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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen mindestens einer
anorganischen Schicht von einem Bauteil, ein Verfahren zum Verkleben
zweier Bauteile mit jeweils einer Klebefläche sowie eine Vorrichtung
zum Erzeugen eines atmosphärischen
Plasmastrahls zur Durchführung
der Verfahren.
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Aus
dem Stand der Technik der
EP
0 761 415 A1 und der
EP 1 335 641 A1 ist eine Plasmaquelle bekannt,
bei der mittels einer unter Anlegen einer hochfrequenten Hochspannung
in einem Düsenrohr zwischen
einer Stiftelektrode und einer Ringelektrode mittels einer nicht-thermischen Entladung
aus dem Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt wird, der aus der Düsenöffnung austritt.
Dieser nicht-thermische Plasmastrahl weist bei einer geeignet eingestellten
Strömungsrate
keine elektrischen Streamer auf, so dass nur der energiereiche,
aber niedrig temperierte Plasmastrahl auf die Oberfläche eines
Bauteils gerichtet werden kann. Streamer sind dabei die Entladungskanäle, entlang
derer die elektrische Entladungsenergie während der Entladung verläuft.
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Die
Oberfläche
wird somit von Staubteilchen gereinigt und aktiviert, so dass eine
nachfolgende Beschichtung mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit einem
Klebstoff möglich
ist. Zur Charakterisierung des Plasmastrahls kann auch die hohe
Elektronentemperatur, die niedrige Innentemperatur und die hohe
Gasgeschwindigkeit herangezogen werden.
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Es
ist weiterhin aus dem Stand der Technik der
EP 1 410 852 bekannt, dass man mit
dem Plasmastrahl eine Schicht aus organischem Material, beispielsweise
eine Lackschicht von einer Oberfläche entfernt werden kann. Dabei
wird der organische Stoff bei niedrigen Temperaturen pyrolysiert
und/oder sublimiert. Jedenfalls laufen die Ablöseprozesse bei niedrigen Plasmaintensitäten ab und
können
mit der zuvor beschriebenen Plasmaquelle durchgeführt werden.
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Des
Weiteren ist es bekannt, dass anorganische Schichten mit Hilfe eines
Laserstrahls abgelöst werden
können.
Die anorganische Schicht nimmt dabei eine relativ große Energiemenge
aus dem Laserstrahl auf und verdampft. Das Laserlicht koppelt sich dabei
in die Dampfphase ein. Das Ablösen
der anorganischen Schicht erfolgt teilweise explosionsartig, so
dass es oftmals zu einem unregelmäßigen Ablösen der anorganischen Schicht
kommt. Die so behandelte Oberfläche
ist teilweise nicht vollständig
gereinigt und kann ohne weitere Vorbehandlung nicht weiterverarbeitet,
beispielsweise verklebt werden. Denn der Laserstrahl erzeugt ein
Plasma, das zumindest teilweise Ionen des abgedampften anorganischen
Materials oder Metallionen enthält.
Somit besteht keine ausreichend hohe Sauerstoffkonzentration im
Plasma, die für
eine oxydische Vorbehandlung und Aktivierung der Oberfläche erforderlich
ist. Eine separate Vorbehandlung und Aktivierung der Oberfläche ist
daher als zusätzlicher
Arbeitsschritt erforderlich. Denn an der Oberfläche haften Oxydationsprodukte
an, die aus einer Nachoxidation der aufgeheizten Bereiche stammen.
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Ebenso
kann eine anorganische Schicht mittels einer rein mechanischen Behandlung
entfernt werden. Die anorganische Schicht wird dabei allerdings
nur ungleichmäßig entfernt und
eine Oberflächenaktivierung
findet in diesem Arbeitsschritt nur in Ausnahmefällen statt.
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Da
das mechanische Ablösen
der anorganischen Schichten bzw. das Ablösen mit Hilfe eines Laserstrahls
somit nur eine zumindest teilweise Reinigung bedeutet, ist die zu
verklebende Klebefläche nur
bedingt für
ein Kleben vorbereitet. Denn die Klebefläche ist nur wenig oberflächenaktiviert
und in der Regel mit vercrakten Kohlenwasserstoffen belegt, so dass
ein weiterer Vorbehandlungsschritt erforderlich ist. Die Aktivierung
der Oberfläche
kann einerseits mit chemischen Mitteln oder mit Hilfe eines atmosphärischen
Plasmastrahls, wie oben beschrieben, erfolgen.
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Ein
Ablösen
der anorganischen Schichten mit Hilfe des aus dem oben genannten
Stand der Technik bekannten Plasmaquelle ist dagegen nur unzureichend
möglich,
da kein ausreichend angeregtes Plasma erzeugt werden kann, ohne
dass einzelne Streamer aus der Plasmaquelle herausgeblasen werden.
Denn für
das Erzeugen eines ausreichend intensiven Plasmastrahls müssen die
Durchflussraten des Arbeitsgases so weit erhöht werden, dass die zur Erzeugung
des Plasmas gezündeten
Streamer der elektrischen Entladung innerhalb der Plasmaquelle aus
der Austrittsöffnung
der Plasmaquelle heraustreten und mit der Oberfläche in Kontakt treten. Dabei
kommt es dann an der Oberfläche
zur Erzeugung eines Plasmas, das Ionen des anorganischen Materials
oder Metallionen enthält.
Die Konzentration der Sauerstoffionen im Plasma wird dadurch erheblich
verringert, so dass das Ablösen
der anorganischen Schicht ungleichmäßig verläuft und die Aktivierung der
Oberfläche
verschlechtert oder gar verhindert wird. Zudem kommt es durch das
Erzeugen eines weiteren Plasmas an der zu bearbeitenden Oberfläche zu einem
chemisch/physikalischen Abschirmungseffekt des Schutzgases gegenüber dem aus
der Plasmaquelle austretenden Plasmastrahls, so dass dieser die
Oberfläche
nicht mehr, zumindest aber nicht mehr in ausreichendem Maße erreichen kann.
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Die
zuvor aufgezeigten Probleme treten insbesondere bei der Herstellung
von Bauteilen aus Schichtmaterialien auf, bei denen nach einer Beschichtung
ein Teil der Beschichtung gezielt wieder abgelöst werden muss. Dieses ist
beispielsweise für ein
Verkleben des Bauteils erforderlich, wenn die oberste anorganische
Schicht des Bauteils wegen ihrer geringen Haftung zum Grundmaterial
nur schlecht für
ein Verkleben geeignet ist.
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Dieses
ist insbesondere bei der Herstellung von Scheinwerfern und Dekorschichten
der Fall. Hier werden auf einer elektrisch isolierenden Grenzschicht
eines Trägermaterials
eine Reflexionsschicht und eine als Korrosionsschutz dienende Schutzschicht
aufgebracht. Als Trägermaterialien
können hierbei
Kunststoffe, insbesondere Duroplaste und Lacke verwendet werden.
