DE102005041213A1 - Metallic workpiece powder coating method for use in coating plant, involves cleaning surface of workpiece by particles that are thermally released in treatment section, and heating workpiece only near-surface of workpiece by eddy current - Google Patents

Metallic workpiece powder coating method for use in coating plant, involves cleaning surface of workpiece by particles that are thermally released in treatment section, and heating workpiece only near-surface of workpiece by eddy current Download PDF

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Abstract

The method involves heating near-surface region of a workpiece by eddy currents produced by induction. The surface of the workpiece is cleaned by particles that are thermally released in a treatment section. The coating powder is applied on the workpiece, where the near-surface region is brought into a temperature level. The workpiece is heated only near-surface of the workpiece by eddy current and is held in the temperature level. The coated workpiece is passed through a cooling phase by a cooling section (5). An independent claim is also included for an arrangement for implementing a method for electrostatic powder coating of metallic workpiece and curing of the powder coating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverbeschichten von metallischen Werkstücken und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a process for powder coating of metallic workpieces and an arrangement for implementation of the procedure.

Aus der DE 197 51 003 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstückes mit einem pulvrigen, granulösen, flüssigen oder pastösen Beschichtungsmedium bekannt, welches durch die Verfahrensschritte

  • – Bereitstellen des Werkstücks,
  • – Aufbringen des Beschichtungsmediums auf das Werkstück,
  • – Erwärmen des Werkstücks auf eine Beschichtungstemperatur vor und/oder während und/oder nach dem Aufbringen des Beschichtungsmediums auf das Werkstück,
  • – Entfernen von sich auf an und/oder auf dem angelagertem überschüssigem Beschichtungsmedium durch Abblasen und/oder mechanisches Vibrieren und/oder Rotieren des Werkstücks
gekennzeichnet ist.From the DE 197 51 003 A1 a method for coating a workpiece with a powdery, granular, liquid or pasty coating medium is known, which by the method steps
  • Providing the workpiece,
  • Applying the coating medium to the workpiece,
  • Heating the workpiece to a coating temperature before and / or during and / or after the application of the coating medium to the workpiece,
  • Removal of on and / or on the attached excess coating medium by blowing off and / or mechanically vibrating and / or rotating the workpiece
is marked.

Der Nachteil vorgenannter technischer Lösung wird darin gesehen, dass mittels der aufgezeigten Vorrichtung/Anlage im Prinzip nur sogenannte Endlosteile beschichtet werden können.Of the Disadvantage of the aforementioned technical solution is seen in that by means of the device / system shown in principle only so-called endless parts can be coated.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von metallischen Werkstücken und Vernetzen der Pulverschichten mittels Wirbelstrom und eine Anlage/Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen. Reinigung und Beschichtung werden nach dem gleichen Prinzip realisiert.Of the The present invention is therefore based on the object, an improved Process for the electrostatic powder coating of metallic workpieces and crosslinking of the powder layers by means of eddy current and a system / arrangement for execution to create this procedure. Cleaning and coating will be realized according to the same principle.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst.According to the invention this Task according to the characterizing Features of the claims 1 or 5 solved.

Als einer der wesentlichen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Lösung ist der Einsatz von Induktionsspulen für die bei der Durchführung des Beschichtungsprozesses erforderliche Wärmeeinbringung in das Werkstück anzusehen.When one of the main advantages of this solution according to the invention the use of induction coils for carrying out the Coating process required to introduce heat input into the workpiece.

Der Einsatz des thermischen Reinigungsverfahrens hat den Vorteil, dass auf chemische Reinigungsmittel verzichtet werden kann, woraus ein umweltfreundliches Verfahren resultiert.Of the Use of the thermal cleaning method has the advantage that can be dispensed with chemical cleaning agents, resulting in a environmentally friendly process results.

