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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschlag.
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Beschläge aus Edelstahl oder anderen Metallen weisen aufgrund ihrer Verarbeitung, beispielsweise durch Umformprozesse, eine erhöhte Tendenz zur Korrosion gegenüber den Ausgangsmaterialien auf. Weiterhin weist die Oberfläche aufgrund der Verarbeitung Rillen oder Spannungsrisse einer maximalen Rauhtiefe von größer als 7 μm oder ggf. auch Fremdkörper auf, an welchen es verstärkt zur Korrosion kommt. Diese Korrosion kann auch durch Verwendung von höherwertigem Edelstahl nicht vollständig vermieden werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Beschlag zu schaffen, der gegenüber den bekannten Beschlägen eine verbesserte Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit aufweist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Beschlag mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein solcher erfindungsgemäßer Beschlag, weist zumindest abschnittsweise eine metallische Oberfläche auf, die durch ein Bürsten, ein Behandeln mit Ultraschall und/oder ein Behandeln mit Plasma bearbeitet ist.
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Der Beschlag wird durch das Bürsten von Rillen befreit, so dass keine Lochfraßkorrosion erfolgt. Lochfraßkorrosion ist eine kleinflächige, aber oft tiefe Korrosion von Metall.
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Dabei sind Rillen unregelmäßige Einkerbungen der Oberflächenstruktur mit einer maximalen Rauhtiefe in die Oberfläche von größer als 7 μm. Riefen sind Einkerbungen mit einer maximalen Rauhtiefe von kleiner als 7 μm, vorzugsweise kleiner als 5 μm.
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Die gereinigte Oberfläche ist frei von Verschmutzungen, so z. B. Öl- und Fettablagerungen, welche bereits vor dem Umformen eines metallischen Werkstücks zu einem Beschlag auf der metallischen Oberfläche anhaften. Eine nasschemische Reinigung oder eine Reinigung durch abrasives Sandstrahlen führen nicht zu einer ausreichenden Korrosionsfestigkeit. So weist die metallische Oberfläche des erfindungsgemäßen Beschlags keine eingebrachten Fremdkörper, wie z. B. Strahlgut oder Spuren von Reinigungslösung auf.
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Die verbesserte Korrosionsfestigkeit gegenüber Bauteilen gleichen Materials, welche unbehandelt, nasschemisch gereinigt oder sandbestrahlt sind, wird durch einen Salzsprühtest gemäß DIN EN ISO 9227 überprüft.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die metallische Oberfläche des Beschlages weist nach dem Bürsten ein mattglänzendes strukturiertes hochwertiges Aussehen auf. Nach dem Behandeln mit Plasma als auch nach dem Behandeln mit Ultraschall weist die metallische Oberfläche den Glanzgrad „Hochglanz” in Anlehnung an DIN 67530 auf.
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Da keine chemischen Reinigungsmittel bei der Herstellung eingesetzt werden, erfüllt ein derartiger Beschlag die Richtlinien für die Zulassung im Lebensmittelbereich.
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Die metallische Oberfläche des Beschlages bildet nach Bürsten, dem Behandeln mit Ultraschall und/oder Plasma eine Passivschicht aus. Diese schützt den Beschlag vor Korrosion bei Verschmutzung der Oberfläche. Die so erhaltenen Oberflächen, insbesondere Edelstahloberflächen weisen eine homogene Passivschicht mit erhöhter chemischer Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Verfärbungen auf. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche zumindest die Flächen umfasst, die bei bestimmungsgemäßer Nutzung des Beschlags in Kontakt mit Fremdobjekten treten und/oder sichtbar sind. Dies betrifft insbesondere Fettablagerungen, welche durch Hautkontakt auf der Oberfläche zurückbleiben.
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Es ist besonders von Vorteil, wenn die metallische Oberflächen eine durchgehende Passivschicht aufweist. Diese umfasst im Fall der Ultraschallreinigung und Plasmareinigung z. B. auch Spannungsrisse, in denen eine Passivschicht in Folge der speziellen Reinigungsverfahren ausbildet wird.
