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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltsgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Dickschicht-Heizelement für ein wasserführendes Haushaltsgerät nach dem Patentanspruch 12.
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Bei der Herstellung bestimmter Stahlbauteile für Haushaltsgeräte ist aus prozess- und/oder materialtechnischen Gründen ein Wärmebehandlungsschritt im Herstellungsverfahren erforderlich. Ein Wärmebehandlungsschritt von Stahlbauteilen, insbesondere aus ferritischen Edelstählen, erhöht aber oftmals deren Korrosionsanfälligkeit, insbesondere an Oberflächen, die in Kontakt mit Flüssigkeit sind.
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Solch ein Wärmebehandlungsschritt ist beispielsweise bei der Herstellung von Dickschicht-Heizelementen für Geschirrspül- oder Waschmaschinen notwendig, um auf einen Grundkörper, zum Beispiel mittels Siebdruck, aufgetragene Schichten auszuhärten. Dabei wird in einem Einbrennvorgang der einseitig beschichtete Grundkörper in einem dafür vorgesehenen Ofen getempert. Der Tempervorgang erfolgt bei einer Temperatur in der Größenordnung von 800°C, wobei sich an der unbeschichteten Oberfläche des Grundkörpers, das heißt der Heizfläche des Dickschicht-Heizelements für Geschirrspül- oder Waschmaschinen, eine Oxidschicht ausbilden kann. Durch die Ausbildung der Oxidschicht erhöht sich die Korrosionsanfälligkeit des Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltsgerät. Außerdem können während der Herstellung des Dickschicht-Heizelements für Geschirrspül- oder Waschmaschinen Verunreinigungen und/oder Rauigkeiten auf der Heizfläche auftreten, welche die Korrosionsanfälligkeit weiter erhöhen können.
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Bei einem konventionellen Verfahren zur Herstellung von Dickschicht-Heizelementen für Geschirrspül- oder Waschmaschinen werden die Oxidschichten und/oder Verunreinigungen und/oder Rauigkeiten durch eine mechanische Nachbehandlung, etwa Schleifen, oder durch eine elektrochemische Nachbehandlung von den Heizflächen entfernt. Diese Verfahren sind sehr aufwendig und teuer. Eine geforderte Qualität der Bauteiloberfläche ist nur mit erheblichem Aufwand erreichbar.
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Die gattungsbildende Druckschrift
DE 10 2007 017 271 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltsgerät, mit zumindest einem aus einem Stahlblech gefertigten Rohrabschnitt, dessen zylindrischen Außenseite eine mäanderförmig verlaufende Heizleiterbahn aufweist und dessen zylindrische Innenseite eine Heizfläche bildet, die während des Betriebs unmittelbar in Kontakt mit einer vorbeiströmenden Flüssigkeit steht. Die Heizleiterbahn ist unter Zwischenlage einer Isolierschicht auf die zylindrische Außenseite aufgetragen und auf der zylindrischen Außenseite ist ein elektrischer Anschluss angeordnet, der in elektrischer Verbindung mit der Heizleiterbahn steht, in welchem Verfahren der Rohrabschnitt nach dem Auftragen der Heizleiterbahn in einem Wärmebehandlungsschritt wärmebehandelt wird.
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Die Druckschrift
DE 27 00 612 A1 offenbart ein Verfahren zum Verhindern von Spannungsrisskorrosion sowie des Angriffs durch ein aggressives flüssiges Medium an Werkstücken aus Stahl durch Auftragen einer dünnen Nickelschicht auf die Werkstück-Oberfläche und anschließender Wärmebehandlung des Werkstücks bei etwa 1350 K zum Eindiffundieren des Nickels in die Werkstück-Oberfläche, gekennzeichnet durch die Anwendung des Verfahrens auf niedriglegierte Stähle für der Spül- oder Waschflüssigkeit von Geschirrspül- oder Waschmaschinen ausgesetzte Pumpenteile, insbesondere Pumpenmotor-Ankerwellen.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 004 048 B3 offenbart ein wasserführendes elektrisches Haushaltsgerät, insbesondere eine Waschmaschine, mit einer Reinigungskammer, in der ein Behandlungsmedium einbringbar ist. Die Reinigungskammer besitzt eine Öffnung mit einem dazugehörenden Befestigungsmittel, an dem ein Flachheizkörper zur Erwärmung des Behandlungsmediums befestigt ist. Der Flachheizkörper weist mindestens eine Oberfläche zur Wärmeübertragung auf, an der wenigstens ein metallisches Wärmeleitelement angeordnet ist, welches sich zumindest teilweise durch Öffnung in die Reinigungskammer zur zusätzlichen Wärmeübertragung erstreckt.