Ist das Trägermaterial selbst
elektrisch leitend, so ist zwischen dem Trägermaterial eine Zwischenschicht
angeordnet, um eine galvanische Trennung des Trägermaterials von der Reflexionsschicht
zu erzeugen. Das Trägermaterial besteht
dabei aus bevorzugt aus Metall, vorzugsweise aus einem verzinkten
Stahlblech. Die Zwischenschicht besteht aus einer lackierten, vorzugsweise pulverlackierten
Schicht. Die Reflexionsschicht besteht bevorzugt aus Aluminium,
das auf die elektrisch isolierende Grenzschicht aufgesputtert wird.
Schließlich
besteht in bevorzugter Weise die Schutzschicht aus SiO2.
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Der
Randbereich eines derartig aufgebauten Scheinwerfers wird anschließend mit
einer Abdeckscheibeverbunden, insbesondere verklebt. Bekannter Maßen besitzt
eine mit SiO2 beschichtete Aluminiumschicht
eine geringe Haftung zum Duroplast bzw. zum Lack. Daher wurden im
Stand der Technik bisher die Klebeflächen teilweise mechanisch oder
mit Hilfe eines Laserstrahls bearbeitet, um zumindest teilweise
die anorganischen Schichten aus Aluminium und SiO2 abzulösen. Die
dann frei werdende elektrisch isolierende Grenzschicht kann mit
Klebstoff versehen werden, so dass ein Verkleben mit der Abdeckscheibe
erleichtert wird.
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Das
zuvor aufgezeigte Anwendungsbeispiel eines Entfernens einer anorganischen
Schicht bei der Herstellung eines Scheinwerfers stellt nur ein Beispiel
dar. Die nachfolgend beschriebene Erfindung ist nicht auf diese
Anwendung beschränkt,
auch der angegeben charakteristische Schichtaufbau ist nicht eine
notwendige Voraussetzung für
die Anwendung der Erfindung.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, das Entfernen von
anorganischen Schichten zur Vorbereitung einer Weiterbehandlung
eines Bauteils weiter zu vereinfachen und zu verbessern. Ein weiteres
technisches Problem besteht darin, das Verkleben von Bauteilen mit
anorganischen Beschichtungen zu verbessern.
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Das
zuvor aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zum Entfernen mindestens einer anorganischen
Schicht von einem Bauteil nach Anspruch 1 gelöst.
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Mit
Hilfe einer atmosphärischen
Entladung wird in einem ein reaktives Gas enthaltenden Arbeitsgas
ein Plasmastrahl erzeugt, der auf die anorganische Schicht gerichtet
wird. Die anorganische Schicht wird durch den Plasmastrahl zumindest
teilweise geschmolzen und die zumindest teilweise geschmolzene anorganische
Schicht wird durch den Gasstrom des Plasmastrahls von der Oberfläche entfernt.
Dabei wird in bevorzugter Weise unter Anwendung einer hochfrequenten
Hochspannung eine Folge von Entladungen zwischen zwei Elektroden
einer Plasmadüse
erzeugt, so dass das Arbeitsgas zu einem aus der Plasmadüse austretenden
Plasmastrahl angeregt wird.
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Der
Begriff "reaktives
Gas" wird derart
verstanden, dass das Gas im Plasmazustand reaktiv ist. Die Eigenschaft
der Reaktivität
muss dagegen nicht notwendiger Weise schon im nicht angeregten Zustand,
also im Grundzustand vorhanden sein.
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Insbesondere
wird als Arbeitsgas ein ein oxidierendes Gas, insbesondere Sauerstoff
enthaltendes Gas, vorzugsweise Luft, oder ein reduzierendes Gas,
insbesondere Wasserstoff enthaltendes Gas, vorzugsweise Formiergas
verwendet. Diese Gase sind bereits im nicht angeregten Zustand reaktiv,
diese Eigenschaft verstärkt
sich dann im Plasmazustand.
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Darüber hinaus
kann als Arbeitsgas auch Stickstoff verwendet werden, dass im nicht
angeregten Zustand überwiegend
inerte Eigenschaften aufweist, jedoch im angeregten Plasmazustand
reaktiv ist.
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Des
Weiteren können
dem Arbeitsgas noch weitere inerte Gase zugemischt sein, beispielsweise Argon
oder Helium. Diese Gase sind auch im angeregten Zustand nicht reaktiv,
können
aber zu einer vorteilhaften Temperaturerhöhung des Plasmas beitragen.
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Die
hochfrequente Folge von Entladungen erscheint dabei als eine Entladung
in Form einer Bogenentladung, tatsächlich bestehend aus einer
Vielzahl von einzelnen Streamer und nicht aus einem konstant brennenden
Lichtbogen.
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Das
zuvor beschriebene Verfahren nutzt die Eigenschaften des Plasmastrahls
in besonderer Weise aus, um die anorganische Schicht abzulösen. Da das
Arbeitsgas ein reaktives Gas enthält, ergibt sich aufgrund der
hohen Elektronentemperatur eine große Aggressivität des reaktiven
Gases innerhalb des Plasmas. Dabei wird eine exotherme Reaktion
zwischen dem anorganischen Material und dem reaktiven Gas in Gang
gesetzt, obwohl die Entzündungstemperatur
noch nicht erreicht wurde. Dieser Verbrennungsprozess setzt eine
Verbrennungswärme frei,
die den Verbrennungsprozess dann zusätzlich aufrecht hält. Somit
kann mit Hilfe des nicht-thermischen Plasmastrahls bei hohen Elektronentemperaturen
trotz niedriger Ionentemperatur ein Verbrennungsprozess des anorganischen
Materials erzeugt werden, ohne dass bereits der Plasmastrahl selbst
zu einer starken Erhitzung führt.
Diese nennt man auch kalte Verbrennung.
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Zur
Erzeugung eines geeigneten Plasmastrahls wird die Plasmadüse mit hohen
Frequenzen im Bereich von 1 bis 30 kHz betrieben. Des weiteren werden
die hohen Leistungsdichten dadurch erreicht, dass der Druck des
Arbeitsgases und damit die Durchflussrate vergrößert wird, um die Austrittsgeschwindigkeit
des Plasmastrahls aus der Düse
heraus zu erhöhen.
Dadurch wird gleichzeitig eine erhöhte Kühlung des Düsenkopfes bewirkt, die aufgrund
der erhöhten
Leistungsaufnahme notwendig ist, ohne dass es einer getrennten Kühlung, bspw.
einer Wasserkühlung
bedarf.