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Der Beschlag weist in einer Ausführungsvariante eine nahtlose Textur aus Riefen mit einer Hauptorientierungsrichtung auf, wodurch die Textur dem Beschlag ein hochwertiges Aussehen verleiht. Die Hauptorientierungsrichtung bildet sich aus den Einzelorientierungsrichtungen der Riefen, bzw. dem Verlauf der Riefen auf dem Profil. Die Abweichung der Einzelorientierungsrichtungen der jeweiligen Riefe von der Hauptorientierungsrichtung der Textur beträgt maximal 10°, vorzugsweise 3°.
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In einer optisch ansprechenden Ausführungsvariante einer korrosionsfesten metallischen Oberfläche eines Beschlags verlaufen über 50%, vorzugsweise über 90%, der Riefen parallel zueinander.
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Für eine Gewährung einer einheitlichen Korrosionsbeständigkeit der metallischen Oberfläche des Beschlages wird der Mittenrauhwertes an unterschiedlichen Stellen des Beschlages gemessen. Die Streuung des Mittenrauhwertes der metallischen Oberfläche ist Indiz für eine verringerte Anzahl an Rillen in der Oberfläche nach dem Bürsten gegenüber einer ungebürsteten Oberfläche.
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In einer Ausführungsvariante des Beschlages beträgt der mittlere Glanzgrad in Anlehnung an DIN 67530 der metallischen Oberfläche über 150. Dieser Glanzgrad ist bei unbehandelten Beschlägen gleichen Materials nicht zu beobachten. Besonders bevorzugt ist ein mittlerer Glanzgrad der metallischen Oberfläche von über 200. Dieser hohe Glanzgrad belegt optisch die Reinheit der Oberfläche und ist ansprechend für den Endverbraucher.
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In einer Ausführungsvariante weist die metallische Oberfläche des Beschlages keine Fremdpartikelkorrosion nach einem 96 Stunden Korrosionstest gemäß DIN EN ISO 9227 auf.
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Nichtrostender Stahl, der häufig auch als Edelstahl bezeichnet wird, ist eine Eisenlegierung, die neben Eisen eine Reihe weiterer Elemente wie etwa Chrom, Nickel, Molybdän, Kupfer und andere enthalten kann. Wesentlicher Bestandteil der Edelstahllegierungen ist das Element Chrom, das mit einem Massenanteil von etwa 13% vorliegt, um eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit des Stahls sicherzustellen. Chrom, das in der Legierung vorhanden ist, reagiert dabei an der Oberfläche mit Sauerstoff aus der Umgebung und bildet eine Oxidschicht an der Oberfläche des Werkstoffs. Ab einem Chromgehalt von etwa 13% der Legierung des betreffenden Werkstücks kann das dabei entstehende Chromoxid zuverlässig eine dichte Schicht an der Oberfläche bilden und schützt somit das Werkstück vor Korrosion. Diese Schutzschicht wird auch als Passivschicht bezeichnet. Eine solche Passivschicht ist in der Regel etwa 10 Moleküllagen dick und enthält neben dem Chromoxid vor allem Eisenoxid mit einem Massenanteil von 10–55%. Je geringer der Anteil an Eisenoxid in der Passivschicht ist, desto höher ist die chemische Beständigkeit der Oberfläche.
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Neben der Korrosionsbeständigkeit ist für die Verwendung von Edelstahl häufig auch dessen Temperaturbeständigkeit von Bedeutung, insbesondere bei der Verwendung in Haushaltsgeräten, beispielsweise in Backöfen. Wird Edelstahl an Luft über eine kritische Temperatur hinaus erwärmt, beginnt sich die Oberfläche zu verfärben. Diese Verfärbung beginnt in der Regel mit einer gelben Farbe, die bei höheren Temperaturen einen Übergang in braune und blaue Farbtöne aufweisen kann. Ursache für diese Verfärbungen, die auch als Anlassfarben oder thermische Korrosion bezeichnet werden, sind Lichtinterferenzen an einer Oxidschicht zunehmender Dicke. Die kritische Temperatur, bei der die Verfärbung beginnt, hängt von der jeweiligen Legierung, dem Gefüge und der Oberflächenqualität des Edelstahlwerkstücks ab. Sie liegt häufig im Bereich von etwa 160 bis 180°C und ist umso höher, je höher die Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls ist. Diese thermisch erzeugten Oxidschichten sind nicht nur unschön, sie weisen auch, verglichen mit den echten Passivschichten, eine erheblich geringere chemische Widerstandsfähigkeit auf. Solche thermisch erzeugten Oxidschichten reduzieren die Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls in erheblichem Umfang, indem sie entweder bei höheren Temperaturen bestehende Passivschichten verdrängen oder die Ausbildung echter Passivschichten verhindern.