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Die Druckschrift
DD 227 904 A1 offenbart ein Verfahren zum Entrosten von Teilen mit Laserstrahlen, wobei eine korrosionsbeständigere Oberfläche erzeugt wird. Das Verfahren soll mit einem kontinuierlichen, die Oberfläche überstreichenden Laserstrahl bei härtbaren Stählen ein Verdampfen des Rostes und ein gleichzeitiges Härten oder Umschmelzveredeln der Stahloberfläche bewirken, wodurch eine korrosionsbeständigere Oberfläche entsteht. Hierfür wird dem der von einem kontinuierlich arbeitenden CO
2-Gaslaser erzeugte und fokussierte Laserstrahl durch ein Spiegelschwingsystem nach einem bestimmten Muster über die zu entrostende und vor Korrosion zu schützende Oberfläche geführt. Die Leistung des Laserstrahles ist so bemessen, dass der Rost verdampft und gleichzeitig die Stahloberfläche gehärtet oder aufgeschmolzen wird. Der Rost wirkt für das Licht des CO
2-Lasers als Absorptionsschicht.
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Die Druckschrift
US 2003/0222062 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zum Entfernen von Schlacke aus einem Kessel. Das System umfasst eine Lasereinheit, ein Objekterkennungssystem und ein Computersystem zum Steuern des Betriebs der Lasereinheit und des Objekterkennungssystems. Ein Lichtwellenleiter-Kabel verbindet das Objekterkennungssystem und die Lasereinheit. Der Laser der Lasereinheit verwendet Chemikalien, welche in einer Mischvorkammer enthalten sind, und eine Pumpe verbindet die Mischvorkammer mit der Laserdiode des Lasers der Lasereinheit. Ferner umfasst die Lasereinheit eine Stromquelle, ein Kühlsystem und ein rohen Laserstrahl.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 038 395 B3 offenbart ein Verfahren zum Glätten der Oberfläche eines Substrats. Dabei wird ein Ausgangsstrahl eines Lasers auf wenigstens einen Teilbereich der Oberfläche gerichtet und das Glätten der Oberfläche erfolgt in einem ersten Schritt durch Schruppen und in einem zweiten Schritt durch Polieren, wobei das Polieren bei einer Pulswiederholfrequenz des Lasers von ≧ 45 kHz erfolgt. Dadurch wird in einfacher, sicherer und reproduzierbarer Weise eine optimale beziehungsweise einwandfreie glatte Oberfläche auch von extrem harten Materialien gewährleistet. Zugleich wird das Material der Substratoberfläche sehr schonend behandelt und von Verunreinigungen befreit.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltsgeräts mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit bereitzustellen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 wird bei der Herstellung eines Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltgerät die Heizfläche in einem Wärmebehandlungsschritt mittels einer Laserbelichtung nachbehandelt, wobei bei der Laserbelichtung Belichtungspunkte entstehen, in denen das Oberflächenmaterial der Heizfläche zumindest teilweise abgetragen ist, die einen Durchmesser und/oder ein Versatzmaß in einem Bereich zwischen 0,1 und 1 mm aufweisen und deren Anzahl auf der Heizfläche bei größer als 25 Punkte/cm2 liegt. Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Nachbehandlung die Oberflächenstruktur des Dickschicht-Heizelements derart verändert wird, dass diese eine verbesserte Oberflächenqualität aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine verfahrenstechnisch einfache Lösung zur Verbesserung der Oberflächenqualität eines wärmebehandelten Dickschicht-Heizelements, insbesondere aus Edelstahl, für ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere für eine Geschirrspül- oder Waschmaschine, dar.