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In
bevorzugter Weise wird der Plasmastrahl als streamerfreier Plasmastrahl
erzeugt. Dazu werden konstruktive Maßnahmen insbesondere beim Düsenkopf
getroffen, die den Austritt der Streamer verhindern. Im Prinzip
wird die Düsenöffnung verkleinert,
damit bereits allein aus geometrischen Gründen einzelne Streamer nicht
mit dem Plasmastrahl zusammen austreten können. Um jedoch eine genügend große Strömung des
Arbeitsgases ohne einen zu großen
Rückstau
gewährleisten
zu können,
sind erfindungsgemäß ein Arbeitsgasdurchlass
vorgesehen, dessen gesamter Querschnitt mindestens doppelt so groß wie der
Querschnitt der Düsenöffnung ist.
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Mit
dem zuvor beschriebenen Verfahren können anorganische Schichten
entfernt werden. Die Dicke der vollständig abzutragenden Schichten
hängt dabei
von den gewählten
Randbedingungen ab. Für dickere
Schichten, die möglicher
Weise nicht in einem Plasma-Beschichtungsschnitt vollständig entfernt
werden können,
ist es bevorzugt, dass vor der Behandlung mit dem Plasmastrahl die
Oberfläche
mit einem Laserstrahl vorbearbeitet wird und ein Teil der anorganischen
Schicht durch den Laserstrahl entfernt wird. Somit wird durch den
Laserstrahl eine Vorreinigung durchgeführt, an die sich die Nachbehandlung,
also das Entfernen der restlichen anorganischen Schicht und eine
Oberflächenaktivierung durch
den Plasmastrahl anschließen.
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Das
oben aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung
durch ein Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile mit jeweils einer
Klebefläche
mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst, wobei mindestens eine Klebefläche eine
anorganische Beschichtung aufweist.
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Zunächst wird
mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens die anorganische Schicht
von der mindestens einen Klebefläche
entfernt. Die von der anorganischen Schicht befreite Klebefläche wird durch
Auftrag eines Klebstoffes und durch Kontakt mit der weiteren Klebefläche verklebt.
Erfindungsgemäß wird dabei
ausgenutzt, dass das Entfernen der anorganischen Schicht gleichzeitig
auch zu einer Aktivierung der Klebefläche führt, so dass in einem Arbeitsschritt
das Säubern
und Aktivieren der Oberfläche
erfolgt. Dieses hat insbesondere verfahrenstechnische Vorteile.
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In
bevorzugter Weise und nicht die vorliegende Erfindung beschränkend eignet
sich die zuvor beschriebenen Verfahren zum Bearbeiten eines Scheinwerfers.
Der Scheinwerfer weist dabei einen Schichtaufbau aus mindestens
einem Trägermaterial,
einer Reflexionsschicht, und vorzugsweise einer Schutzschicht auf.
Die Reflexionsschicht und ggf. die Schutzschicht werden dann mit
dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren entfernt und die
darunter befindliche Oberfläche
des Trägermaterials
wird aktiviert.
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In
bevorzugter Weise besteht das Trägermaterial
aus Metall, vorzugsweise aus einem verzinkten Stahlblech. Des Weiteren
ist vorzugsweise zwischen dem Trägermaterial
und der Metallschicht eine Zwischenschicht angeordnet, die aus einer
lackierten, vorzugsweise pulverlackierten Schicht besteht. Ebenso
kann das Trägermaterial
aus einem Kunststoff, insbesondere einem Duroplast bestehen. Vorzugsweise
besteht die anorganische Schicht aus Aluminium und die Schutzschicht
aus SiO2. Somit ist bei beiden Alternativen
des Trägermaterials
die Aluminiumschicht auf einem elektrischen Isolator und somit thermisch
schlecht leitfähigen
Material aufgebracht.
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Der
von der Schutzschicht und der Metallschicht befreite Abschnitt des
Scheinwerfers kann dann als Klebefläche dienen und mit dem zuvor
erläuterten
Verfahren verklebt werden. Werden also die zuvor beschriebenen Verfahren
am Randbereich des Scheinwerfers angewendet, kann anschließend dieser
Randbereich ohne weitere Vorbehandlung mit einer Halterung verklebt
werden. Weitere Zwischenschritte zur Reinigung und/oder Aktivierung
der Klebeflächen
sind nicht erforderlich.
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Die
oben aufgezeigten technischen Probleme werden auch durch eine Vorrichtung
zum Erzeugen eines atmosphärischen
Plasmastrahls mit den Merkmalen des Anspruches 16 gelöst. Insbesondere eignet
sich diese Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.
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Die
genannte Vorrichtung weist auf ein mit einem Gaseinlass verbundenes
Düsenrohr,
einen eine Düsenöffnung aufweisenden
Düsenkopf,
eine elektrisch gegenüber
dem Düsenkopf
isolierte Innenelektrode und einen im Düsenkopf angeordneten und strömungstechnisch
mit dem Düsenrohr
verbundenen Arbeitsgasdurchlass, wobei die Spitze der Innenelektrode
in Strömungsrichtung
des Arbeitsgases axial gegenüber
dem Düsenkopf
zurückversetzt
angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die
Querschnittsfläche
des Arbeitsgasdurchlasses größer als
die Querschnittsfläche
der Düsenöffnung.
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Zum
Erzeugen des Plasmastrahls wird innerhalb des Düsenrohres und innerhalb des
Düsenkopfes
durch Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung im Arbeitsgas,
das bevorzugt aus Luft oder aus Formiergas besteht, eine Entladung
gezündet, deren
einzelne Streamerkanäle
aufgrund der hohen Frequenz wie ein Lichtbogen erscheinen. Dennoch besteht
diese Bogenentladung aus einzelnen, sehr kurz andauernden Streamern
und nicht aus einem andauernden Lichtbogen. Die Frequenz liegt dabei beispielsweise
im Bereich von über
1 kHz, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 kHz. Bevorzugt liegt die
Frequenz über
20 kHz, um eine besonders hohe Leistung des Plasmastrahls zu gewährleisten.
Die Größe der Wechselspannung
liegt (gemessen Spitze-zu-Spitze,
USS) im Bereich größer 0,5 kV, vorzugsweise im
Bereich größer als
1 kV kV. Bevorzugt ist eine Spannung größer als 5 kV, um eine besonders hohe
Leistungsdichte des Plasmastrahls zu gewährleisten.