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Die Korrosionsbeständigkeit des Edelstahl-Werkstücks hängt vom Gehalt an Chrom und weiteren Legierungselementen wie etwa Nickel und Molybdän ab. Diese weiteren Legierungselemente werden der Edelstahllegierung zugesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern, falls die Zugabe von Chrom allein nicht in der Lage ist, dem Werkstück den gewünschten Grad an Korrosionsbeständigkeit oder andere Merkmale zu verleihen. Der Zusatz dieser weiteren, die Korrosionsbeständigkeit verbessernden Elemente ist jedoch kostenintensiv.
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Eine Alternative zur Verwendung dieser hochpreisigen weiteren Elemente besteht in der Ausbildung einer möglichst fehlerfreien und dichten Passivschicht auf der Oberfläche des Edelstahlwerkstücks, die ein möglichst hohes Verhältnis von Chrom zu Eisen in der Passivschicht aufweist. Eine solche fehlerfreie und dichte Passivschicht ist ebenfalls in der Lage, die Korrosionsbeständigkeit des Werkstücks deutlich zu erhöhen. Um eine rasche Ausbildung einer solchen fehlerfreien und dichten Passivschicht zu fördern, werden häufig „Passivierungsverfahren” eingesetzt, das heißt, die Oberflächen der Edelstahlwerkstücke werden mit oxidierenden Medien behandelt. Üblich ist dabei eine Behandlung mit verdünnter Salpetersäure, Wasserstoffperoxid oder Phosphorsäure, die häufig nach einem Beizen der Oberfläche durchgeführt wird.
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Die in dieser Schrift vorgeschlagenen Reinigungsverfahren, beispielsweise die Plasmareinigung, fördern die Ausbildung einer fehlerarmen, wenn nicht sogar fehlerfreien Passivschicht auf Oberflächen.
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Bevorzugte Metalle zur Herstellung des Beschlages sind die Edelstähle 1.4301 und/oder 1.4016.
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Der Beschlag weist vorteilhaft Hochglanz auf, so dass ein ansprechender Glitzereffekt als optisches Merkmal der Reinheit und Wertigkeit des Beschlages auftritt.
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Es ist besonders von Vorteil, wenn der Beschlag eine Auszugsführung ist. Auszugsführungen werden zunehmend in Bereichen der Lebensmittelaufbewahrung (Kühlschrank) und Zubereitung (Ofen) hohen Temperaturwechseln beispielsweise von 100°C in einem Zeitraum von 5–10 min und damit einer hohen Korrosionsbelastung ausgesetzt. Eine korrosionsfeste metallische Oberfläche verlängert dabei die Lebensdauer der Auszugsführung trotz Absetzen von Kondensationstropfen oder anderen Verschmutzungen auf der Oberfläche einer Auszugsführung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Sie zeigen:
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1–3 mehrere Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Beschlagsbauteils, das als Beschlag in Form einer Auszugsführung ausgebildet ist.
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Im Folgenden wird ein beispielhafter Aufbau einer erfindungsgemäßen Auszugsführung näher beschrieben.
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Eine Auszugsführung 1 umfasst eine Führungsschiene 2, die an einer Befestigungsvorrichtung z. B. in einem Backofen bzw. Dampfgargerät oder einem anderen Haushaltsgeräte- oder Möbelkorpus festlegbar ist. An der Führungsschiene 2 ist eine Mittelschiene 3 über Wälzkörper 6 verfahrbar gelagert. Die Mittelschiene 3 dient zur Lagerung einer Laufschiene 4. Zur Lagerung der Schienen 2, 3 und 4 sind an der Führungsschiene 2 und der Laufschiene 4 jeweils mindestens zwei, im Ausführungsbeispiel drei Laufbahnen 9 für Wälzkörper 6 ausgebildet. Die Wälzkörper 6 sind an einem Wälzkörperkäfig 7 als Einheit gehalten. Ferner sind an der Mittelschiene 3 insgesamt mindestens vier Laufbahnen, im Ausführungsbeispiel sechs Laufbahnen 8 für Wälzkörper 6 ausgebildet, wobei jeweils mindestens zwei Laufbahnen 8 der Führungsschiene 2 und mindestens zwei Laufbahnen 8 der Laufschiene 4 zugeordnet sind.