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Mittels der erfindungsgemäßen Laserbelichtung in dem Nachbehandlungsschritt kann zumindest eine Oberflächenschicht der Heizfläche und/oder Verschmutzungen der Heizfläche und/oder Rauigkeiten der Heizfläche mittels Laserbelichtung wenigstens teilweise abgetragen werden. Auf diese Weise kann eine Heizfläche mit hoher Qualität und mit hoher Korrosionsbeständigkeit erhalten werden. Bei der Oberflächenschicht kann es sich insbesondere um eine Oxidschicht handeln.
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Der Energieeintrag der Laserbelichtung kann auch so gewählt werden, dass eine nach dem Abtragen der Oberflächenschicht der Heizfläche freigelegte Oberflächenschicht angeschmolzen wird. Dadurch kann sich sowohl eine Glättung der Oberfläche als auch eine Homogenisierung des Gefüges ergeben, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit weiter verbessert werden kann.
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Auf der freigelegten und angeschmolzenen Oberflächenschicht kann sich in Luftatmosphäre gegebenenfalls erneut eine Oxidschicht bilden. Die erneute Bildung einer Oxidschicht kann dadurch vermieden werden, dass der Nachbehandlungsschritt zumindest teilweise unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.
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Alternativ kann der Nachbehandlungsschritt zwei Teilschritte aufweisen, wobei in dem ersten Teilschritt die Oberflächenschicht der Heizfläche abgetragen wird und in dem zweiten Teilschritt eine nach der Durchführung des ersten Teilschritts gebildete Oxidschicht der Heizfläche abgetragen wird.
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Insbesondere kann die Laserbelichtung in dem zweiten Teilschritt einen im Vergleich zu dem ersten Teilschritt reduzierten Energieeintrag aufweisen. Auf diese Weise kann eine besonders korrosionsunempfindliche Oberflächenstruktur realisiert sein und auf die Verwendung von Schutzgas verzichtet werden.
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Bevorzugt können die Laserparameter so ausgelegt sein, dass nach der Laserbelichtung eine Oberflächenrauheit mit einem Rz-Wert (Rauheitswert) im Bereich 0,5 bis 2,5 μm erzeugt ist. Der Rmax-Wert (maximaler Rauheitswert) kann hierbei im bevorzugten Bereich von 0,8 bis 3,0 μm liegen. Auf diese Weise wird eine ausreichend geglättete Oberflächenstruktur erreicht.
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Bevorzugt kann die Laserbelichtung unter Verwendung eines Kurzpuls-Lasers, insbesondere eines Festkörper-Lasers, erfolgen. Vorteilhaft ist die Verwendung solcher Laser dahingehend, dass die Oberflächenbehandlung durch Einstellen geeigneter Laserparameter optimiert werden kann.
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Insbesondere kann die Laserbelichtung unter Verwendung einer Festkörper-Laserstrahlung mit einer Pulsdauer im Bereich von 10 bis 500 ns, bevorzugt 60 bis 120 ns, verwendet werden. Auf diese Weise kann die Bauteiloberfläche bei jedem Laserpuls mit einer für das Abtragen von Oberflächenmaterial entsprechend großen Energiedichte beaufschlagt werden. Vorteilhaft erfolgt dabei die Laserbelichtung bei einer Energiedichte, beziehungsweise bei einer Leistungsdichte, von 25 bis 100 MW/cm2, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 und 75 MW/cm2.