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Die
Düsenöffnung hat
die Funktion des Durchlasses für
den Plasmastrahl, also der Öffnung, durch
die der im Düsenrohr
erzeugte Plasmastrahl aus dem Düsenkopf
austritt. Diese Funktion wird dadurch unterstützt, dass der Gaseinlass das
Arbeitsgas so in das im wesentlichen zylindrische Düsenrohr einleitet,
dass es zu einer Verdrallung des Gasstroms, also zur Ausbildung
eines Gaswirbels kommt. Dadurch werden die einzelnen Streamer der Entladung
in den Bereich der Achse des Düsenrohres
gezwungen. Erst am in Strömungsrichtung
gesehen strömungsabwärts gelegenen
Ende der Entladungstrecke verzweigt sich der Lichtbogen und endet auf
einer elektrisch leitenden inneren Oberfläche des Düsenkopfes. Diese innere Oberfläche kann
zylindrisch und/oder konisch ausgebildet sein. Ist dann die Düsenöffnung,
bezogen auf die Achse des Düsenrohres,
im wesentlichen axial angeordnet, dann trifft der Plasmastrahl direkt
auf die Düsenöffnung und nicht
auf den dazu beabstandeten Arbeitsgasdurchlass.
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Der
Arbeitsgasdurchlass hat die Funktion, einen Teil des Arbeitsgases
aus dem Düsenrohr
abzulassen. Dieses ist erforderlich, wenn die Plasmaquelle mit einer
hohen Leistungsdichte betrieben wird, insbesondere wenn dafür die Strömungsrate
des Arbeitsgases deutlich höher
als die Strömungsrate
des mit dem Plasma aus der Düsenöffnung austretenden Arbeitsgases
eingestellt ist. Damit sich kein Stau des Arbeitsgases bildet und
damit verbunden eine Störung
der Strömungsverhältnisse
im Düsenrohr
auftritt, wird durch den Arbeitsgasdurchlass der überschüssige Teil
des Arbeitgases abgelassen, so dass eine ausreichende Durchströmung des
Düsenrohres und
des Düsenkopfes
gewährleistet
werden kann. Zusätzlich
kommt es durch die starke Durchströmung der gesamten Vorrichtung
zu einer ausreichenden Kühlung,
insbesondere des Düsenkopfes.
Eine separate und aufwändige
Kühlung
ist dann nicht erforderlich. Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn
die Querschnittsfläche
des Arbeitsgasdurchlasses größer als die
Querschnittsfläche
der Düsenöffnung ist,
die zuvor beschriebenen Effekte eintreten. Diese Konstruktion führt dazu,
dass der Plasmastrahl durch die umgebende Strömung durch den Arbeitsgasdurchlass auf
die Düsenöffnung konzentriert
und geführt
wird. Die Strömung
durch den Arbeitsgasdurchlass kann dabei laminar sein.
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Es
hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die
Querschnittsfläche
des Arbeitsgasdurchlasses mindestens zweimal, vorzugsweise dreimal
so groß wie
die Querschnittsfläche
der Düsenöffnung ist.
Dadurch wird gewährleistet,
dass im Vergleich zum Anteil der durch die Düsenöffnung austretenden Gasmenge
der größere Teil
des Arbeitsgases durch die Arbeitsgasdurchlassöffnung aus dem Düsenkopf
austritt. Eine höhere
Leistungsdichte wird dadurch erreicht, während gleichzeitig die Kühlung verstärkt wird.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass der Arbeitsgasdurchlass zumindest
abschnittsweise die Düsenöffnung umgibt.
Dadurch bilden sich Stützstrahlen
aus Arbeitsgas aus, die den aus der Düsenöffnung austretenden Plasmastrahl
umgeben und die umgebende Luft beschleunigen. Der Düsenstrahl
behält
somit seine Geschwindigkeit weitgehend bei, die er durch die innerhalb
des Düsenrohres,
innerhalb des Düsenkopfes
und innerhalb der Düsenöffnung erfolgte
Beschleunigung erhalten hat. Dabei wirken sowohl Beschleunigungseffekte
innerhalb des Lichtbogens als auch Düseneffekte mit.
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Im
Inneren des Düsenrohres
und des Düsenkopfes
wird prinzipiell eine stabile Mindestströmung des Arbeitsgases benötigt, um
die Kernentladung zu stabilisieren. Durch eine Erhöhung der
Gesamtmenge des Arbeitsgases werden dann die Entladungsverhältnisse
im Inneren des Düsenrohres
und des Düsenkopfes
weiter verbessert und konzentriert.
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Herstellungstechnisch
und auch strömungstechnisch
ist es weiterhin vorteilhaft, dass der Arbeitsgasdurchlass eine
Mehrzahl von Einzelöffnungen
aufweist. Diese Einzelöffnungen
können
zumindest teilweise um die Düsenöffnung herum
angeordnet sein. Ebenso können
die Einzelöffnungen
zumindest teilweise in der Seitenwand des Düsenkopfes angeordnet sein.
Darüber
hinaus können
die Einzelöffnungen
kreisförmig,
ringförmig,
elliptisch oder rechteckförmig
ausgebildet sein. Der Arbeitsgasdurchlass kann daher in unterschiedlichsten
Formen ausgebildet sein, um zumindest teilweise seine zuvor beschriebenen
Funktionen zu erfüllen.
Die Erfindung ist daher nicht auf eine spezielle Anordnung oder Ausgestaltung
des Arbeitsgasdurchlasses beschränkt.
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Ebenso
unterliegt die Form der Düsenöffnung an
sich keiner Beschränkung.
Die Düsenöffnung ist
bevorzugt kreisförmig,
elliptisch oder rechteckförmig
ausgebildet. Darüber
hinaus kann die maximale Innenabmessung der Düsenöffnung kleiner als 4 mm, vorzugsweise
kleiner als 3 mm und insbesondere kleiner als 2 mm sein. Die Düsenöffnung soll gewährleisten,
dass aus dem Innenraum des Düsenrohres
und des Düsenkopfes
keine Entladungsstreamer austreten können. Da der Gasdurchsatz,
wie bereits erläutert,
zur Erzielung eines leistungsstarken Plasmastrahls und der dadurch
erforderlichen Kühlung
groß ist,
würde bei
einer herkömmlich
ausgebildeten Düsenöffnung die
Gefahr bestehen, dass einzelne Streamer austreten und mit der anorganischen Oberfläche in Berührung treten.
Dieses würde
das Entfernen der anorganischen Schicht erheblich beeinträchtigen,
so dass besondere Maßnahmen
für das
Erzeugen eines streamerfreien, also potenzialfreien Plasmas getroffen
werden müssen.
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Insbesondere
dann, wenn Einzelöffnungen nahe
an der Düsenöffnung positioniert
sind, besteht die Gefahr, dass sich das Plasma den Weg nicht durch
die Düsenöffnung hindurch,
sondern durch eine der Einzelöffnungen
hindurch sucht. Um dieses zu verhindern, weist in weiter bevorzugter
Weise die Düsenöffnung einen
Querschnitt auf, der größer ist als
der Querschnitt jeder der Einzelöffnungen
ist. Dadurch ist der Strömungswiderstand
durch die Einzelöffnung
im Vergleich zu der Düsenöffnung vergrößert, wodurch
eine Konzentration auf den Zentralstrahl durch die Düsenöffnung ergibt.
