlichen
siebartig durchbrochenen Behälter.
Dadurch wird er von der Flüssigkeit
durchströmt,
um so ein effektives Benetzen und Umströmen der in den Korb eingebrachten
Gegenstände
durch die Flüssigkeit
zu gewährleisten.
Die siebartige Struktur wird beispielsweise durch sehr kleine Bohrungen
oder Löcher
in den Wänden
des Korbes 2 erreicht. Es sind ferner Mittel 4 zur
drehbaren Halterung des Korbes 2 vorgesehen. Dabei handelt
es sich um eine bügelförmige Flachstahlkonstruktion,
die die Achse 8 des Korbes 2 drehbeweglich lagert,
so dass der Korb 2 sich um diese Achse 8 zu drehen
vermag. Zur Hebung des Korbes 2 ist eine Öse 3 für einen
Kranhaken vorgesehen. Es sind ferner Mittel zur Drehung des Korbes 2 vorgesehen.
Diese umfassen ein Zahnrad 7 sowie ein dazu kleineres,
in das vorgenannte eingreifendes Zahnrad 6, sowie einen
damit getriebemäßig verbundenen
Antriebsstutzen 5. Die Zahnräder 6, 7 weisen,
vom Antriebsstutzen 5 aus gesehen, ein Untersetzungsverhältnis auf,
um so die aufzuwendenden Antriebskräfte vorteilhaft gering zu halten.
Am Antriebsstutzen 5 kann eine Kurbel oder ein von Druckluft
angetriebener, handelsüblicher Schrauber
angeflanscht werden.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
dahingehend von der zuvor beschriebenen Ausführungsform, dass der Korb 2 in Kammern
unterteilt ist, die separat über
zugehörige Öffnungen
zugänglich
sind und durch zugehörige
Deckel 11, 12 verschlossen werden können. Die
Mittel zur Drehung des Korbes 2 weisen bei dieser Ausgestaltung
einen Kettenantrieb 15, 16, 17 auf. Dieser
ist besonders robust und unempfindlich gegenüber den Einwirkungen, denen
er bei der zuvor beschriebenen Verwendung ausgesetzt ist. Das Untersetzungsverhältnis, das
sich aufgrund der gezeigten Radien der Kettenräder 15 und 17 ergibt,
ist wiederum so gewählt,
dass bei ausreichender Drehzahl des Korbes 2 für ein ausreichendes
Mischungsverhalten, das aufzuwendende Drehmoment gering bleibt.