DE102009019815A1 - Verfahren zum Schützen eines Werkstückes und Schutzmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren - Google Patents

Verfahren zum Schützen eines Werkstückes und Schutzmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Schützen insbesondere konkaver Oberflächen eines Werkstückes während einer spanenden Bearbeitung mittels eines schmelzbaren Schutzmittels, wobei zunächst das Schutzmittel auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt wird, wobei das Schutzmittel in den flüssigen Zustand übergeht, vor der spanenden Bearbeitung das Schutzmittel in flüssigem Zustand auf- oder eingebracht wird, nachfolgend eine Verfestigung des Schutzmittels erfolgt, indem das Schutzmittel auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abgekühlt wird, das Schutzmittel während der spanenden Bearbeitung verbleibt und das Schutzmittel nach der spanenden Bearbeitung entfernt wird sowie schmelzbares Schutzmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren mit einem Schmelzpunkt unterhalb einer Temperatur von ca. 65°C, insbesondere im Temperaturbereich ca. 30-40°C, wobei das Schutzmittel oberhalb des Schmelzpunktes in flüssigem Zustand und unterhalb des Schmelzpunktes in verfestigtem Zustand vorliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen insbesondere konkaver Oberflächen eines Werkstückes während einer spanenden Bearbeitung mittels eines schmelzbaren Schutzmittels sowie ein schmelzbares Schutzmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren.
  • Werkstücke weisen oft konkave Oberflächen auf. Dabei kann es sich um offene konkave Oberflächen, wie Nuten, Sicken, Vertiefungen zwischen Rippen oder Stege, oder um geschlossene konkave Oberflächen, wie Hohlräume oder Kanäle, handeln. Derartige Werkstücke, insbesondere aus Metall, aber auch aus Kunststoff, werden oft in einem Gussverfahren hergestellt und nachfolgend spanend bearbeitet. Die spanende Bearbeitung erfolgt üblicherweise unter Verwendung von Kühl- und/oder Schmierstoffen. Dabei gelangen regelmäßig Späne auch in den Bereich der konkaven Oberflächen und können sich dort anlagern und/oder verklemmen und die gegebenenfalls oberflächenvergütete, beispielsweise lackierte oder pulverbeschichtete Oberfläche beschädigen. Daher ist es erforderlich derartige Werkstücke nach der spanenden Bearbeitung zu reinigen, um Fremdkörper, wie Späne, sowie Kühl- und/oder Schmierstoffe zu entfernen.
  • Bekannte Reinigungsverfahren zur Reinigung von Brennkraftmaschinen-Gehäusen sind beispielsweise in der DE 196 06 158 A1 oder der DE 10 2006 058 706 A1 beschrieben. Demnach wird ein Reinigungs-Fluid beschleunigt und damit werden Werkstück-Hohlräume, Kanäle des Brennkraftmaschinen-Gehäuses, beaufschlagt, um Fremdkörper zu entfernen.