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Weitere
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand
von Ausführungsbeispielen
erläutert, wozu
auf die beigefügte Zeichnung
verwiesen wird. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Erzeugen eines atmosphärischen
Plasmastrahls zum Entfernen einer anorganischen Schicht von einem
Bauteil,
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2 den
Düsenkopf
der in 1 dargestellten Vorrichtung im Querschnitt,
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3 den
Düsenkopf
der in 1 dargestellten Vorrichtung in einer Vorderansicht,
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4 den
Düsenkopf
der in 1 dargestellten Vorrichtung in einer perspektivischen
Ansicht,
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5 einen
Teil eines ersten Bauteils mit einer anorganischen Schicht im Querschnitt,
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6 einen
Teil eines zweiten Bauteils mit einer anorganischen Schicht im Querschnitt,
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7 eine
schematische Darstellung eines Scheinwerfers mit einer anorganischen
Beschichtung im Querschnitt,
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8 das
zweite Bauteil während
der Bearbeitung mit der Vorrichtung gemäß 1 bis 4,
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9 das
zweite Bauteil mit einer teilweise abgelösten anorganischen Schicht
und
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10 eine
Bearbeitungsstation zur Durchführung
der erfindungsgemäßen Verfahren.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum
Erzeugen eines Plasmastrahls zum Entfernen einer anorganischen Schicht
von einem Bauteil. Bevor auf die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingegangen wird, wird im Folgenden eine detaillierte Beschreibung
der Funktionsweise der Vorrichtung 10 angegeben, die nachfolgend
auch als Plasmadüse 10 bezeichnet
wird.
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Die
in 1 gezeigte Plasmadüse 10 weist ein Düsenrohr 12 auf,
das mit einem Düsenkopf 14 verbunden
ist oder einstückig
mit diesem ausgebildet ist. Der Düsenkopf 14 ist vorliegend
in besonderer Weise für
das Erzeugen eines intensiven Plasmastrahls ausgebildet und wird
weit er unten näher
erläutert.
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Der
Düsenkopf 14 besteht
zumindest an der Innenseite aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere
aus einem Metall. Das Düsenrohr 12 besteht
ebenfalls bevorzugt aus Metall, jedoch können auch nicht elektrisch
leitende Materialien verwendet werden. Am dem Düsenkopf 14 entgegengesetzten
Ende weist das Düsenrohr 12 einen
Gaseinlass 16 für
ein Arbeitsgas auf, beispielsweise für Druckluft.
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Als
Arbeitsgase kommen auch andere Gase oder Gasmischungen als Luft
oder Formiergas in Frage. Bevorzugt ist dabei, dass ein Anteil eines
reaktiven Gases vorhanden ist. So kann beispielsweise ein reines
Sauerstoffgas, ein Gemisch aus einem Edelgas wie Argon und aus Sauerstoff
oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff (Formiergas) verwendet
werden. Nicht zuletzt aus verfahrenstechnischen Gründen ist
jedoch Luft bevorzugt, da dieses Arbeitsgas sehr einfach verfügbar ist
und oftmals keine zusätzlichen
Installationen erfordert.
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Für die Betriebsweise
der Vorrichtung 10 hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt,
dass das Arbeitsgas in Form eines Wirbels durch das Düsenrohr
strömt.
Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass
ein solcher Wirbel während
des Betriebes der Vorrichtung erzeugt wird.
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Im
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Vorrichtung 10 eine
bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material bestehende Zwischenwand 18 vorgesehen,
die den Gaseinlass 16 vom Innenraum des Düsenrohres 12 abtrennt.
Für ein
gezieltes Einlassen des Arbeitsgases weist die Zwischenwand 18 einen
Kranz von schräg
in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 20 auf und bildet
so eine Dralleinrichtung für
das Arbeitsgas. Der strömungsabwärts gelegene
Teil des Düsenrohres 12 wird
deshalb vom Arbeitsgas in der Form eines Wirbels 22 durchströmt, dessen
Kern auf der Längsachse
des Düsenrohres 12 verläuft.
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An
der Unterseite der Zwischenwand 18 ist mittig eine Innenelektrode 24 angeordnet,
die koaxial in das Düsenrohr 12 hineinragt.
Die Innenelektrode 24 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch einen rotationssymmetrischen, an der Spitze abgerundeten Stift
gebildet, beispielsweise bestehend aus Kupfer, der durch einen Isolator 26 elektrisch
gegenüber
der Zwischenwand 18 und den übrigen Teilen des Düsenrohres 12 isoliert
ist. Andere Ausführungsformen
der Innenelektrode mit von der dargestellten Form abweichenden Dimensionen
und sogar auch asymmetrisch angeordnete Innenelektroden sind ebenso
möglich.
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Letztlich
kommt es nur darauf, dass die Innenelektrode 24 gegenüber dem
als Gegenelektrode fungierenden Düsenkopf 14 elektrisch
isoliert ist. Somit können
die Zwischenwand 18 und/oder das Düsenrohr 12 auch selbst
aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
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Über einen
isolierten Schaft 28 ist die Innenelektrode 24 mit
einem Hochfrequenztransformator 30 verbunden, der eine
hochfrequente Wechselspannung erzeugen kann. Die hochfrequente Wechselspannung
ist bevorzugt variabel regelbar und beträgt – gemessen Spitze-zu-Spitze,
USS – beispielsweise 500
V oder mehr, vorzugsweise 1–5
kV, insbesondere auch größer als
5 kV.
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Die
Frequenz liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 30 kHz
oder auch darüber
und ist vorzugsweise ebenfalls regelbar. Der Schaft 28 ist mit
dem Hochfrequenztransformator 30 über ein vorzugsweise flexibles
Hochspannungskabel 32 verbunden.
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Die
angegebenen Werte für
die Größe und die
Frequenz der Wechselspannung weisen deshalb so große Bereiche
auf, da diese Werte erheblich von der gewählten Geometrie der Vorrichtung 10 abhängen. Auch
die Form des Spannungsverlaufes ist nicht wesentlich. Die Wechselspannung
kann also eine sinusförmige
Spannung oder auch eine gepulste Spannung sein. Durch die angelegte
hochfrequente Spannung wird die Entladung in Form eines Lichtbogens 34 zwischen
der Innenelektrode 24 und dem Düsenkopf 14 gezündet, wobei
das Plasma durch die hohen Frequenz der Spannung bei gleichzeitig
niedrigen Strömen stabilisiert
wird. Die hohen Frequenz der Spannung führt zu einer im Takt der Frequenz
erfolgenden Unterbrechung der Entladung, die somit in der gleichen
Frequenz immer wieder gezündet
wird. Man kann den Vorgang bspw. bei einer sinusförmigen Wechselspannung
auch als ein Dauerzünden der
Entladung in jeder Halbwelle beschreiben.