Die sich dem Verfahrensabschnitt "Thermische Reinigung" anschließende Reinigung der Oberfläche des Werkstückes von den im ersten Behandlungsabschnitt thermisch gelockerten und/oder gelösten Partikel auf mechanischer und/oder pneumatischer Art und Weise hat den Vorteil, dass bei einer mechanischen Reinigung unter Umständen ein feines Aufrauhen der Oberfläche erreicht wird, was wiederum eine Verbesserung der Haftfestigkeit der Pulverschicht bewirkt.The the process section "Thermal Cleaning "subsequent cleaning the surface of the workpiece of the thermally relaxed in the first treatment section and / or dissolved Has particles in a mechanical and / or pneumatic manner the advantage that in a mechanical cleaning under certain circumstances fine roughening of the surface is achieved, which in turn improves the adhesion the powder layer causes.

Die pneumatische Reinigung, z.B. Aufbringen eines angepassten Luftstrahles auf die Werkstückoberfläche und gleichzeitiges Absaugen der Bereiche neben und über dem Werkstück, gewährleistet eine sehr hohe staubfreie Werkstückoberfläche, welche insbesondere beim Aufbringen sehr dünner Pulverschichten von Vorteil ist.The pneumatic cleaning, e.g. Applying a customized air jet on the workpiece surface and simultaneous suction of the areas next to and above the workpiece ensures a very high dust-free workpiece surface, which especially when applying very thin powder layers of advantage is.

Die hier zum Einsatz kommende Wirbelstromtechnik ermöglicht es, dass nur die zu beschichtenden oberflächennahen Bereiche des Werkstückes erwärmt werden. Dies hat zur Folge, dass neben einer relativ genauen Temperaturführung in den einzelnen Verfahrensabschnitten der wärmebedingte Spannungseintrag in das Werkstück auf ein vertretbares Maß beschränkt bleibt.The eddy current technology used here makes it possible for only those to be used coating near-surface Areas of the workpiece heated become. This has the consequence that in addition to a relatively accurate temperature control in the individual process sections of the thermal stress entry into the workpiece remains limited to an acceptable level.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend an Hand einer Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel ersichtlich.advantageous Further developments and refinements of the invention are evident from the remaining subclaims and from that described in principle below with reference to a drawing embodiment seen.

Dabei zeigt die Figur in einer Block-Bild Darstellung den prinzipmäßigen Ablauf des Verfahrens in der Beschichtungsanlage 1.The figure shows in a block-image representation of the principle of the process in the coating plant 1 ,

Die mit Pulver zu beschichtende Metallteile werden auf eine an sich bekannte Endlosförder-Einrichtung aufgegeben und auf dieser entsprechend fixiert.The To be coated with powder metal parts on a per se known endless conveyor device abandoned and fixed accordingly.

Dabei kann die Fördereinrichtung, je nach Verfahrensparameter und Teilegröße und vorgesehene Haltezeiten, als Stetigförderer oder auch als Taktförderer arbeiten. Der Durchlauf durch die Beschichtungsanlage 1 ist in vier wesentliche Behandlungsbereiche 2, 3, 4, 5, gegliedert, wobei dieser Durchlauf mit den Pfeilen in diesen Bereichen symbolisiert dargestellt sein soll.In this case, the conveyor, depending on the process parameters and part size and planned holding times, work as a continuous conveyor or as a clock conveyor. The passage through the coating plant 1 is in four major treatment areas 2 . 3 . 4 . 5 , this passage being symbolized by the arrows in these areas.

Die zu beschichtenden Teile werden so zunächst in den ersten Behandlungsbereich 2, dem Reinigungsbereich, gebracht. Dieser Bereich 2 ist in zwei Verfahrensabschnitte unterteilt.The parts to be coated are thus first in the first treatment area 2 , the cleaning area, brought. This area 2 is divided into two procedural sections.