  • Mit den bekannten Verfahren können zwar einzelne Fremdkörper, wie Späne, und Kühl- und/oder Schmierstoff-Rückstände ab- oder ausgespült werden, es hat sich jedoch herausgestellt, dass insbesondere bei komplexen Geometrien oder Kanalsystemen Fremdkörper in konkaven Oberflächenbereichen des Werkstücks verbleiben. Insbesondere eine erhöhte Beschleunigung des Reinigungs-Fluids kann dazu führen, dass vereinzelt zunächst lose Fremdkörper in die konkaven Oberflächenbereichen des Werkstücks hineingedrückt werden und sich dort verklemmen und sich so geschlossene konkave Oberflächen sogar zusetzen oder Oberflächen beschädigt werden. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Werkstücks in einer Maschine kann deren Funktion beeinträchtigt sein bis hin zur Beschädigung oder sogar bist zum funktionellen Versagen des Bauteils. Darüber hinaus sind die bekannten Reinigungsverfahren mit beträchtlichen vorrichtungs- und prozesstechnischen Aufwendungen, insbesondere einem hohen Energiebedarf, verbunden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bestimmungsgemäße Verwendbarkeit eines Werkstücks in einer Maschine auch nach einer spanenden Bearbeitung zu gewährleisten und eine funktionelle Beeinträchtigung oder Beschädigung durch Fremdkörper, wie Späne, zu verhindern.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem insbesondere die konkaven Oberflächen eines Werkstückes während einer spanenden Bearbeitung mittels eines schmelzbaren Schutzmittels geschützt werden, wobei zunächst das Schutzmittel auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt wird, wobei das Schutzmittel in den flüssigen Zustand übergeht, vor der spanenden Bearbeitung das Schutzmittel in flüssigem Zustand auf- oder eingebracht wird, nachfolgend eine Verfestigung des Schutzmittels erfolgt, indem das Schutzmittel auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abgekühlt wird, das Schutzmittel während der spanenden Bearbeitung zunächst verbleibt und das Schutzmittel nach der spanenden Bearbeitung entfernt wird.
  • In diesem Zusammenhang ergibt sich auch die Aufgabe, ein schmelzbares Schutzmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren bereit zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Schutzmittel gelöst, das einen Schmelzpunkt unterhalb einer Temperatur von ca. 65°C, insbesondere im Temperaturbereich ca. 30–60°C, aufweist, wobei das Schutzmittel oberhalb des Schmelzpunktes in flüssigem Zustand und unterhalb des Schmelzpunktes in verfestigtem Zustand vorliegt.
  • Wie oben erwähnt, kann eine konkave Oberfläche des Werkstücks eine offene konkave Oberfläche, wie Nut, Sicke, Vertiefung zwischen Rippe oder Steg, oder eine geschlossene konkave Oberfläche, wie Hohlraum oder Kanal, sein. Gegebenenfalls kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch auch eine nicht-konkave Oberfläche geschützt werden, insbesondere kann eine Maskierung ausgewählter Oberflächenbereiche erfolgen.
  • „Aufbringung” des Schutzmittels bezieht sich insbesondere auf einen Schutz einer offenen konkaven oder nicht-konkaven Werkstück-Oberfläche. „Einbringung” des Schutzmittels bezieht sich insbesondere auf einen Schutz einer geschlossenen konkaven Werkstück-Oberfläche.
  • Mit „Verfestigung” ist gemeint, dass das Schutzmittel unterhalb seines Schmelzpunktes eine größere Viskosität aufweist, als oberhalb seines Schmelzpunktes. In seinem verfestigten Zustand kann das Schutzmittel fest, d. h. sowohl form- als auch volumenbeständig sein, dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Insbesondere kann das Schutzmittel in seinem verfestigten Zustand auch viskoelastische Eigenschaften aufweisen, d. h. Eigenschaften, die zwischen denen einer idealen Flüssigkeit und denen eines idealen Feststoffes liegen.
  • Mit der Erfindung wird die bestimmungsgemäße Verwendbarkeit eines Werkstücks in einer Maschine auch nach einer spanenden Bearbeitung gewährleistet und eine funktionelle Beeinträchtigung oder Beschädigung durch Fremdkörper, wie Späne, verhindert, indem bereits die Anlagerung von Fremdkörpern während der spanenden Bearbeitung unterbunden wird. Mit dem Schutzmittel werden Oberflächen des Werkstückes während der spanenden Bearbeitung schützend versiegelt. Diese Versiegelung kann besonders einfach aufgebracht und entfernt werden, zugleich bietet sie während der spanenden Bearbeitung einen hinreichenden stabilen Schutz. Außerdem wird mit der Erfindung auch der Aufwand bei einem nachfolgenden Reinigungsprozess wesentlich verringert.
  • Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Schutzmittels sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorzugsweise wird das flüssige Schutzmittel vor dem Auf- oder Einbringen aufgeschäumt und als flüssiger Schutzmittel-Schaum auf- oder eingebracht und der zunächst flüssige Schutzmittel-Schaum geht bei der nachfolgenden Verfestigung in einen verfestigten Schaum über.