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Liegt
zudem eine drallförmige
Strömung
des Arbeitsgases innerhalb des Düsenrohres 12 vor,
so wird der Lichtbogen 34 im Wirbelkern auf der Achse des
Düsenrohres 12 bedingt
durch den leichten Unterdruck und die isolierende Wirkung der Gasströmung kanalisiert.
Dadurch verzweigt sich der Lichtbogen 34 erst im Bereich
des Düsenkopfes 14 und trifft
dort auf dessen elektrisch leitende Innenwand.
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Der
Einlass 16 ist über
einen nicht gezeigten Schlauch mit einer Druckluftquelle mit variablem Durchsatz
verbunden, die vorzugsweise mit dem Hochfrequenzgenerator 30 zu
einer Versorgungseinheit kombiniert ist. Die Plasmadüse 10 lässt sich
somit mühelos
mit der Hand oder mit Hilfe eines Roboterarms bewegen. Das Düsenrohr 12 und
die Zwischenwand 18 sind vorzugsweise geerdet, sofern sie selbst
aus einem elektrische leitenden Material bestehen.
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Das
Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer
Nähe des
Lichtbogens 34 rotiert, kommt mit dem Lichtbogen 34 in
eine intensive Berührung
und wird dadurch zum Teil in den Plasmazustand überführt. In der Folge tritt ein
in 1 mit gestrichelten Linien dargestellten Plasmastrahl 36 eines
atmosphärischen
Plasmas aus dem Düsenkopf 14 durch
eine Düsenöffnung 38 hindurch aus.
Der Plasmastrahl 36 hat dabei in etwa in die Gestalt einer
Kerzenflamme.
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Die
Innentemperatur des Plasmastrahls ist im Vergleich zu thermischen
Plasmen gering. So wurde bspw. eine Temperatur im Plasmastrahl mit
einem Thermoelement PT100 im Abstand von 10 mm von der Düsenöffnung eine
Temperatur von kleiner als 300°C
gemessen. Dieser Messwert hat dabei lediglich erläuternden
Charakter und schränkt
die Erfindung nicht ein.
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Der
aus der Düsenöffnung 38 austretende Plasmastrahl
wird vor dem Austreten hauptsächlich durch
den in der Entladung auftretenden Pincheffekt beschleunigt. Ebenso
kann der Gasdruck und der Düseneffekt
beim Austreten des Plasmastrahls aus der Düsenöffnung zu einer Beschleunigung
beitragen. Dadurch wird jedenfalls eine hohe Austrittsgeschwindigkeit
erreicht. Die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Plasmastrahls bewirkt
wiederum viele Wechselwirkungen mit der zu bearbeitenden Oberfläche und
zugleich eine größere Reichweite
des Plasmastrahls. Denn die Stoßverluste
im Plasmastrahl sind bei hohen Austrittsgeschwindigkeiten geringer.
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Des
weiteren ist im Düsenkopf 14 ein
Arbeitsgasdurchlass 40 vorgesehen, der strömungstechnisch
mit dem Innenraum des Düsenrohr 12 verbunden
ist. Der Arbeitsgasdurchlass 40 dient dem Durchlassen des
Arbeitsgases, das nicht innerhalb des Düsenrohres 12 zu einem
Plasmastrahl 36 umgewandelt worden ist. Erfindungsgemäß ist erkannt worden,
dass die Querschnittsfläche
des Arbeitsgasdurchlasses 40 größer als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 38 sein
sollte, um den Anteil des nicht als Plasmastrahl 36 aus
dem Düsenkopf 14 austretenden
Arbeitsgases zu erhöhen.
Dadurch wird eine erhöhte
Intensität
des Plasmastrahls 36 als auch eine verbesserte Kühlung insbesondere
des Düsenkopfes 14 erreicht.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Querschnittsfläche des
Arbeitsgasdurchlasses 40 mindestens zweimal, vorzugsweise
dreimal so groß wie
die Querschnittsfläche
der Düsenöffnung 38 ist.
Dadurch werden die zuvor beschriebenen Vorteile verstärkt. Denn
es kommt zu einer geringeren Vermischung des Kernbereiches des Plasmas
mit dem Arbeitsgas.
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Wie
in den 2 bis 4 dargestellt ist, umgibt der
Arbeitsgasdurchlass 40 die Düsenöffnung 38, wobei eine
Mehrzahl von Einzelöffnungen 42 vorgesehen
sind, die insgesamt den Arbeitsgasdurchlass 40 bilden.
Die Einzelöffnungen 42 sind
kreisförmig
um die Düsenöffnung herum
angeordnet, wobei ein innerer Kreis und ein äußerer Kreis von Einzelöffnungen 42 vorgesehen
sind, in deren Mittelpunkten die Düsenöffnung 38 angeordnet
ist. Diese symmetrische Anordnung hat sich als vorteilhaft erwiesen,
da das aus den Einzelöffnungen 42 austretende
Arbeitsgas eine Mehrzahl von Stützstrahlen 44 bildet,
die den Plasmastrahl 36 gleichmäßig umgeben. Die Stützstrahlen 44 sind
in 1 als gepunktete Linien dargestellt.
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Es
ist jedoch auch möglich
unsymmetrische Anordnungen bzw. Verteilungen der Einzelöffnungen 42 vorzusehen.
Dieses kann je nach Anwendung gewählt werden. Insbesondere können die
Einzelöffnungen 42 auch
teilweise in der Seitenwand 46 des Düsenkopfes 14 angeordnet
sein.
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Die
Form der Einzelöffnungen 42 des
dargestellten Ausführungsbeispiels
sind rund ausgebildet, so dass diese durch Bohrungen in einfacher
Weise erzeugt werden können.
Selbstverständlich
können die
Einzelöffnungen 42 auch ringförmig, elliptisch, rechteckförmig oder
in einer beliebigen andere Form ausgebildet sein.
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Ebenso
kann die Form der Düsenöffnung 38 kreisförmig – wie in
den 1 bis 4 dargestellt-, elliptisch,
rechteckförmig
oder in einer beliebigen anderen Form ausgebildet sein. Als Beispiel
wird weiterhin eine schlitzförmige
Düsenöffnung angegeben.
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Dieser
symmetrisch Aufbau ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend für die Ausgestaltung
der Erfindung. Eine asymmetrische Anordnung der Düsenöffnung relativ
zur Mittelachse der Plasmadüse 10 ist ebenso
möglich.