Im ersten Verfahrensabschnitt 2a werden die Werkstücke einer Erwärmung unterzogen. Dabei kommen als Wärmequelle 3-seitig offene Induktionsspulen zum Einsatz. Diese induktive Erwärmung erfolgt so lange bis die vorhandenen oberflächlichen Verunreinigungen verbrannt, verglüht oder abgeplatzt bzw. entsprechend zersetzt sind. Es versteht sich selbstverständlich, dass hier eine entsprechende Absaugungsanlage für die entstehenden Rauchgase und mit dieser verbunden, eine hochwirksame Rauchgasreinigungsanlage vorhanden ist.In the first part of the procedure 2a the workpieces are subjected to heating. Here are used as a heat source 3-sided open induction coils. This inductive heating takes place until the superficial impurities present are burnt, burned or chipped or decomposed accordingly. It understands It goes without saying that here is a corresponding extraction system for the resulting flue gases and connected to this, a highly effective flue gas cleaning system is available.

Während nun die ersten Werkstücke den thermischen Reinigungsbereich 2a verlassen und in einen mechanischen Reinigungsbereich 2b gefördert werden, werden zwischenzeitlich am Anlagen-Anfang wieder neu zu behandelnde Teile auf den Förderer aufgegeben.While now the first workpieces the thermal cleaning area 2a leave and in a mechanical cleaning area 2 B be promoted, in the meantime at the beginning of the plant new parts to be treated are given up on the conveyor.

Im Reinigungsbereich 2b werden die noch warmen Werkstücke zunächst einer mechanischen Reinigung unterzogen. Hier bestehen unterschiedliche Möglichkeiten diese mechanische Reinigung durchzuführen. Beispielsweise können hier walzenartige, rotierende Drahtbürsten die Werkstücke bearbeiten, sodass noch vorhandene Verunreinigungen beseitigt werden können.In the cleaning area 2 B the still warm workpieces are first subjected to a mechanical cleaning. Here are different ways to perform this mechanical cleaning. For example, here roller-like, rotating wire brushes work the workpieces, so that any remaining impurities can be eliminated.

Gleichfalls in diesem Bereich 2b sind pneumatische Reinigungsvorrichtung vorgesehen, mittels derer vorhandene Staubteilchen abgeblasen werden können, sodass nach dem Durchlauf der Verfahrensbereiche 2a und 2b die Werkstücke eine saubere Oberfläche aufweisen, auf die die Pulverschichtung erfolgen soll.Likewise in this area 2 B Pneumatic cleaning device are provided by means of which existing dust particles can be blown off, so that after the passage of the process areas 2a and 2 B the workpieces have a clean surface on which the powder stratification is to take place.

Hier ist ebenfalls eine entsprechende Absaugungsanlage mit Staubabscheider vorgesehen.Here is also a corresponding extraction system with dust collector intended.

Durch die Behandlung mittels der rotierenden Drahtbürsten wird neben der vorgenannten mechanischen Reinigung zugleich eine feine und gleichmäßige Aufrauhung der Oberfläche der Werkstücke und so eine verbesserte Haftung des Pulvermaterials bewirkt.By the treatment by means of the rotating wire brush is in addition to the above mechanical cleaning at the same time a fine and uniform roughening the surface of the workpieces and so causes an improved adhesion of the powder material.

Die Werkstücke werden nunmehr in den Verfahrensbereich 3 gefördert, in welchem die Beschichtung der Werkstückoberflächen erfolgt. Dieser Bereich ist in mehrere Abschnitte unterteilt.The workpieces are now in the process area 3 promoted, in which the coating of the workpiece surfaces takes place. This area is divided into several sections.

Wichtig für die Beschichtung und die erforderliche Haftung ist es, dass das Beschichtungsmaterial bei einer optimalen Werkstücktemperatur auf die Werkstückoberfläche gelangt. Aus diesem Grund durchlaufen die Werkstücke eine vorgesehene Abkühlzone, um von dem in der thermischen Reinigung erreichten Temperaturniveau auf die optimale Temperatur für das Beschichten gebracht zu werden.Important for the Coating and the required adhesion is that the coating material at an optimal workpiece temperature reaches the workpiece surface. For this reason, the workpieces pass through a designated cooling zone, from the temperature level reached in the thermal cleaning to the optimum temperature for the coating to be brought.

Sollte das Temperaturniveau unterhalb der optimalen Temperatur für das Beschichten liegen, kann ein zusätzlicher Schritt der Aufwärmung zwischen geschaltet werden.Should the temperature level below the optimum temperature for coating can be an additional Step of warming up be switched between.