  • Damit wird ein Schutzmittel von besonders geringer Masse erreicht. Der Schutzmittel-Materialeinsatz ist wesentlich reduziert und es besteht eine verringerte Wärmekapazität, sodass eine schnellere Abkühlung des Schutzmittels unter seinen Schmelzpunkt erreicht werden kann. Außerdem ermöglicht eine Schaum-Struktur des Schutzmittels ein Vordringen des Schutzmittels in Oberflächenbereiche des Werkstückes, die ansonsten nur schwer zugänglich sind. Der verringerte Schutzmittel-Materialeinsatz erleichtert die Entfernung des Schutzmittels mittels eines Reinigungsmittels sowie die Aufbereitung des Reinigungsmittels.
  • Zweckmäßigerweise wird das Schutzmittel nach der spanenden Bearbeitung und vor seiner Entfernung mittels Wärmezufuhr in den flüssigen Zustand zurückgeführt. Zwar kann gegebenenfalls auch eine Entfernung des Schutzmittels ohne Wärmezufuhr, insbesondere mechanisch, erfolgen, wenn das Schutzmittel vor seiner Entfernung mittels Wärmezufuhr in den flüssigen Zustand zurückgeführt wird, erleichtert dies jedoch die Entfernung wesentlich und es werden Schutzmittel-Rückstände vermieden.
  • Falls das Schutzmittel in aufgeschäumter Form verwendet wird, ist es bevorzugt, wenn bei der Entfernung des Schutzmittels dessen Schaum-Struktur aufgelöst wird. Dabei liegt der besondere Vorteil in der Volumen-Verringerung, die mit der Auflösung der Schaum-Struktur einher geht und so die Entfernung erleichtert und beschleunigt.
  • Von Vorteil ist es, wenn bei der Abkühlung des Schutzmittels auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes zumindest ein Großteil der dem Schutzmittel zu entziehenden Wärmemenge auf das Werkstück übergeht. Dabei weist vorzugsweise die Werkstück-Oberfläche eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Schutzmittels auf, sodass das Schutzmittel beim Kontakt mit der Werkstück-Oberfläche auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abkühlt und verfestigt. Sehr günstig ist es, dass das Werkstück üblicherweise, insbesondere wenn es sich um ein metallisches Werkstück handelt, eine im Vergleich zum Schutzmittel hohe Wärmekapazität sowie eine gute Wärmeaufnahme aufweist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Schmelzpunkt des Schutzmittels unterhalb einer Temperatur von ca. 65°C, insbesondere im Temperaturbereich ca. 30–40°C. Damit ist eine schnelle und energieeffiziente Entfernung des Schutzmittels ermöglicht, da eine nur geringfügige Erwärmung zur Verflüssigung des Schutzmittels ausreichend ist. Außerdem kann so die Belastung von Personen, die mit der Bearbeitung befasst sind, minimiert werden. Gleichermaßen ermöglicht der angegebene Schmelzpunkt eine spanende Bearbeitung bei verfestigtem Schutzmittel, da eine spanende Bearbeitung üblicherweise bei Temperaturen unterhalb des angegebenen Schmelzpunktes erfolgt.
  • Als sehr vorteilhaft wird es angesehen, wenn bei einem Schutzmittel, bei dem der Betrag der komplexen Viskosität mittels des Betrags des Speichermoduls und des Betrags des Verlustmoduls ausgedrückt werden kann, im verfestigten Zustand unterhalb des Schmelzpunktes des Schutzmittels der Betrag des Speichermoduls den Betrag des Verlustmoduls übersteigt. Damit hat das Schutzmittel im verfestigten Zustand unterhalb des Schmelzpunktes Gel-Charakter und weist viskoelastische Eigenschaften auf.
  • Einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel zufolge ist das Schutzmittel eine Gelatine, wobei die Gelatine in flüssigem Zustand bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes, bei Gelen auch als Gelpunkt bezeichnet, in einem Sol-Zustand und in verfestigtem Zustand bei einer Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes (Gelpunkt) in einem Gel-Zustand vorliegt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich besondere Vorteile, da mit Gelatine als Schutzmittel, insbesondere aufgrund von Additiven, auch eine Abscheidung von Verunreinigungen möglich ist, sodass Werkstück-Oberflächen mit besonderer Reinheit erzielt werden können. Außerdem besteht eine konservierende und damit korrosionsschützende Wirkung für die Werkstück-Oberflächen. Ferner ist die Gelatine dermatologisch gut verträglich und hat sogar schützende Eigenschaften, sodass die Belastung von Personen, die mit der Bearbeitung befasst sind, weiter minimiert ist und die Gelatine ist biologisch gut abbaubar, sodass eine Aufbereitung oder Entsorgung unproblematisch ist.
  • Vorzugsweise ist der Schutzmittel-Schaum ein Schaum auf Gelatinebasis, wobei bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Gelatine (Gelpunkt) ein flüssiger Schaum gebildet ist, indem die Gelatine im Sol-Zustand gasförmige Bläschen einschließt und bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Gelatine (Gelpunkt) ein verfestigter Schaum gebildet ist, indem die Gelatine im Gel-Zustand gasförmige Bläschen einschließt.
  • Damit werden die Vorteile eines geschäumten Schutzmittels, nämlich dessen geringe Masse, der reduzierte Schutzmittel-Materialeinsatz, die verringerte Wärmekapazität und das verbesserte Vordringen in schwer zugängliche Oberflächenbereiche des Werkstückes mit den Vorteilen, die sich bei der Verwendung von Gelatine als Schutzmittel ergeben, nämlich die Fähigkeit, Verunreinigungen abzuscheiden und die Werkstück-Oberflächen zu konservieren, die Belastung von Personen, die mit der Bearbeitung befasst sind, zu reduzieren und die unproblematische Aufbereitung oder Entsorgung, verbunden.
  • Das erfindungsgemäße Schutzmittel umfasst vorzugsweise im Wesentlichen Glutin und Wasser sowie gegebenenfalls weitere Zusätze. Das Glutin wird durch chemische oder physikalische Verfahren aus Kollagenen produziert, die beispielsweise aus Knochen, Knorpel, Sehnen und Haut von Nutztieren gewonnen werden. Mittels der Zusätze werden die Eigenschaften des Schutzmittels anforderungsgerecht modifiziert, beispielsweise werden das Adhäsionsverhalten, die Schaumbildungs-Fähigkeit, die Verfestigung oder Verflüssigung im Schmelzpunkt oder die Stabilität im verfestigten Zustand beeinflusst.
  • Nachfolgend sind besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Beispielsweise werden das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Schutzmittel bei der Herstellung oder Bearbeitung eines Gehäuses einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angewendet. Das Brennkraftmaschinen-Gehäuse umfasst ein Kurbelgehäuse und einen oder mehrere Zylinderköpfe. Im Brennkraftmaschinen-Gehäuse sind Kanäle und Hohlräume vorgesehen, in denen beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu deren Kühlung ein Kühlmittel strömt. Diese Kanäle und Hohlräume weisen eine netzwerkartige Struktur und unterschiedlichste Geometrien auf.
  • Das Brennkraftmaschinen-Gehäuse wird zunächst in einem Gussverfahren aus Stahl, Aluminium und/oder Magnesium oder darauf basierenden Legierungen hergestellt und nachfolgend spanend bearbeitet. Um bei der spanenden Bearbeitung ein Eindringen von Späne und/oder Kühl- und/oder Schmierstoffen in die Kanäle und Hohlräume zu verhindern, werden die Kanäle und Hohlräume vor der spanenden Bearbeitung mit einem Schutzmittel geschützt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Schutzmittel können jedoch auch bei der Herstellung oder Bearbeitung eines anderen Werkstückes angewendet werden. Dieses Werkstück kann Kanäle und Hohlräume aufweisen, die geschützt werden sollen und/oder Nuten, Sicken, Vertiefungen, Rippen oder Stege, die geschützt werden sollen. Das Werkstück kann auch aus einem Nicht-Metall-Werkstoff hergestellt sein, beispielsweise aus einem Kunststoff, wie Polyamid, gegebenen faserverstärkt.