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Es
hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass die maximale Innenabmessung
der Düsenöffnung 38 kleiner
als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm und insbesondere kleiner
als 2 mm ist. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei hohen Gasdurchsätzen des
Arbeitsgases keine Streamer der Entladung aus dem Düsenkopf
austreten können.
Die Potenzialfreiheit des Plasmastrahls wird somit sichergestellt.
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Wie
sich weiterhin aus den Darstellungen der 1 bis 4 ergibt,
weist die Düsenöffnung 38 einen
Querschnitt aufweist, der größer als
der Querschnitt jeder der Einzelöffnungen 42 ist.
Diese Maßnahme
führt dazu,
dass der Plasmastrahl 36 durch die Düsenöffnung 38 und nicht
durch eine der Einzelöffnungen 42 hindurchtritt.
Somit kann sichergestellt werden, dass die Vorrichtung immer in
der gleichen Weise arbeitet, insbesondere dass der Plasmastrahl 36 immer
aus der mittig auf der Mittelachse der Vorrichtung 10 austritt.
Weiterhin ist der Plasmastrahl 36 immer in gleicher Weise
von den Stützstrahlen 44 umgeben.
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Die 1 und 2 zeigen
weiterhin, dass Bohrungen 48 und 50 im Düsenkopf 14 vorgesehen sind,
die an der Vorderseite des Düsenkopfes 14 einerseits
die Düsenöffnung 38 und
andererseits die Einzelöffnungen 42 des
Arbeitsgasdurchlasses 40 bilden und diese mit dem Düsenrohr 12 strömungstechnisch
verbinden. Dabei hat es sich wiederum als vorteilhaft erwiesen,
dass die Bohrungen 48 und 50 eine Länge aufweisen,
die mindestens dem Vierfachen des Durchmessers der Bohrungen 48 und 50 entspricht.
Die Länge
der Bohrungen 48 und 50 begünstig den Wärmeübertrag zwischen dem Düsenkopf 14 und
dem Arbeitsgas und verbessert somit die Kühlung des Düsenkopfes 14. Dadurch
wird wiederum ein geringerer Verschleiß des Düsenkopfes erreicht.
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Die
Bohrungen 48 und 50 enden – wie die 1 und 2 zeigen – auf der
zum Düsenrohr 12 zugewandten
Innenseite des Düsenkopfes 14 auf
einer konisch zulaufenden Fläche 52.
Der Konus vermindert das Auftreten von zusätzlichen Gaswirbeln. Diese
Ausbildung begünstigt
den oben beschriebenen Effekt, dass der Plasmastrahl 36 durch
die dafür vorgesehen
Düsenöffnung 38 und
nicht durch eine der Einzelöffnungen 42 hindurchtritt.
Gleiches gilt dafür,
dass innerhalb des Düsenkopfes 14 eine
zylindrische Fläche 54 angeordnet
ist, die sich an die konisch zulaufende Fläche 52 anschließt.
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Im
folgenden werden das Verfahren zum Entfernen einer anorganischen
Schicht, das Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile und das Verfahren
zum Bearbeiten eines Scheinwerfers beschrieben. Zunächst werden
dazu zunächst
zwei Ausführungsbeispiele
von Bauteilen mit einer anorganischen Schicht dargestellt, deren
Bearbeitung anhand der 7 bis 10 erläutert wird.
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5 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Bauteils 60, das eine Schicht 62 aus einem Trägermaterial
aus Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast besteht. Auf der
Schicht 62 ist eine weitere Schicht 64 aus einem
Metall, insbesondere aus Aluminium angeordnet. Das Aluminium wird
während der
Herstellung bevorzugt durch Aufsputtern aufgebracht. Diese Schicht 64 ist
wiederum mit einer Schutzschicht 66, beispielsweise aus
SiO2 versehen, die ein Korrodieren der Schicht 64 verhindert.
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6 zeigt
einen alternativen Aufbau eines Bauteils 60, bei dem das
Trägermaterial
der Schicht 62 aus einem Metall, vorzugsweise aus einem
verzinkten Stahlblech besteht. Des weiteren sind – wie schon
zuvor beschrieben – die
Metallschicht 64 und die Schutzschicht 66 vorgesehen.
Da für
den Sputterprozess eine glatte Schicht vorhanden sein muss, ist bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem
Trägermaterial
der Schicht 62 und der Metallschicht 64 eine elektrisch
und auch thermisch isolierende Zwischenschicht 68 angeordnet
ist, die bevorzugt aus einer lackierten, vorzugsweise pulverlackierten
Schicht besteht.
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Ein
Schichtaufbau nach 5 oder 6 ist charakteristisch
für reflektierende
Bauteile wie Scheinwerfer, Spiegel oder andere optische bzw. glänzende dekorative
Elemente. 7 zeigt dazu beispielhaft in
schematischer Form einen Scheinwerfer 70 im Querschnitt.
Der Scheinwerfer 70 weist einen Schichtaufbau gemäß 6 auf.
Der Schichtaufbau gemäß 5 kann
ebenso verwendet werden. Der Schichtaufbau erstreckt sich über die dreidimensionale
Form des Scheinwerfers 70. Die am unteren Ende der Vertiefung 72 des
Scheinwerfers 70 ist eine Öffnung dargestellt, in der
das Leuchtmittel des Scheinwerfers 70 angeordnet werden kann.
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In 8 ist
in schematischer Form das Verfahren zum Entfernen einer anorganischen
Schicht von einem Bauteil 60 dargestellt. Im folgenden
wird erläutert,
wie insgesamt zwei Schichten, nämlich
die Schutzschicht 66 und die Metallschicht 64 vom
Bauteil 60 entfernt werden. Dieses dient der Erläuterung der
speziellen Anwendung bei einem Scheinwerfer. Selbstverständlich kann
das Verfahren auch dazu genutzt werden, nur eine Schicht abzulösen, sofern das
Trägermaterial
der Schicht 62 nur mit einer anorganischen Schicht beschichtet
ist. Beispielsweise könnte
dieses ausschließlich
die Metallschicht 64 sein, die nicht mit einer Schutzschicht
versehen ist, wie bspw. verchromte Kunststoffbauteile.
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Wie 8 zeigt,
wird mit Hilfe einer atmosphärischen
Entladung in einem Sauerstoff enthaltenden Arbeitsgas ein Plasmastrahl 36 erzeugt.
Dazu wird beispielsweise eine Vorrichtung 10 verwendet, die
oben anhand der 1 bis 4 erläutert worden
ist. In 8 ist lediglich der Düsenkopf 14 als Ausschnitt
der Vorrichtung 10 dargestellt.