Hierfür ist ein entsprechendes Temperaturerfassungs- und Steuerungsmodul vorgesehen, von dem aus auch die Durchlaufgeschwindigkeit bzw. die Taktung des Förderer gesteuert wird.This is a appropriate temperature detection and control module provided from which also the throughput speed or the clocking of promoter is controlled.

Das Beschichten der Werkstücke mit dem vorgesehenen Oberflächenmaterial erfolgt in an sich bekannter Weise mittels Tribo- oder Korona-Beschichtungsverfahren.The Coating the workpieces with the intended surface material is carried out in a conventional manner by means of tribo or corona coating process.

Das Aufbringen des Beschichtungsmaterials zu dem Zeitpunkt, an dem sich die Werkstückoberfläche in einem optimalen Temperaturniveau befindet, ist deshalb von entscheidender Bedeutung, weil dadurch ein sofortiges Verkleben des Beschichtungspulvers auf der Werkstückoberfläche erfolgt und so eine optimale Haftung und Gleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke erreicht wird.The Applying the coating material at the time at which the workpiece surface in one optimal temperature level is therefore more crucial Meaning, because thereby an immediate sticking of the coating powder takes place on the workpiece surface and so optimal adhesion and uniformity of the coating thickness is reached.

Diesem Beschichtungsbereich 3 folgt im Fördererdurchlauf der Verfahrensbereich 4, der Vernetzungsbereich. Hier erfährt das aufbrachte Beschichtungsmaterial die entsprechende Vernetzung. Dazu wird das Werkstück wiederum mittels Wirbelstrom erhitzt und das Temperaturniveau so gehalten, dass eine homogene Vernetzung und/oder Aushärtung gewährleistet ist. Dabei wird wiederum über das Temperaturerfassungs- und Steuerungsmodul die optimale Temperatur und Verweildauer erfasst bzw. gesteuert.This coating area 3 follows in the conveyor run the process area 4 , the networking area. Here, the applied coating material experiences the corresponding cross-linking. For this purpose, the workpiece is again heated by means of eddy current and the temperature level is maintained so that a homogeneous cross-linking and / or curing is ensured. In turn, the optimum temperature and residence time are recorded or controlled via the temperature detection and control module.

Im weiteren Verfahrensdurchlauf gelangen die nunmehr beschichteten Werkstücke in den Verfahrensabschnitt 5, in dem eine Abkühlung und Abnahme der Werkstücke vom Förderer erfolgt. Auch hier sorgt das Temperaturerfassungs- und Steuerungsmodul dafür, dass ein optimaler zeitlicher Verlauf der Abkühlung der Werkstücke gewährleistet ist.As the process continues, the now coated workpieces enter the process section 5 , in which a cooling and removal of the workpieces from the conveyor takes place. Here, too, the temperature detection and control module ensures that an optimal time course of the cooling of the workpieces is guaranteed.

Die hier anfallende Restwärme der Werkstücke wird in vorteilhafter Weise über einen Wärmetauscher 6 im Verfahrensschritt 3 nachgenutzt oder kann für andere betriebliche Wärmeenergievorsorgungszwecke genutzt werden.The resulting residual heat of the workpieces is advantageously via a heat exchanger 6 in the process step 3 reused or can be used for other operational thermal energy purposes.

11
Beschichtungsanlagecoating plant
22
Reinigungsbereich (Reinigung)cleaning area (Cleaning)
2a2a
thermische Reinigungthermal cleaning
2b2 B
mechanische Reinigungmechanical cleaning
33
Beschichtungsbereichcoating area
44
Vernetzungsbereichnetworking area
55
Abkühlungsbereichcooling area
66
Wärmetauscherheat exchangers

Claims (7)

Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von metallischen Werkstücken und Vernetzen der Pulverschichten mittels Wirbelstrom, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem ersten Verfahrensabschnitt (2) eine thermische Reinigung (2a) der zu beschichtenden Werkstücke durchgeführt wird, bei dem ausschließlich der oberflächennahe Bereich des Werkstückes mit durch Induktion erzeugten Wirbelstrom erhitzt wird, – in einem zweiten Verfahrensabschnitt (2b) eine Reinigung der Oberfläche des Werkstückes von den im ersten Behandlungsabschnitt thermisch gelockerten und/oder gelösten Partikeln erfolgt, – in einem dritten Verfahrensabschnitt –Beschichtungsbereich – (3) das Auftragen des Beschichtungspulvers erfolgt, wobei der oberflächennahe Bereich des Werkstückes auf ein solches Temperaturniveau gebracht wird, das ein sofortiges Verkleben des Beschichtungspulvers beim Auftragen auf die Oberfläche gewährleistet, – dem sich ein vierter Verfahrensabschnitt, der Vernetzungsbereich (4), anschließt, in dem das Werkstück mittels Wirbelstrom wiederum nur oberflächennah erhitzt wird und das Temperaturniveau so gehalten wird, dass eine homogene Vernetzung und/oder Aushärtung gewährleistet wird, – wobei sich diesem Verfahrensabschnitt ein fünfter Verfahrensschritt – Abkühlungsbereich – (5) anschließt, bei dem das nunmehr beschichtete Werkstück eine Abkühlphase durchläuft.Process for the electrostatic powder coating of metallic workpieces and crosslinking of the powder layers by means of eddy current, characterized in that - in a first process section ( 2 ) a ther mixed cleaning ( 2a ) of the workpieces to be coated, in which only the near-surface region of the workpiece is heated with induction-generated eddy current, - in a second process section ( 2 B ) a cleaning of the surface of the workpiece from the particles thermally loosened and / or dissolved in the first treatment section takes place, - in a third process section - coating zone - ( 3 ) the application of the coating powder, wherein the near-surface region of the workpiece is brought to a temperature level which ensures an immediate bonding of the coating powder when applied to the surface, - which is a fourth process section, the crosslinking area ( 4 ), in which the workpiece is again heated only near the surface by means of eddy current and the temperature level is maintained in such a way that homogenous crosslinking and / or curing is ensured, - a fifth process step in this process section - cooling zone - ( 5 ), in which the now coated workpiece undergoes a cooling phase. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reinigungsphase des zweiten Verfahrenschrittes (2b) ein rein mechanisches Verfahren ist.Method according to claim 1, characterized in that the first cleaning phase of the second process step ( 2 B ) is a purely mechanical process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reinigungsphase des zweiten Verfahrenschrittes (2b) als ein rein pneumatisches Verfahren erfolgtMethod according to claim 1, characterized in that the second cleaning phase of the second process step ( 2 B ) takes place as a purely pneumatic process Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten (2) und dritten Verfahrenschritt und (3) eine Temperaturanpassungsphase vorgesehen ist, in der das Temperaturniveau des Werkstücks durch Abkühlen oder Nachheizen auf die notwendige Beschichtungstemperatur reguliert wird.Method according to claims 1 to 3, characterized in that between the second ( 2 ) and third process step and ( 3 ) a temperature adjustment phase is provided, in which the temperature level of the workpiece is regulated by cooling or reheating to the necessary coating temperature. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem für den Durchlauf der Werkstücke von einem Endlosförderer/einer Durchlaufeinrichtung gebildet ist.Arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the transfer system for the passage the workpieces of an endless conveyor / a Pass device is formed. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Prozessdurchlauf vorgesehenen Wärmequellen von mindestens dreiseitig offenen Induktionsspulen gebildet sind.Arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that provided in the process run Heat sources from at least three-side open induction coils are formed. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Abkühlbereich (5) des fünften Verfahrensschrittes ein Wärmetauscher (6) angeordnet ist, der über einen Wärmerückführungskanal mit dem Bereich der Temperaturanpassung verbunden ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that in the cooling area ( 5 ) of the fifth process step, a heat exchanger ( 6 ), which is connected via a heat recovery channel with the temperature adaptation range.
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