  • Das verwendete Schutzmittel basiert auf technischer Gelatine. Gewebe von Nutztieren, wie Knochen, Knorpel, Sehnen oder Haut enthalten Kollagene, aus denen durch chemische oder physikalische Verfahren Glutin produziert wird. Nach anschließenden Reinigungs- und Trocknungsprozessen wird das Glutin zur technischen Gelatine weiterverarbeitet, die als Produkt üblicherweise granulat- oder pulverförmig vorliegt.
  • Zur Herstellung des Schutzmittels wird die Gelatine in kaltem Wasser bei einer Temperatur unter ca. 30°C, insbesondere bei einer Temperatur im Bereich 10–25°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, dispergiert und verrührt, wobei die Gelatine im Wasser ein Kolloid bildet und stark aufquillt. Vorliegend werden ca. 25 Gew.-% Gelatine in ca. 75 Gew.-% Wasser gemischt, gegebenenfalls können jedoch auch andere Mischungsverhältnisse bevorzugt sein. Das Aufquellen erfolgt während einem Zeitraum von ca. 1–2 Stunden. Nach dem Aufquellen folgt eine Erwärmung des Gelatine-Wasser-Kolloids auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Gelatine, auch Gelpunkt genannt. Die Gelatine beginnt ab einer Temperatur von ca. 37°C zu schmelzen, bei einer Temperatur von ca. 50°C ist die Gelatine vollständig in Lösung übergegangen. Zum Aufschmelzen erfolgt daher eine Erwärmung auf ca. 50–60°C. Das Erwärmen und Aufschmelzen erfolgt vorzugsweise unter Rühren in einem Wasserbad. Eine längere Erwärmung auf Temperaturen über 80°C ist dabei zu vermeiden.
  • Gegebenenfalls werden der Gelatine-Lösung Zusätze hinzugefügt. Mittels der Zusätze werden die Eigenschaften des Schutzmittels anforderungsgerecht modifiziert, beispielsweise werden das Adhäsionsverhalten, die Schaumbildungs-Fähigkeit, die Verfestigung oder Verflüssigung im Schmelzpunkt oder die Stabilität im verfestigten Zustand beeinflusst. Vorliegend wird das Schutzmittel insbesondere mit einem Schaumbildner modifiziert, der ein Aufschäumen des Schutzmittels bei Einbringung in die Kanäle und Hohlräume des Brennkraftmaschinen-Gehäuses ermöglicht.
  • Einem anderen Ausführungsbeispiel zufolge kann das Schutzmittel auch auf einem synthetischen Material mit den für Gelatine beschriebenen Eigenschaften oder ähnlichen Eigenschaften basieren.
  • Die Einbringung des Schutzmittels in die Kanäle und Hohlräume des Brennkraftmaschinen-Gehäuses erfolgt mittels einer Sprühpistole oder einer Lanze mit Sprühkopf. Bei der Einbringung wird das Schutzmittel chemisch aufgeschäumt und direkt an den Bedarfsstellen eingespritzt, ähnlich einem Bauschaum. Alternativ wird das Schutzmittel auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt und im Sol-Zustand mit Kaltgas, beispielsweise flüssigem CO2, aufgeschäumt und eingespritzt.