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Der
Plasmastrahl 36 wird – vorliegend
zusammen mit den Stützstrahlen 44 – auf die
anorganische Schicht bestehend aus der Metallschicht 64 und der
Schutzschicht 66 gerichtet. Der Plasmastrahl 36 überträgt die chemische
Energie, die sich in der starken Elektronenanregung bedingt durch
die hohe Elektronentemperatur auch in der Oberfläche befindet, auf die Oberfläche der
anorganischen Schicht 64 und 66. Die übertragene
Energie schmelzt und sublimiert zumindest teilweise die anorganische
Schicht. Es kann sogar ein Verbrennungsprozess in Gang gesetzt werden,
der selbst Energie freisetzt und die Verbrennung verstärkt. Dieses
bewirkt ein weiteres Schmelzen und Verdampfen des anorganischen
Materials. Die somit geschmolzene oder angeschmolzene anorganische
Schicht wird dann durch den Gasstrom des Plasmastrahls selbst und
ggf. durch den Strom des durch den Arbeitsgasdurchlass austretenden
Arbeitsgases von der Oberfläche
weggeblasen und entfernt.
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Durch
diesen Vorgang wird die anorganische Schicht vollständig abgetragen,
ohne dass das Trägermaterial 62 oder
die Zwischenschicht 68 aufgrund ihrer geringen thermischen
Leitfähigkeit
und ihrer Duroplastizität
angegriffen werden. Zusätzlich
wird die Oberfläche
aktiviert, so dass diese für
eine Weiterverarbeitung mit einer Flüssigkeit leicht benetzt werden
kann. Im Gegensatz zum Abtragen durch einen Laserstrahl reagieren
die freigesetzten Kohlenwasserstoffe ab und kondensieren nicht neben
bzw. auf der Behandlungsspur.
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9 zeigt
dann den Schichtaufbau des Bauteils 60 nach der vollständigen Bearbeitung durch
den Plasmastrahl. Die oberen beiden Schichten 64 und 66 sind
in dem bearbeiteten Bereich der Oberfläche entfernt worden, während die
Zwischenschicht 68 und das Trägermaterial 62 nahezu
unverändert
geblieben sind.
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Das
zuvor beschriebene Verfahren kann vor allem für das Entfernen von relativ
dünnen
anorganischen Schichten verwendet werden. Bei dickeren anorganischen
Schichten kann es zu einem Einbrennen der Schicht kommen, was an
sich nicht nachteilig sein muss, aber nicht das Ziel des Verfahrens
ist. Daher empfiehlt sich eine Vorbereitung durch einen Laserstrahl.
Daher wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Oberfläche des
Bauteils vor der Behandlung mit dem Plasmastrahl mit einem Laserstrahl
bearbeitet wird und ein Teil der anorganischen Schicht bereits durch
den Laserstrahl entfernt wird. Der Laserstrahl bewirkt also eine
grobe Vorarbeit, während
der Plasmastrahl die Feinarbeit erledigt.
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Dieser
Vorgang ist in 10 schematisch anhand einer
Bearbeitungsstation dargestellt. Das Bauteil 60 wird relativ
zur Bearbeitungsstation bewegt, die einen Laser 80 und
eine Plasmaquelle 82 wie beispielsweise die Plasmadüse 10 gemäß den 1 bis 4 aufweist.
Bei der Relativbewegung wird die Oberfläche des Bauteils 60 zunächst mit dem
Laserstrahl 81 des Lasers 80 bearbeitet, wodurch
ein erheblicher Anteil der anorganischen Schicht 64 und 66 abgetragen
wird. Es verbleiben jedoch noch Reste auf der Oberfläche der
Zwischenschicht 68, diese ist also nicht vollständig gereinigt.
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Durch
die weitere Relativbewegung des Bauteils 60 zur Bearbeitungsstation
wird die Oberfläche
anschließend
durch den Plasmastrahl 83 der Plasmaquelle 82 bearbeitet,
wodurch die verbliebenen Reste der anorganischen Schicht entfernt
werden und die so gereinigte Oberfläche aktiviert wird.
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Im
Folgenden wird das Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile mit jeweils
einer Klebefläche basierend
auf dem zuvor beschriebenen Entschichtungsverfahren beschrieben.
Mindestens eine Klebefläche
der beiden Bauteile weist zu Beginn eine anorganische Beschichtung
auf. Diese wird entsprechend des zuvor anhand der 8 und 9 beschriebenen
Verfahrens von der mindestens einen Klebefläche entfernt. Anschließend wird
die von der anorganischen Schicht befreite Klebefläche durch
Auftrag eines Klebstoffes und durch Kontakt mit der weiteren Klebefläche verklebt.
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Diesen
Vorgang zeigt wiederum 10. Wie zuvor beschrieben worden
ist, wird die Oberfläche, hier
die Klebefläche
des Bauteils 60, durch den Laserstrahl 81 des
Lasers 82 und des Plasmastrahls 83 der Plasmaquelle 84 zunächst gereinigt
und aktiviert. Während
der weiteren Bewegung des Bauteils 60 relativ zur Bearbeitungsstation
wird mittels einer Auftragsvorrichtung 84 eine Klebstoffschicht 86 aufgebracht.
Die Klebstoffschicht 86 kann die weitgehend gereinigte
und aktivierte Oberfläche
gut benetzen und somit eine ausreichende Haftung aufbauen. Anschließend wird
das weitere Bauteil, das nicht in 10 dargestellt
ist, mit seiner Klebefläche
in Kontakt mit der mit der Klebstoffschicht 86 versehenen Klebefläche des
Bauteils 60 gebracht. Nach Aushärten des Klebstoffes ergibt
sich eine dauerhafte und zuverlässige
Klebeverbindung.
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Das
zuvor beschriebene mehrstufige Verfahren kann insbesondere für eine Bearbeitung
eines Scheinwerfers eingesetzt werden.
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Der
Scheinwerfer 70 weist – wie
anhand der 7 beschrieben worden ist – einen
Schichtaufbau aus mindestens einem Trägermaterial 62, ggf.
einer Zwischenschicht 68, einer aus einem Metall bestehenden
Reflexionsschicht 64 und ggf. einer Schutzschicht 66 auf.
Am Randbereich 74 des Scheinwerfers 70 ist die
Klebefläche
angeordnet, die mit einer Klebefläche einer Abdeckscheibe verklebt
werden soll.
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Problematisch
ist dabei, dass die Klebefläche 74 mit
der Schutzschicht 66 oder ggf. nur mit der Metallschicht 64 versehen
ist, die an sich eine schlechte Haftung zum Lack aufweist.
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Wird
nun die Klebefläche 74 mit
dem in 10 dargestellten Verfahren so
bearbeitet, dass die Schutzschicht und die Reflexionsschicht zumindest
abschnittsweise entfernt werden und die freigelegte Oberfläche mit
einem Klebstoff versehen wird, so kann die Klebefläche 74 sehr
gut mit der Klebefläche
der Abdeckscheibe verklebt werden.