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Zur Befestigung der Auszugsführung 1 im Innenraum des Backofens bzw. Dampfgargeräts sind zwei Klammern 5 an der Führungsschiene 2 festgelegt. Auch andere Befestigungsmittel bzw. Befestigungsstellen können an der Führungsschiene 2 vorgesehen sein. Die Lagerung von Auszugselementen, beispielsweise eines Gargutträgers, ist zwischen dem Stopfen 10 und einem Haltebolzen 11 vorgesehen.
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In den 1 bis 3 ist ein Überauszug mit drei Schienen 2, 3, und 4 gezeigt. Eine Ausführung mit mindesten drei Schienen als Vollauszug ist ebenfalls denkbar. Es ist auch möglich, die Auszugsführung als Teilauszug mit nur zwei Schienen (ohne die Mittelschiene 3) oder mit mehr als drei Schienen auszubilden.
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In einer ersten Ausführungsvariante weisen die Schienen der Auszugsführung 1, hier die Führungsschiene 2 und die Laufschiene 4 und optional die Mittelschiene 3, eine gebürstete Oberfläche auf. Diese gebürstete Oberfläche verläuft zumindest über die gesamte Außenfläche der jeweiligen Schiene 2–4, also der Fläche, welche für den Endnutzer bei einer Auszugsführung 1 im eingebauten Zustand sichtbar ist. Die Textur der Oberfläche weist eine Hauptorientierungsrichtung in Längs- bzw. Auszugsrichtung auf und besteht aus einer Vielzahl von Riefen mit geringer Eindringtiefe in die Oberfläche, welche über Einzelorientierungsrichtungen verfügen. Der Mittelwert der Einzelorientierungsrichtungen bzw. der Richtungsvektoren der Riefen gibt die Hauptorientierungsrichtung der Textur vor. Die Auszugsführung ist mattglänzend.
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In einer zweiten alternativen Ausführungsvariante weisen die Außenflächen der Auszugsführung 1 eine hochglänzende Oberfläche auf. Dieser wird durch ein Behandeln mit Ultraschall erreicht. Der mittlere Glanzgrad der metallischen Oberfläche beträgt bei einer 60°-Geometrie über 150, vorzugsweise über 200 und wird in Anlehnung an die DIN 67530 mit einem Messgerät REFO 60 der Firma Hach-Lange durchgeführt.
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Die nachfolgende Tabelle beschreibt das durch die Ultraschallreinigung der zu beschichtenden Oberfläche des Beschlages verbesserte Glanzverhalten des Beschlages.
| Edelstahl 1.4301 |
| | | Messreihe 1 | Messreihe 2 |
| Serie | Mittelwert | 117,5 | 118,4 |
| 120 | Mittelwert | 117,6 | 109,7 |
| Ultraschall | Mittelwert | 214,2 | 231,2 |
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Der in der Tabelle wiedergegebene Mittelwert entspricht dem mittleren Glanzgrad der Oberflächen vor und nach einer Reinigung mittels Ultraschall.
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Die Messung des Glanzgrades bzw. Glanzheitsgrades erfolgte mit einem REFO 60 portables 60°-Winkel Reflektormeter, wobei die gemessenen Glanzeinheiten nach DIN 67530 angegeben werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist eine metallische Oberfläche nach dem Schritt der Ultraschallreinigung einen Glanzheitsgrad von mindestens 120, vorzugsweise zumindest 140, besonders bevorzugt zumindest 190 auf.
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Alternative hierzu ist ein Beschlag, welcher durch eine Kombination aus einem Bürsten und einer Ultraschallreinigung bearbeitet ist.
