DE102014000137A1 - Process for micro-abrasive machining of surface of automotive component e.g. alloy wheels with blasting medium, involves allowing flow of micro-fine blasting medium through swirl structure before entering nozzle - Google Patents

Process for micro-abrasive machining of surface of automotive component e.g. alloy wheels with blasting medium, involves allowing flow of micro-fine blasting medium through swirl structure before entering nozzle Download PDF

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Abstract

The method involves allowing flow of micro-fine blasting medium through a swirl structure (10) before entering a nozzle (12), so that the blasting medium is added to the entry into the nozzle under eddy current rotation. The beam angle of the blasting medium is expanded by conical orifice of the nozzle. The nozzle is venturi or Laval nozzle.

Description

Bei jeglichen Objekten, die einer Lackierung bedürfen, muss deren Oberfläche geeignet vorbehandelt werden, damit eine nachfolgend aufgetragene Deckschicht dauerhaft hält. Die vorliegende Erfindung geht hierzu auf KFZ-Teile, insbesondere auf Metallfelgen und im speziellen auf Aluminiumfelgen ein. Die Erfindung ist aber gleichermaßen auf Karbonteile anwendbar.In the case of any objects which require painting, their surface must be suitably pretreated so that a subsequently applied top coat will last permanently. For this purpose, the present invention is based on motor vehicle parts, in particular on metal rims and in particular on aluminum rims. However, the invention is equally applicable to carbon parts.

Bei beispielsweise der Reparatur von Auto-Felgen ist nach heutigem Stand der Technik ein sehr hoher, mitunter auch manueller und zeitlicher Aufwand notwendig, um die bestehende Lackoberfläche selbst bei Zuhilfenahme von Schleifgeräten vor einer neuen Lackierung an- bzw. abzuschleifen. Derartige Schäden können aus einem Steinschlag oder einer Kontaktierung der Felge mit der Bordsteinkante resultieren und sind insbesondere bei glanzgedrehten Aluminium-Felgen mit Klarlackschicht gravierend.In the case of, for example, the repair of car rims, according to the current state of the art, a very high, and sometimes manual, and time-consuming effort is required to abrade or abrade the existing paint surface, even with the aid of grinding devices, before a new paint job. Such damage can result from a rockfall or a contact of the rim with the curb and are particularly serious in bright-rolled aluminum rims with clear coat.

Besagte Aufbereitung erfordert gerade bei schwer zugänglichen Zwischenräumen, dass die Felge per Hand geschliffen wird. Hier ist zwangsläufig keine ausreichende Haftung für die nachfolgende Lackbeschichtung gegeben, weil die Oberfläche nicht genügend mattiert ist.Said preparation requires just in hard to reach spaces that the rim is sanded by hand. Here, inevitably no sufficient adhesion for the subsequent paint coating is given because the surface is not sufficiently frosted.

Es kommen auch Standard-Sandstrahltechniken zum Einsatz, die die Oberfläche jedoch stark aufrauen oder sie verursachen Strahlspuren, die erst später bei der lackierten Oberfläche optisch zu Tage treten und erhebliche Nacharbeiten mit sich bringen. Im übrigen ist vom Gesetzgeber geregelt, dass Sandstrahlverfahren zur Anwendung bei Aluminiumfelgen nicht erlaubt sind, weil durch die enorme Impaktwirkung des Strahlmittels eine Gefügeveränderung hervorgerufen und die ursprünglichen Eigenschaften des Materials verändert werden.Standard sandblasting techniques are also used, but they roughen the surface to a great extent, or they cause traces of blasting, which only appear optically later on the lacquered surface and entail considerable reworking. Moreover, the legislature stipulates that sandblasting processes are not permitted for use with aluminum rims, because the tremendous impact of the blasting abrasive causes a structural change and changes the original properties of the material.

Als Alternative kommt teilweise auch eine chemische Entlackung zum Einsatz, die aber wegen Ihrer Umweltbelastung nicht tragbar ist und zusätzlich eine mechanische Nachbearbeitung erfordert, um Reste der noch verbliebenen Beschichtung zu entfernen. Bei Anwendung der chemischen Entlackung muss dann die gesamte Felge, Innen und Außen, mit entsprechendem Kostenaufwand neu lackiert werden.As an alternative, sometimes a chemical paint removal is used, but because of their environmental impact is not sustainable and also requires a mechanical post-processing to remove remnants of the remaining coating. When using chemical paint stripping then the entire rim, inside and outside, must be repainted at a reasonable cost.