  • Die Kanäle und Hohlräume werden auf diese Weise gefüllt und somit verschlossen Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Kanäle und Hohlräume entlang ihrer gesamten Längserstreckung vollständig mit dem Schutzmittel gefüllt werden. Gegebenenfalls genügt es, wenn nur die nach außen offenen Bereiche der Kanäle und Hohlräume gefüllt werden, sodass die Öffnungsquerschnitte pfropfenartig geschlossen sind. Es werden alle oder nur ausgewählte Kanäle und Hohlräume mit dem Schutzmittel geschützt.
  • In den Kanälen und Hohlräumen des Brennkraftmaschinen-Gehäuses verfestigt sich das Schutzmittel durch Wärmeentzug, indem das Schutzmittel auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abgekühlt wird. Dabei erfolgt der wesentliche Wärmeübergang auf das Brennkraftmaschinen-Gehäuse, das bei Einbringung des Schutzmittels eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Schutzmittels aufweist und über eine vergleichsweise hohe Wärmekapazität verfügt. Vorliegend wird das Schutzmittel auf eine Temperatur im Bereich 10–25°C, vorzugsweise auf Raumtemperatur gebracht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Wärmeentzug auch durch gesonderte Konvektions- und/oder Kontakt-Kühlung und/oder durch eine Verdampfungskühlung durch Verdampfung eines Zusatzstoffes erreicht werden. Die klebende Eigenschaft der Gelatine ermöglicht einen schnellen und stabilen Schutz der beaufschlagten Konturen.
  • In seinem verfestigten Zustand unterhalb des Schmelzpunktes liegt das Schutzmittel im Gel-Zustand vor. Im Gel-Zustand weist das Schutzmittel viskoelastische Fluideigenschaften auf, das heißt Eigenschaften, die zwischen denen einer idealen Flüssigkeit und denen eines idealen Feststoffkörpers liegen. Der Schutzmittel-Schaum ist so strukturiert, dass ein Eindringen von Spänen und/oder Kühl- und/oder Schmierstoffen in die Kanäle und Hohlräume des Brennkraftmaschinen-Gehäuses verhindert wird. Der Schutzmittel-Schaum weist eine ausreichende Stabilität auf, um den Schutz während der gesamten spanenden Bearbeitung zu gewährleisten.
  • Nachdem das Schutzmittel verfestigt ist, erfolgt eine spanende Bearbeitung des Brennkraftmaschinen-Gehäuses. Die spanende Bearbeitung umfasst insbesondere auch einen Fräs-, Bohr-, Schleif-, Hon- und/oder Läppvorgang. Dabei wird ein Kühl- und/oder Schmierstoff mit einer Temperatur im Bereich 10–25°C, vorzugsweise mit Raumtemperatur, verwendet. Der Kühl- und/oder Schmierstoff wird gegebenenfalls seinerseits gekühlt. Die spanende Bearbeitung erfolgt so unterhalb der Schmelztemperatur des Schutzmittels.
  • Soweit bei der Bearbeitung Zwischenrenigungsprozesse erforderlich sind, erfolgen diese ebenfalls unterhalb der Schmelztemperatur des Schutzmittels, um ein Schmelzen des Schutzmittels zu verhindern und dessen Schutzfunktion weiterhin zu gewährleisten.
  • Nach der spanenden Bearbeitung wird das Schutzmittel entfernt. Die Entfernung des Schutzmittels erfolgt vorzugsweise im Rahmen eines letzten Reinigungsschrittes. Das Brennkraftmaschinen-Gehäuse wird bei einer Reinigungstemperatur von ca. 30–60°C, insbesondere bei einer Temperatur von ca. 50–55°C, oberhalb der Schmelztemperatur des Schutzmittels zunächst rundherum kurz angespritzt, wobei das Brennkraftmaschinen-Gehäuse und/oder die Reinigungseinrichtung bewegt werden, um auf der Oberfläche haftende Späne abzuspülen und abzuleiten. Anschließend erfolgt ein Flutwaschen, bei dem sich das zuvor eingebrachte Schutzmittel unter Temperatureinwirkung oberhalb der Schmelztemperatur des Schutzmittels möglichst schnell vollständig auflöst, sodass auch die Kanäle und Hohlräume mit gespült werden. Indem das Brennkraftmaschinen-Gehäuse bewegt wird, vorzugsweise rotiert, wird das Schutzmittel aufgelöst und ausgekübelt. Soweit das Brennkraftmaschinen-Gehäuse dichtgeprüft werden soll, erfolgt ein Dichtprüfen am Ende der Prozesskette. Um die Ausschusskosten zu senken kann jedoch gegebenenfalls ein Dichtprüfen auch in einem früheren Prozessschritt erfolgen, wobei jedoch das Schutzmittel in einem Zwischenwaschgang entfernt werden und vor einer weiteren spanenden Bearbeitung eine erneute Versiegelung der Kanäle und Hohlräume mit Schutzmittel erfolgen muss.