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Insbesondere bei der Festkörperlaser-Belichtung stellt die Pulsfrequenz einen weiteren relevanten Verfahrensparameter dar. So kann für eine im Sinne der Erfindung vorteilhafte Oberflächenbehandlung die Pulsfrequenz bei der Festkörperlaser-Belichtung zwischen 4 und 15 kHz liegen. Bei Pulsfrequenzen unterhalb von 4 kHz steigt entsprechend die Pulsenergie, wodurch die optischen Systeme der Belichtungsvorrichtung unverhältnismäßig hoch belastet werden. Bei einer Pulsfrequenz von über 15 kHz wird dagegen ein bei der Laserbelichtung entstehenden Belichtungspunkt auf der zu behandelnden Oberfläche zu klein.
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Die oben genannten Pulsfrequenzbereiche stellen zusammen mit den genannten Pulsdauerbereichen des Festkörperlasers eine vorteilhafte Parametereinstellung der erfindungsgemäßen Nachbehandlung einer Bauteiloberfläche dar. Als serientauglich hat sich insbesondere der Einsatz eines Nd:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm erwiesen. Jedoch müssen die Laserparameter den verwendeten Stählen, Materialstärken, Oberflächenbeschaffenheiten und so weiter, insbesondere in den genannten Parameterbereichen, angepasst werden.
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Vorteilhaft können die Belichtungspunkte ein regelmäßiges Raster auf der behandelten Oberfläche. Die Belichtungspunkte können bevorzugt einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 bis 0,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,2 bis 0,3 mm aufweisen. Für eine großflächig optimale Reduzierung der Korrosionsanfälligkeit können die Belichtungspunkte bevorzugt mit einer Flächendichte von 1600 Punkten/cm2 liegen.
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Für eine besonders vorteilhafte Oberflächenbearbeitung ist es bevorzugt, wenn die Oberflächenschicht bis zu einer Tiefe von 2 bis 5 μm, vorzugsweise von 3 μm, abgetragen werden kann. Der Energieeintrag mittels der Laserbelichtung ist somit entsprechend anzupassen.
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Bevorzugt kann der Wärmebehandlungsschritt ein Tempern des Dickschicht-Heizelements, insbesondere mittels eines Industrieofens oder einer industriellen Erwärmungseinrichtung, umfassen, wodurch das Gefüge des Dickschicht-Heizelements verändert werden kann.
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Die Erfindung betrifft auch ein Dickschicht-Heizelement für ein wasserführendes Haushaltsgerät, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
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Nachfolgend ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben: Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer Seitenschnittdarstellung eine in einem Hydraulikkreislauf einer Geschirrspülmaschine verwendete Umwälzpumpe mit integriertem Dickschicht-Heizelement;
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2 in einer Prinzipskizze das Dickschicht-Heizelement für ein wasserführendes Haushaltsgerät in Alleinstellung;
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3 in einer Teilansicht die Heizfläche des Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltsgerät; und
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4 Verfahrensschritte zur Herstellung des Dickschicht-Heizelements für ein wasserführendes Haushaltsgerät.
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In der 1 ist eine Umwälzpumpe 1 für eine Geschirrspülmaschine dargestellt, die unterhalb eines nicht dargestellten Spülbehälterbodens einem Pumpentopf zugeordnet sein kann. Im eingebauten Zustand ist die Umwälzpumpe 1 in einem Hydraulikkreislauf der Geschirrspülmaschine geschaltet, in dem Spülflüssigkeit zirkuliert wird. Hierzu kann der hier nicht dargestellte Pumpentopf über eine in der 1 angedeutete Flüssigkeitsleitung 3 mit der nachgeschalteten Umwälzpumpe 1 in Verbindung sein. Die Flüssigkeitsleitung 3 ist dabei mit ihrem Leitungsende auf einen Ansaugstutzen 5 der Umwälzpumpe 1 geschoben, der hier beispielhaft koaxial zur Mittelachse 7 der Umwälzpumpe 1 ist. Die Umwälzpumpe 1 weist ein um die Mittelachse 7 drehbares Schaufelrad 9 auf, das in einem Schaufelradraum 11 innerhalb eines Pumpengehäuses 13 vorgesehen ist. Das Schaufelrad 9 ist über eine Antriebswelle mit einem nur angedeuteten Elektromotor in Verbindung.
