DE102006003451A1

DE102006003451A1 - Verfahren zum thermischen Entgraten

Info

Publication number: DE102006003451A1
Application number: DE102006003451A
Authority: DE
Inventors: Günther Kühdorf; Hans-Jürgen Conrad; Max Seitter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-07-26
Also published as: WO2007085217A1; US20100163075A1; JP2009524522A

Abstract

Beim thermischen Entgraten von Werkstücken werden empfindliche Oberflächen mit einem entfernbaren Oberflächenschutz versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Entgraten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 35 04 447 A1 bekannt. Die Werkstücke werden dort in einer verschließbaren Entgratungskammer durch Zünden einer in die Entgratungskammer eingebrachten Prozessgasfüllung entgratet. Bei dem Prozessgas kann es sich beispielsweise um ein zündfähiges Methan-Sauerstoff-Gemisch handeln. Bei dessen Zündung entstehen während einem Zeitraum von wenigen Millisekunden Temperaturen bis 3500 °C und Drücke bis 1000 bar. Grate von Werkstücken sind durch ein kleines Volumen relativ zu ihrer Oberfläche gekennzeichnet. Sie werden daher durch die Explosion so stark erhitzt, dass sie abbrennen. Das massive Werkstück wird hingegen nur schwach aufgeheizt, beispielsweise auf 150°C.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass es nur für Werkstücke geeignet ist, die eine genügend große Widerstandsfähigkeit gegen kurzzeitige Wärme- und Druckeinwirkung aufweisen. Werkstücke, die bereits vor einer spanabhebenden Bearbeitung mit Beschichtungen oder Einbauteilen aus Kunststoff versehen werden, können beispielsweise nicht nach diesem Verfahren entgratet werden, weil der Kunststoff thermisch zerstört werden würde.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem Werkstücke mit thermisch empfindlichen Oberflächenabschnitten thermisch entgratet werden können. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die empfindlichen Oberflächenabschnitte weisen also während des Entgratens einen Oberflächenschutz auf, der danach wieder entfernt werden kann. Der Oberflächenschutz soll einerseits die Explosionshitze von den darunter liegenden empfindlichen Oberflächen möglichst weitgehend fernhalten und andererseits einfach rückstandsfrei wieder zu entfernen sein.

Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass der Oberflächenschutz aus einem gefrorenen Fluid besteht, das die empfindlichen Oberflächen abdeckt. Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um Wasser oder Kohlendioxid handeln, also einem Fluid, das bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen, bei denen die empfindlichen Oberflächen des Werkstücks nicht geschädigt werden, flüssig oder gasförmig ist. Die Explosionshitze kann nun nicht mehr bis zu den empfindlichen Oberflächen durchdringen, weil sie zuerst das gefrorene Fluid aufschmelzen muss. Aufgrund der kurzen Wärmeeinwirkzeit ist dies aber nicht möglich, sofern die Schutzschicht eine ausreichende Dicke aufweist. Die Dicke der Schutzschicht wird hauptsächlich von der Schmelzwärme bestimmt, die für den Phasenwechsel von fest nach flüssig notwendig ist. Es muss gewährleistet sein, dass diese Energiemenge größer ist als die Energie, die durch die Explosion auf die Schutzschicht übertragen wird. Der Phasenwechsel des Fluids bewirkt außerdem, dass die Explosionshitze nicht durch Wärmeleitung bis zu den empfindlichen Oberflächen gelangen kann, da das gefrorene Fluid während des Schmelzens keine höhere Temperatur als die Schmelztemperatur aufweisen kann. Hierbei ist im vorliegenden Fall die Abhängigkeit der Schmelztemperatur vom sich schnell ändernden Druck zu berücksichtigen.

Die Schutzschicht bzw. deren Reste können durch Auftauen bei Raumtemperatur leicht wieder entfernt werden. Je nach verwendetem Fluid kann es auch notwendig sein, das Werkstück bis zum Schmelzpunkt des Fluids zu erwärmen. Bei Verwendung von Wasser als Fluid können Kalkflecken am Werkstück beim Verdunsten desselben durch Verwendung von demineralisiertem Wasser verhindert werden.

Die Schutzschicht in Form des gefrorenen Fluids kann dadurch auf das Werkstück aufgebracht werden, dass das Fluid in flüssigem oder gasförmigem Zustand auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht und dort gefroren wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Werkstück zuerst unter den Schmelzpunkt des Fluids abgekühlt wird. Das Fluid, das nun über die zu schützenden Flächen gegossen wird, wird, sobald es mit dem kalten Werkstück in Kontakt kommt, erstarren. Das Werkstück ist hierbei fortlaufend zu kühlen, um die frei werdende Erstarrungswärme abzuführen.

Es kann aber auch daran gedacht sein, ein gel- oder pastenförmiges Fluid zu verwenden. Das Werkstück kann somit bei Raumtemperatur mit dem Fluid bestrichen werden. Das Fluid kann anschießend durch lokale Kälteeinwirkung, z.B. mit Kältespray, oder durch Abkühlen des Werkstücks in einer Kältekammer in den festen Zustand überführt werden.

Nachteilig an den bisher beschriebenen Verfahren ist, dass sie relativ langsam ablaufen und für eine Serienproduktion zu teuer sind. Es wird daher vorgeschlagen, als Oberflächenschutz ein gesondertes Bauteil zu verwenden, das mit dem Werkstück verbunden ist. Als gesondertes Bauteil kommt wiederum ein gefrorenes Fluid beispielsweise in Form eines Eisniets in Frage. Das gesonderte Bauteil wird vorzugsweise formschlüssig mit dem Werkstück verbunden, um Kosten zu sparen. Es kann beispielsweise daran gedacht sein, eine Bohrung mit einem angepassten Eisniet zu schützen, der formschlüssig in diese eingesetzt ist. Der Eisniet in Form eines abgestuften Zylinders kann vorab serienmäßig und damit kostengünstig hergestellt werden.