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In einem Wischtest weist ein Tuch nach einem Bürsten und/oder einem Behandeln mit Ultraschall und einem anschließenden 96-stündigen Salzsprühtest keine wahrnehmbaren metallischen Verschmutzungen auf.
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Besonders bevorzugt zur Herstellung des Beschlages sind die Edelstähle, vorzugsweise mit den Werkstoffnummern 1.4301 und/oder 1.4016.
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Edelstähle sind mit einer schützenden Passivschicht mit nur ca. 1–20 nm Dicke umgeben, die sich bei Schädigung auch z. T. selbst regenerieren kann. Diese Schicht ist meist dünner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, so dass sie mit herkömmlichen Mikroskopen nicht wahrnehmbar ist. Die Ausbildung, Schädigung und Regeneration der Passivschicht hängt vom Korrosionsmedium, vom Metall und vom Design ab. Das Design wird von der Oberflächenrauheit, der Art des Fügens, konstruktiv bedingten Spalten und der Gesamtkonstruktion bestimmt. Der Einfluss des Korrosionsmediums wird von der Konzentration z. B. an korrosionsfördernden Mitteln, wie Chloridionen, der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit des Korrosionsmittels bestimmt. Bei der Abweichung von Parametern, wie beispielsweise der örtlichen Sauerstoffkonzentration, dem Umfang möglicher Keime auf der Oberfläche und dem Erreichen eines kritischen Temperaturbereichs kann eine Korrosion auf Edelstählen erfolgen. Auch in Folge der Formgebung kann es ggf. zu einer Schädigung der Passivschicht durch Spannungsrisse und zu einem Korrodieren der Oberfläche kommen, wie beispielsweise nach der Formgebung eines Profils zur Herstellung einer Schiene für eine Auszugsführung
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Durch Bürsten werden die Spannungsrisse, welche im Umformprozess z. B. eines metallischen Bandes zu einem Schienenprofil entstehen, beseitigt. Das Bürsten erfolgt in einer Bürstmaschine. In einer Bürstmaschine sind eine oder mehrere Bürststationen angeordnet, wobei pro Bürststation vorzugsweise drei Bürsten verwendet werden.
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Dabei wird beispielsweise ein Beschlag in Form eines U-Profils in Vorschubrichtung durch die Bürststation geführt. In einer bevorzugten Bürstenanordnung der Bürststation stehen sich zwei Bürsten gegenüber und erlauben die Oberflächenbearbeitung von gegenüberliegenden seitlichen Außenflächen des Profils. Dabei führen die Bürsten ggf. eine erste Linearbewegung in Richtung des Profils aus. Eine dritte Bürste zur Bearbeitung einer oberen Seite des Profils ist senkrecht zu den zuvor beschriebenen beiden Bürsten angeordnet und führt eine zweite Linearbewegung senkrecht zur Vorschubrichtung aus. Die Bürsten sind auf einem gemeinsamen Linearschlitten angeordnet, welcher über einen definierten Verfahrweg verfügt.
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Zusätzlich zur Messung der Mittenrauhwertes Ra kann auch eine Ermittlung der gemittelten Rauhtiefe Rz und der maximalen Rauhtiefe Rmax erfolgen, um nähere Angaben zur Rauheit der Oberfläche zu erhalten. Im Folgenden sind Metallbleche aus Edelstahl, welche einem Bürsten unterzogen wurden und ein ungebürstetes Metallblech aus Edelstahl gegenübergestellt. Dabei wurden die maximale Rauhtiefe Rmax und die gemittelte Rauhtiefe Rz für das gebürstete Metallblech und das ungebürstete Metallblech ermittelt.
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Die Bürstenanordnung der Bürststation verfügt über Bürsten, welche mit speziellen Schleifborsten besetzt sind. Als Schleifborsten werden schleifmitteldurchsetzte Borsten als Besatzmaterial für Bürsten für die Fertigbearbeitung bezeichnet. Dabei kann das Borstenmaterial beispielsweise aus Polyamiden bestehen. Als Schleifmittel wird vorzugsweise Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Diamant und/oder Zirkon verwendet. Der Schleifeffekt ergibt sich durch die harten und scharfen Spitzen des Schleifmaterials, das im Bürstenmaterial (z. B. Nylon) eingeschlossen ist. Bei der Bearbeitung von Werkstücken wird durch den Verschleiß des Bürstenmaterials immer eine bestimmte Menge des Schleifmittels freigegeben.