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Der Schaufelradraum 11 ist an seiner radial äußeren Seite über einen Ringspalt 14 mit einem ringförmigen Druckraum 15 in Strömungsverbindung. Der Druckraum 15 erstreckt sich rotationssymmetrisch um die Mittelachse 7 sowie radial außerhalb über den Ansaugstutzen 5. Stromab der Druckkammer 15 schließt sich ein ringförmiger Strömungskanal 16 an, durch den Spülflüssigkeit tangential durch einen auslassseitigen Druckstutzen 17 in eine weiterführende Flüssigkeitsleitung gefördert wird.
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Der Druckraum 15 ist radial außenseitig durch einen hohlzylindrischen Rohrabschnitt 19 begrenzt, der an seinen Stirnseiten über nur angedeutete Flüssigkeitsdichtungen 21 im Pumpengehäuse 13 eingesetzt ist. Der Rohrabschnitt 19 ist koaxial zur Mittelachse 7 angeordnet.
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Der Rohrabschnitt 19 bildet einen Grundkörper eines Dickschicht-Heizelements 23 für ein wasserführendes Haushaltsgerät, das in der 2 in Alleinstellung gezeigt ist. Demnach weist der Rohrabschnitt 19 an seiner zylindrischen Außenseite eine mäanderförmig verlaufende Heizleiterbahn 25 auf. Die Heizleiterbahn 25 ist unter Zwischenlage einer hier nicht näher angedeuteten elektrischen Isolierschicht, etwa einer Keramikschicht, auf die Außenseite des Rohrabschnitts 19 aufgetragen. Der Rohrabschnitt 19 selbst ist aus einem Stahlblech gefertigt. An der, in der 2 linken Seite des Rohrabschnitts 23 ist ein elektrischer Kontakt 27 angedeutet, der in elektrischer Verbindung mit der Heizleiterbahn 25 steht.
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Wie aus den 1 und 2 weiter hervorgeht, bildet die zylindrische Innenseite des Rohrabschnitts 19 eine Heizfläche 29, die unmittelbar in Kontakt mit der vorbeiströmenden Flüssigkeit steht.
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Die Heizfläche 29 des Dickschicht-Heizelements 23 für ein wasserführendes Haushaltsgerät ist erfindungsgemäß durch Laserbelichtung behandelt, wodurch das Oberflächenmaterial auf der Innenseite des Rohrabschnitts 19 bis zu einer Tiefe von 3 μm abgetragen worden ist. In der 3 sind die durch die Oberflächenbehandlung entstandenen Belichtungspunkte 31 gezeigt. Die Belichtungspunkte 31 sind in der 3 beispielhaft kreisrund gestaltet. Alternativ können die Belichtungspunkte 31 jegliche andere Form, zum Beispiel eine ovale Form, aufweisen. Sie können auch überlappend nebeneinander liegen, so dass ein weitgehend gleichmäßiger flächiger Abtrag ermöglicht ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 ergibt sich auf der Heizfläche 29 eine geordnete, regelmäßige Pixel-Oberflächenstruktur, bei der die Belichtungspunkte 31 in einem engen Raster mit einer Flächendichte von 25 Punkte/cm2 auf der Heizfläche 29 eingearbeitet sind. Die in der 3 gezeigten Belichtungspunkte 31 sind dabei über ein Versatzmaß a voneinander beabstandet. Die bei der vorliegenden Laserbelichtung entstehenden Belichtungspunkte 31 weisen einen Durchmesser d im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm auf, während das Versatzmaß a ebenfalls in einem solchen Bereich liegen kann.