  • Wenn es die Oberflächengeometerie des Bauteils zulässt oder erfordert, werden kritische Bereiche des Bauteils partiell vorübergehend mit Schutzmittel maskiert und erst im letzten Reinigungsschritt nach der eigentlichen Späneentfernung wieder vollständig freigespült.
  • Um einen Schutzmitteleintrag in das Reinigungsbad möglichst gering zu halten, ist die Schaumstruktur sehr luftig d. h. geringmassig, aus Festigkeitsgründen jedoch mittels Zusatzsubstanzen vernetzt.
  • Als Badpflegemaßnahme kann eine Durchleitung des Reinigungsmediums über eine Bypassleitung erfolgen, wobei die Temperatur des Reinigungsmediums auf eine Temperatur unter ca. 37°C abgesenkt wird, um ein Gelieren oder eine Verfestigung des Schutzmittels zu erreichen, sodass das Schutzmittel aus dem Reinigungsmedium herausgefiltert werden kann. Das filtrierte Reinigungsmedium wird wieder aufgeheizt und erneut zur Bauteilreinigung verwendet.
  • Die Erfindung bringt folgende Vorteile mit sich: Investitionen zur Beschaffung einer Hochdruckreiniungsanlage zum Entfernen von Rest- und Klemmspänen werden vermieden und laufende hohe Energiekosten zum Betreiben insbesondere von Hochdruckpumpen entfallen. Budgetkosten für Instandhaltung und Badpflegemaßnahmen entfallen sowie auch der Platzbedarf einer Hochdruckreiniungsanlage. Bedienpersonal kann eingespart werden. Der logistische Aufwand ist verringert, indem der Teilefluss gestrafft ist. Ein Zwischenauskübeln gegebenenfalls mit Trocknen der Bauteile entfällt. Die Bauteilqualität wird verbessert, da die Bauteile prozesssicher spänefrei gehalten werden. Die Gelatine stellt eine Hautschutzkomponente dar, sodass die Belastung von Bedienpersonal verringert wird. Die Gelatine ist biologisch abbaubar. Gelatinerückstände bewirken einen zusätzlichen Korrosionsschutz an den bearbeiteten Flächen des Bauteils.