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Die Parameter 80, 120, 240 und 2000 entsprechen daher der Körnung der Schleifborsten, des jeweiligen Bürstenbesatzes mit welcher die Oberfläche eines Beschlages durch abrasives Behandeln aufgerauht wurde. Die Bezeichnung „Serie” kennzeichnet die Oberflächenrauhigkeit eines unbehandelten Beschlages. Die Bezeichnung „Ultraschall” gibt die Messwerte der maximale Rauhtiefe und die gemittelte Rauhtiefe als Parameter der Oberflächenrauhigkeit einer mit Ultraschall gereinigten Oberfläche eines Beschlages wieder.
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Die Messung wurden im Fall der 120er Körnung, der Serie und den Ultraschall-Messwerten an jeweils drei Beschlägen durchgeführt, wobei an jeder der drei verschiedenen Beschläge eine Dreifachmessung vorgenommen wurden. Pro Messwert wurden also insgesamt neun Messungen durchgeführt.
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Im Fall der 80er, 240er und 2000er Körnung wurden insgesamt sechs Messungen an ein und demselben Beschlag durchgeführt. Die Messwerte in der nachfolgenden Tabelle wurden unter Verwendung von Edelstahl der Legierung 1.4301 (WNr. 1.4301 (X5CrNi18-10),
AISI 304 (V2A)) gemessen.
| Edelstahl 1.4301 |
| | | Rmax [μm] | Rz [μm] |
| 120 | Streuung | 0,68 | 0,47 |
| Mittelwert | 4,03 | 3,26 |
| 2000 | Streuung | 0,47 | 0,31 |
| Mittelwert | 3,99 | 3,08 |
| 240 | Streuung | 0,44 | 0,28 |
| Mittelwert | 4,02 | 3,33 |
| 80 | Streuung | 0,73 | 0,23 |
| Mittelwert | 5,12 | 3,93 |
| Serie | Streuung | 0,62 | 0,20 |
| Mittelwert | 2,54 | 1,60 |
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Die Messwerte in der nachfolgenden Tabelle wurden unter Verwendung von Edelstahl der Legierung 1.4016 (WNr. 1.4016 (X6Cr17),
AISI 430) gemessen.
| Edelstahl 1.4016 |
| | | Rmax [μm] | Rz [μm] |
| Serie | Streuung | 1,61 | 0,62 |
| Mittelwert | 8,72 | 7,22 |
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Anhand der Messwerte kann man erkennen, dass eine Aufrauhung der Oberfläche in Folge des Bürstens erfolgt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die gemittelte Rauhtiefe Rz des Beschlages nach dem Bürsten der Oberfläche größer als 1,85 μm; vorzugsweise größer als 2,0 μm, besonders bevorzugt größer als 2,7 μm.
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Der Mittelwert der gemittelten Rauhtiefe Rz der gebürsteten Oberfläche des Beschlages aus zumindest sechs Messungen beträgt vorzugsweise 3,0–4,0 μm.
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Der Mittelwert der maximalen Rauhtiefe Rmax der gebürsteten Oberfläche des Beschlages aus zumindest sechs Messungen ist vorzugsweise größer als 3,3 μm, vorzugsweise größer als 3,5 μm. Besonders bevorzugt beträgt der Mittelwert der maximalen Rauhtiefe Rmax aus zumindest sechs Messungen 3,8–5,2 μm.
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Trotz der gegenüber der Oberfläche eines ungebürsteten Beschlages erhöhten Messwerte der gemittelten Rauhtiefe und der maximalen Rauhtiefe, beträgt der Mittenrauhwert vorzugsweise zwischen 0,43–0,49 μm. Dies lässt bei gleichzeitig erhöhter Rauhtiefe auf eine gleichmäßig aufgerauhte Oberfläche schließen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Oberfläche nach dem Bürsten daher eine Mittenrauhwert Ra von weniger als 2 μm, vorzugsweise weniger als 0,8 μm, besonders bevorzugt weniger als 0,5 μm auf.