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In dem Ausführungsbeispiel wird als Festkörperlaser ein Nd:YAG-Laser verwendet. Die Laserbelichtung erfolgt bei einer Wellenlänge von 1064 nm, das heißt mit Infrarot-Strahlen, sowie bei einer Pulsfrequenz zwischen 4 bis 15 kHz. Dadurch kann sich bei der Pulsdauer von beispielhaft 60 bis 120 ns eine Leistungsdichte von zirka 50 MW/cm2 ergeben, mit der die in der 4 angedeuteten Oxidschicht 37 nahezu vollständig abgetragen werden kann.
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Nachfolgend ist anhand der 4 ein Verfahren zur Herstellung des Dickschicht-Heizelements 23 für ein wasserführendes Haushaltsgerät erläutert. Zunächst wird in einem Beschichtungsschritt I eine elektrische Isolierschicht wie zum Beispiel Keramikschicht 33 auf die Außenseite des Rohrabschnitts 19 als elektrische Isolierung aufgetragen. Anschließend wird durch etwa ein Siebdruckverfahren eine pastenförmige, elektrisch leitfähige Heizleitermasse 35 auf die Keramikschicht 33 aufgetragen. Auf die Heizleitermasse 35 können noch zusätzliche Beschichtungen aufgetragen werden. Diese sind jedoch hier zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Bedeutung und daher weggelassen.
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In einem Wärmebehandlungsschritt II wird der so beschichtete Rohrabschnitt 19 in einen Ofen gegeben, in dem in einem angedeuteten Heizfeld 39 eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur in einem Bereich von 850°C erfolgt. Dadurch werden die Beschichtungen auf dem Rohrabschnitt 19 ausgehärtet. Gleichzeitig entsteht auf der unbeschichteten Oberfläche des Rohrabschnitts 19 die bereits erwähnte Oxidschicht 37. Der Wärmebehandlungsschritt II kann ein Tempern des Stahlbauteils umfassen, bei dem das Gefüge des Stahlbauteils verändert wird. Ferner kann der Wärmebehandlungsschritt in einem Industrieofen oder einer anderen industriellen Erwärmungseinrichtung durchgeführt werden.
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Im dem Wärmebehandlungsschritt II folgenden Nachbehandlungsteilschritt IIIa wird die Oxidschicht 37 im Bereich der Heizfläche 29 des Dickschicht-Heizelements 23 für ein wasserführendes Haushaltsgerät mittels Laserbelichtung abgetragen, und die freigelegte Oberfläche leicht angeschmolzen, wodurch das in der 3 gezeigte enge Raster gebildet wird. Alternativ bzw. zusätzlich zur Entfernung der Oxidschicht 37 können Verunreinigungen und/oder Rauigkeiten auf der Heizfläche 29 mittels Laserbelichtung abgetragen werden.
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Auf der freigelegten, angeschmolzenen Oberflächenschicht kann sich an Luftatmosphäre eine neue Oxidschicht 41 bilden. Gemäß der 4 wird die neue Oxidschicht 41 durch einen zweiten Nachbehandlungsteilschritt IIIb mittels Laserbelichtung mit vermindertem Energieeintrag entfernt. Alternativ kann die Bildung der neuen Oxidschicht 41 vermieden werden, indem der Nachbehandlungsteilschritt IIIa unter Schutzgas durchgeführt wird.
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Zusammenfassend betrachtet ist somit eine Möglichkeit bereitgestellt, um eine Oxidschicht auf wärmebehandelten Metallbauteilen, insbesondere Stahlbauteilen und/oder rostfreien Edelstahlbauteilen zur Vermeidung beziehungsweise Verringerung der Korrosionsanfälligkeit durch zum Beispiel chloridhaltige Umgebung oder chloridhaltige Wasser zu entfernen. Insbesondere kann die Oberfläche von Metallbauteilen, vorzugsweise Stahlbauteilen, gereinigt und geglättet werden.
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Oxidschichten entstehen zum Beispiel bei Einbrennprozessen von Oberflächenbeschichtungen wie zum Beispiel Dickschichtheizungen oder Emaillierungen. Üblicherweise werden bisher Oxidschichten mechanisch durch Schleifen oder elektrochemisch entfernt. Diese Verfahren sind sehr aufwendig und teuer. Eine gute Oberflächenqualität lässt sich nur mit großem Aufwand erreichen.