Es kann aber auch daran gedacht sein, das gesonderte Bauteil aus einem festen Nichtmetall zu fertigen. Nichtmetalle weisen üblicherweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Explosionshitze kann das gesonderte Bauteil somit während der kurzen Einwirkzeit nicht durchdringen. Als Werkstoff kommen beispielsweise Kunststoff oder Holz vorzugsweise in Form von Pressspanbauteilen in Frage. Diese Werkstoffe haben allerdings den Nachteil, dass sie durch die Explosion beim Entgraten beschädigt oder ganz zerstört werden. Sie können daher nur einmal verwendet werden. Aufgrund der geringen Herstellkosten derartiger Bauteile ist dies aber wirtschaftlich durchaus sinnvoll. Wenn für das gesonderte Bauteil ein Kunststoff verwendet wird, so ist darauf zu achten, das dieser durch die Explosionswärme nicht mit dem Werkstück verschweißt. Ganz generell muss bei dieser Ausführungsform bedacht werden, dass das teilweise zerstörte gesonderte Bauteil nach dem Entgraten leicht und rückstandsfrei wieder entfernt werden kann.

Es kann deshalb vorgesehen sein, dass das gesonderte Bauteil mehrfach als Oberflächenschutz verwendbar ist. Für ein derartiges Bauteil kommt beispielsweise der Werkstoff Keramik in Frage. Dieser zeichnet sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit aus. Ein daraus gefertigtes gesondertes Bauteil wird somit durch die Explosion beim Entgraten nicht beschädigt. Eventuell auftretende Verschmutzungen durch Verbrennungsrückstände müssen vor der Wiederverwendung des gesonderten Bauteils ggf. entfernt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Oberflächenschutz auch aus einer zähflüssigen Masse bestehen. Hierbei kann beispielsweise an Holzspäne gedacht sein, die mit einem Bindemittel zu einer zähflüssigen Paste gebunden sind. Diese Paste kann beispielsweise in eine Bohrung eingefüllt werden. Die Zähigkeit muss so groß gewählt sein, dass die Masse auch unter Einwirkung der Explosionskräfte im Wesentlichen an Ort und Stelle verbleibt. Gleichzeit darf die Zähigkeit aber nicht zu groß sein, damit die Masse leicht aufzutragen und wieder zu entfernen ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben werden. Es stellt dar:
1 ein Werkstück mit einem erfindungsgemäßen Oberflächenschutz.
In 1 ist ein Werkstück mit einem erfindungsgemäßen Oberflächenschutz ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Dieses Werkstück wird in der Entgratungsanlage gemäß DE 35 04 447 A1 thermisch entgratet. Hierfür wird es in die Entgratungskammer dieser Entgratungsanlage eingebracht. Die Entgratungskammer wird druckdicht verschlossen und mit einem Prozessgas in Form eines Erdgas-Sauerstoff-Gemischs gefüllt. Das Prozessgas wird anschließend gezündet, wodurch die Grate an dem Werkstück abbrennen.
Bei dem Werkstück 10 handelt es sich um ein Gehäuse 12 aus Aluminium, in dessen Bohrung 14 eine Buchse 16 eingesetzt ist. Diese Buchse dient zur Lagerung eines nicht dargestellten Bauteils und ist deshalb mit einer reibungsvermindernden Kunststoffbeschichtung versehen. Die Buchse 16 wird bereits vor der spanabhebenden Bearbeitung des Gehäuses 12 mittels einer Drehmaschine in dieses eingesetzt. Beim thermischen Entgraten des Werkstückes 10 besteht somit die Gefahr, dass die Kunststoffbeschichtung der Buchse 16 durch die Explosionshitze zerstört wird.
Um dies zu verhindern, ist die Buchse mit einem Oberflächenschutz in Form eines Eisniets versehen. Der Eisniet ist als abgestufter Zylinder ausgeführt. Er wird hergestellt, indem Wasser in eine entsprechende Negativform gegossen und unter den Gefrierpunkt von 0 °C abgekühlt wird. Der passgenaue Einsniet wird kurz vor dem Entgraten in die Buchse eingesetzt und ist dort formschlüssig gehalten.
Während des Entgratens schmilzt der Eisniet durch die Explosionshitze teilweise ab, so dass er ohne Kraftaufwand aus der Buchse entfernt werden kann, nachdem das Werkstück aus der Entgratkammer entnommen wurde. Eventuell am Werkstück verbleibende Wasserreste werden durch absprühen mit Pressluft entfernt.

10: Werkstück
12: Gehäuse
14: Bohrung
16: Buchse
18: Oberflächenschutz
20: Eisniet

Claims

Verfahren zum thermischen Entgraten von Werkstücken in einer verschließbaren Entgratungskammer durch Zünden einer in die Entgratungskammer eingebrachten brennbaren Prozessgasfüllung, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke abschnittsweise einen entfernbaren Oberflächenschutz aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenschutz aus einem gefrorenen Fluid, vorzugsweise Wasser oder Kohlendioxid, besteht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid demineralisiertes Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gefrorene Fluid durch auftauen wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid im flüssigen oder gasförmigen Zustand auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht und dort gefroren wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenschutz ein gesondertes Bauteil ist, das mit dem Werkstück vorzugsweise formschlüssig verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Bauteil aus einem festen Nichtmetall, vorzugsweise Kunststoff, Keramik oder Holz, besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Bauteil mehrfach als Oberflächenschutz verwendbar ist, wobei es vorzugsweise aus Keramik besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenschutz aus einer zähflüssigen Masse besteht.