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Die Auszugsführung 1 oder die jeweiligen Schienen 2–4 werden bei der Ultraschallreinigung durch ein flüssiges Medium gereinigt, in welches durch einen Ultraschallgenerator mittels einer Sonotrode Ultraschallwellen eingeleitet werden. Die Reinigung durch Ultraschall beruht im vorliegenden Fall auf dem Wirkungsprinzip der Kavitation, also der Bildung und Auflösung von Hohlräumen im flüssigen Medium durch Druckschwankungen. Bei Auftreffen einer Unterdruckwelle auf eine Verunreinigung bilden sich Luftbläschen aus Dampf, in welchen der statische Druck bei Auftreffen einer darauf folgenden Hochdruckwelle expandiert und es dadurch zum Ablösen von Verschmutzungen von der Oberfläche kommt. Zur Verstärkung des Reinigungseffekts der Ultraschallbäder können spezielle Lösungsmittelsäuren oder Laugen dem flüssigen Medium zugesetzt werden.
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Ein Beschlag mit korrosionsfester metallischer Oberfläche ist durch Behandeln mit Plasma herstellbar. Dabei wird Plasma durch Ionisation von Sauerstoff bei Raumtemperatur unter Vakuum (Niederdruckplasma), Umgebungsdruck (Atmosphärisches Plasma) oder Überdruck (Hockdruckplasma) erzeugt. Die reaktionsfreudigen Sauerstoffionen verbrennen organische Verunreinigungen kalt zu Kohlenstoffdioxid ohne zusätzliche Wärmebelastung der Auszugsführung. Somit ist das Verfahren sehr umweltfreundlich, da zum Reinigen lediglich Sauerstoff eingesetzt wird und als Reaktionsprodukt überwiegend ungiftiges Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) entsteht. Zudem kann die Vakuumtechnik des Plasmareinigungsverfahrens für ein anschließendes Plasmabeschichtungsverfahren der Auszugsführung genutzt werden, was eine Reduzierung des apparativen Aufwands ermöglicht.
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Auf die korrosionsfeste metallische Oberfläche des Beschlags wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Beschichtung, beispielsweise in einem Sol-Gel-Verfahren aufgebracht.
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Messmethoden und Definitionen
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Rauheit Ra
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Die im Zusammenhang mit dieser Erfindung angegebene Oberflächenrauheit bezieht sich auf den Mittenrauhwert Ra [μm] nach DIN 4768. Der Mittenrauhwert Ra ist der arithmetische Mittelwert der absoluten Beträge der Abstände y des Rauheitsprofils von der mittleren Linie innerhalb einer Messstrecke. Die Rauheitsmessung erfolgt mit elektrischen Tastschnittgeräten nach DIN 4772. Für die Messung des Mittenrauhwertes Ra sind die Messbedingungen nach DIN 4768 T1 festgelegt.
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Als Einzelrauhtiefe Zi wird der Abstand zweier Parallelen zu einer mittleren Linie bezeichnet, die innerhalb einer Einzelmessstrecke das gemessene Istprofil am höchsten und am tiefsten Punkt berühren.
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Die gemittelte Rauhtiefe Rz [μm] ist das arithmetische Mittel aus den Einzelrauhtiefen Zi von fünf äquidistanten aneinandergrenzenden Einzelmessstrecken.
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Die maximale Rauhtiefe Rmax [μm] ist der größte Wert von fünf Einzelrauhtiefen Z1 bis Z5.
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Salzsprühtest
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Durch einen 96 h Salzsprühtest, gemäß DIN EN ISO 9227, wurde eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, insbesondere eine Flächenkorrosionsbeständigkeit, gegenüber unbehandelten Profilen nachgewiesen. Dabei erfolgte eine Begutachtung nach 16 h, 24 h, 72 h und 96 h.
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Korrosionsüberwachung und Verschmutzungsgrad
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Der Verschmutzungsgrad, ein weiteres Kriterium für die Qualität der Reinigung und damit auch der Korrosionsfestigkeit und kann im Anschluss an den Salzsprühtest durch einen Wischtest bestimmt werden. Dabei wird ein weißes Tuch über die Profiloberfläche gerieben und der Grad der Verschmutzung visuell bestimmt.