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Jetzt ist in vorteilhafter Weise ein flächiger Abtrag der Oberflächenschichten (wie zum Beispiel Oxide, Verschmutzungen, Rauigkeiten) mittels eines geeigneten Laserstrahls ermöglicht. Durch Variation der Laserstrahlintensität sowie der Punktefolge beim jeweiligen Laserbelichten kann die jeweilige Oxidschicht und/oder Verschmutzung flächig entfernt werden. Durch Anschmelzen der obersten Metallschicht können zudem Änderungen des Gefüges erreicht werden.
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Um die Oberflächenqualität den Erfordernissen entsprechend anzupassen, kann es insbesondere zweckmäßig sein, wenn ein oder mehrere folgende Verfahrensschritte angewandt werden:
- 1. Abtrag der Oberfläche/Schichten mittels Laserstrahl in einem ersten Arbeitsschritt.
- 2. Zusätzlich oder unabhängig vom Schritt 1 wird Abtrag der Oberfläche/Schichten mit gleichzeitigem Anschmelzen der Materialoberfläche mittels Laserstrahl mit positiver Veränderung des Materialgefüges des zu reinigenden und/oder zu glättenden Metallbauteils durchgeführt.
- 3. Bei dem Arbeitsvorgang wie unter 2. beschrieben, bildet sich bei Zutritt von Luftsauerstoff wieder eine leichte Oxidschicht. Diese Schicht kann gegebenenfalls in einem zweiten Arbeitsschritt mit verminderter Laserintensität zur Erzeugung einer sehr glatten und korrosionsstabilen Oberfläche abgetragen werden.
- 4. Alternativ zum Arbeitsschritt von 3. kann beim beschriebenen Vorgang 2. der Abtrag unter Schutzgas-Atmosphäre erfolgen, wobei die Bildung einer dicken Oxidschicht vermieden wird.
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Vorteile des erfindungsgemäßen Laser-Oberflächen-Abtragsverfahrens von Haushaltsgeräte-Metallbauteilen, insbesondere von Geschirrspülmaschinen-Metallbauteilen sind insbesondere:
- 1. Umweltschonende, kostengünstige Entfernung von Oberflächenverunreinigungen und Oxidschichten von wärmebehandelten Stählen sowie rostfreien Stählen zur Verbesserung der Oberfläche und Verminderung von Korrosionsgefahr bei rostfreien Stählen durch die Oxidschicht.
- 2. Gezieltes Anschmelzen der Metalloberfläche zur Verbesserung der Gefüge- und Kornstrukturen nach Wärmebehandlung des Metalls.
- 3. Gezielte Glättung der Oberfläche, ebenfalls zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flüssigkeitspumpe
- 3
- Flüssigkeitsleitung
- 5
- Ansaugstutzen
- 7
- Mittelachse
- 9
- Schaufelrad
- 11
- Pumpenraum
- 13
- Pumpengehäuse
- 14
- Ringspalt
- 15
- Druckkammer
- 16
- Strömungskanal
- 17
- Druckstutzen
- 19
- Rohrabschnitt
- 21
- Flüssigkeitsdichtung
- 23
- Dickschicht-Heizelement für ein wasserführendes Haushaltsgerät
- 25
- Heizleiterbahnen
- 27
- Elektrischer Anschluss
- 29
- Heizfläche
- 31
- Belichtungspunkte
- 33
- Isolierschicht
- 35
- Heizleitermasse
- 37
- Oxidschicht
- 39
- Heizfeld
- 41
- Neue Oxidschicht
- a
- Versatzmaß
- d
- Durchmesser
- I
- Beschichtungsschritt
- II
- Wärmebehandlungsschritt
- IIIa
- Nachbehandlungsteilschritt
- IIIb
- Nachbehandlungsteilschritt