  • Das beschriebene Beispiel stellt nur eine von mehreren möglichen Ausführungen der allgemeinen erfinderischen Idee dar. Andere Ausführungsbeispiele, in denen die Erfindung verwirklicht ist, können daher auch nur einzelne Merkmale oder Gruppen von Merkmalen gesondert von den übrigen Merkmalen des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufweisen. Einzelne Verfahrensschritte erfordern nicht zwingend auch das Ausführen aller anderen beschriebenen Verfahrenschritte, ebenso können einzelne Verfahrensschritte durch andere ersetzt werden oder entfallen, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19606158 A1 [0003]
    • - DE 102006058706 A1 [0003]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Schützen insbesondere konkaver Oberflächen eines Werkstückes während einer spanenden Bearbeitung mittels eines schmelzbaren Schutzmittels, wobei – zunächst das Schutzmittel auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt wird, wobei das Schutzmittel in den flüssigen Zustand übergeht, – vor der spanenden Bearbeitung das Schutzmittel in flüssigem Zustand auf- oder eingebracht wird, – nachfolgend eine Verfestigung des Schutzmittels erfolgt, indem das Schutzmittel auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abgekühlt wird; – das Schutzmittel während der spanenden Bearbeitung verbleibt und – das Schutzmittel nach der spanenden Bearbeitung entfernt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das flüssige Schutzmittel vor dem Auf- oder Einbringen aufgeschäumt wird und als flüssiger Schutzmittel-Schaum auf- oder eingebracht wird und – bei der nachfolgenden Verfestigung der zunächst flüssige Schutzmittel-Schaum in einen verfestigten Schaum übergeht.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmittel nach der spanenden Bearbeitung und vor seiner Entfernung mittels Wärmezufuhr in den flüssigen Zustand zurückgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entfernung des Schutzmittels dessen Schaum-Struktur aufgelöst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abkühlung des Schutzmittels auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes der wesentliche Wärmeübergang vom Schutzmittel auf das Werkstück erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Schutzmittels unterhalb einer Temperatur von ca. 65°C liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Schutzmittels im Temperaturbereich ca. 30–60°C liegt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betrag der komplexen Viskosität des Schutzmittels mittels des Betrags des Speichermoduls und des Betrags des Verlustmoduls ausgedrückt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im verfestigten Zustand unterhalb des Schmelzpunktes des Schutzmittels der Betrag des Speichermoduls den Betrag des Verlustmoduls übersteigt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmittel eine Gelatine ist, wobei die Gelatine in flüssigem Zustand bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes in einem Sol-Zustand und in verfestigtem Zustand bei einer Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes in einem Gel-Zustand vorliegt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmittel-Schaum ein Schaum auf Gelatinebasis ist, wobei bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Gelatine ein flüssiger Schaum gebildet ist, indem die Gelatine im Sol-Zustand gasförmige Bläschen einschließt und bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Gelatine ein verfestigter Schaum gebildet ist, indem die Gelatine im Gel-Zustand gasförmige Bläschen einschließt.
  11. Schmelzbares Schutzmittel zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schmelzpunkt unterhalb einer Temperatur von ca. 65°C, insbesondere im Temperaturbereich ca. 30–40°C, wobei das Schutzmittel oberhalb des Schmelzpunktes in flüssigem Zustand und unterhalb des Schmelzpunktes in verfestigtem Zustand vorliegt.
  12. Schutzmittel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Fähigkeit, einen Schaum zu bilden.
  13. Schutzmittel nach einem der Ansprüche 11–12, wobei der Betrag der komplexen Viskosität des Schutzmittels mittels des Betrags des Speichermoduls und des Betrags des Verlustmoduls ausgedrückt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im verfestigten Zustand unterhalb des Schmelzpunktes des Schutzmittels der Betrag des Speichermoduls den Betrag des Verlustmoduls übersteigt.
  14. Schutzmittel nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmittel eine Gelatine ist, wobei die Gelatine in flüssigem Zustand bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes (Gelpunkt) in einem Sol-Zustand und in verfestigtem Zustand bei einer Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes (Gelpunkt) in einem Gel-Zustand vorliegt.
  15. Schutzmittel nach einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmittel ein Schaum auf Gelatinebasis ist, wobei bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Gelatine (Gelpunkt) ein flüssiger Schaum gebildet ist, indem die Gelatine im Sol-Zustand gasförmige Bläschen einschließt und bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Gelatine (Gelpunkt) ein verfestigter Schaum gebildet ist, indem die Gelatine im Gel-Zustand gasförmige Bläschen einschließt.
  16. Schutzmittel nach einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmittel im Wesentlichen Glutin und Wasser sowie gegebenenfalls weitere Zusätze umfasst.
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DE102006058706A1 (de) 2006-12-13 2008-06-19 Daimler Ag Reinigungsvorrichtung für Werkstückhohlräume

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