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Optional oder zusätzlich erfolgt eine Überprüfung mittels elektrochemische Messapparaturen durch Detektion des elektrochemischen Rauschens. Bei der Korrosion stehen sich Auflösungsprozesse und Schichtbildungsprozesse der Passivschicht gegenüber. Folglich ist die Passivschicht keine Deckschicht mit konstanter Dicke, sondern unterliegt einem dynamischen Gleichgewicht. Sofern sich anschließend ein flüssiges Medium auf eine Metalloberfläche absetzt, gehen Metallionen in Lösung. Der zurückbleibende Elektronenüberschuss und die Potentialänderung ist detektierbar. Korrosion bildet sich stets in energetisch bevorzugten Bereichen, z. B. örtlichen Verunreinigungen oder Fehler in der Schicht (Kratzer oder bei der Verarbeitung eingepresste Fremdkörper). Diese örtlich begrenzten Bereiche stehen meist nur kurzzeitig zur Verfügung, so dass sich die Passivschicht nachbilden kann. In einigen Fällen allerdings kommt es zur Spaltkorrosion oder fortschreitender Lochkorrosion. Die Keime und Korrosionsbereiche werden aufgrund der Potentialänderungen als schwankendes Signalabfolge, dem sogenannten elektrochemischen Rauschen, wahrgenommen. Ursache des elektrochemischen Rauschens an passiven Metallen sind dabei die Aktivierungs- und Repassivierungsprozesse der Passivschicht bzw. die dadurch hervorgerufenen Schwankungen der Ladung an der Phasengrenzfläche Metall-(Passivschicht)/Elektrolyt. Je nach Versuchsaufbau lassen sich diese Ladungsschwankungen als Strom- oder Potentialrauschen messen. Dieses Verfahren kann jedoch im vorliegenden Fall auch zur Qualitätskontrolle der Oberflächenbeschaffenheit des Beschlages nach dem Bürsten, Behandeln mit Ultraschall und/oder Behandeln mit Plasma eingesetzt werden um die Qualität der Reinigung und das Vorliegen einer keimfreien Passivschicht zu gewährleisten. Eine Schädigung der Oberfläche, wie dies bei anderen Kontrollverfahren notwendig ist, muss im vorliegenden Fall nicht erfolgen. Zudem können kleinste, optisch kaum wahrnehmbare Keimstellen detektiert werden und zur Verringerung der Anzahl dieser Keimstellen das entsprechende Reinigungsverfahren optimiert werden. Auch das Auftreten einer erhöhten Konzentration an Verbindungen mit Chloridionen auf der Oberfläche, beispielsweise durch Salzwasserspritzer und dergleichen sind auf diese Weise detektierbar.
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Glanzgrad
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Ein mittlerer Glanzgrad gibt an, in welchem Umfang Licht beim Auftreffen auf den Beschlag reflektiert wird. Der Glanzgrad wird bei metallischen Oberflächen in Hochglanz, Mittelglanz und Mattglanz unterteilt und ist in Anlehnung an die DIN 67530 definiert. Der Glanzgrad wird für unterschiedliche Geometrien gemessen (20°, 60°, 85°-Geometrie). Die Bestimmung de s Glanzgrades ist gemäß DIN 67530 ein genormtes Messverfahren. Die Messungen wurden in Anlehnung an die DIN 67530 durchgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auszugsführung
- 2
- Führungsschiene
- 3
- Mittelschiene
- 4
- Laufschiene
- 5
- Klammer
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Wälzkörperkäfig
- 8
- Laufbahnen
- 9
- Laufbahnen
- 10
- Stopfen
- 11
- Haltebolzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN ISO 9227 [0009]
- DIN 67530 [0011]
- DIN 67530 [0018]
- DIN EN ISO 9227 [0019]
- DIN 67530 [0035]
- DIN 67530 [0038]
- AISI 304 (V2A) [0050]
- AISI 430 [0051]
- DIN 4768 [0061]
- DIN 4772 [0061]
- DIN 4768 T1 [0061]
- DIN EN ISO 9227 [0065]
- DIN 67530 [0068]
- DIN 67530 [0068]
- DIN 67530 [0068]