Generell existiert ein Problem bei beschichteten Alu-Felgenoberflächen darin, die unterschiedlichen Beschichtungssysteme sachgemäß anzurauen/mattieren, deren einzelne mechanische Bearbeitung sehr großen Zeitaufwand erfordert. Teilweise sind die Oberflächen auch nur bedingt schleifbar, da die Lackoberfläche insbesondere bei thermoplastischer Beschichtung durch die mechanische Einwirkung wie z. B. durch maschinelles Schleifen oder auch beim Sandstrahlen erhitzt und dadurch klebrig, bzw. schmierig wird, und es dann sehr mühsam ist, diese Beschichtung zu entfernen.Generally, there is a problem with coated aluminum rim surfaces in properly roughening / matting the different coating systems whose single mechanical processing requires a great deal of time. Partially, the surfaces are only conditionally sanded, since the paint surface in particular in thermoplastic coating by the mechanical action such. B. heated by machine grinding or sandblasting and thereby sticky, or is greasy, and then it is very difficult to remove this coating.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren vorzustellen, mit dem obige Nachteile im Stand der Technik behoben sind.The invention has for its object to provide a new method, are eliminated with the above disadvantages in the prior art.

Erfindungsgemäß wird gelehrt, ein Wirbelstrom-Verfahren zum mikroabrasiven Mattieren der betreffenden Oberfläche einer Felge anzuwenden.According to the invention, it is taught to use an eddy current method for microabrasive matting of the relevant surface of a rim.

Damit ergeben sich folgende Vorteile:
Das mikroabrasive Wirbelstromverfahren führt bei der anschließenden Überlackierung zu einer wesentlich verbesserten Lackhaftung. Das gilt insbesondere an manuell schwer bis gar nicht zugänglichen Stellen zwischen den Speichen und im Bereich der Schraublöcher. Dies wird erzielt durch eine deutlich höhere Verklammerung der neuen Lackschicht mit dem behandelten Untergrund. Versuche mit dem Lack-Gitterschnitt-Verfahren haben dies gezeigt.This results in the following advantages:
The microabrasive eddy current process leads to a significantly improved paint adhesion during the subsequent overcoating. This is especially true at manually difficult to not accessible points between the spokes and in the screw holes. This is achieved by a significantly higher clamping of the new lacquer layer with the treated substrate. Experiments with the lacquer cross-cut method have shown this.

Durch das mikroabrasive Wirbelstromverfahren und der damit verbesserten Lackhaftung wird auch ein wesentlich besserer Korrosionsschutz erreicht.Due to the microabrasive eddy current method and the improved paint adhesion, a much better corrosion protection is achieved.

Darüber hinaus bringt der Einsatz des mikroabrasiven Wirbelstromverfahrens für den Anwender eine enorme Zeitersparnis und trägt somit zu einer deutlich reduzierten Kostenstruktur bei.In addition, the use of the microabrasive eddy current method saves the user enormous time and thus contributes to a significantly reduced cost structure.

Die mit dem Wirbelstromverfahren mattierte Oberfläche ergibt eine insgesamt gleichmäßige Oberfläche ohne Schattenbildung und Schleifkratzer für die anschließende Decklackierung. Eine so erzielte Oberflächengüte wird durch manuellen Handschliff nicht erreicht – auch nicht durch herkömmliche Sandstrahlverfahren.The frosted surface with the eddy current process results in an overall uniform surface without shading and sanding scratches for the subsequent topcoat. Such achieved surface quality is not achieved by manual hand grinding - not even by conventional sand blasting.

Die abzutragende Oberfläche kann eine Beschichtung aus Pulverlackierung, aus Wasserlacken oder eine andere thermoplastische Beschichtung sein. Diese Beschichtungen sind in der Regel bis auf die Kratzspuren „in Takt”, die beispielsweise durch Berührungen an Bordsteinen hervorgerufen werden.The surface to be removed may be a coating of powder coating, water-based paints or another thermoplastic coating. These coatings are usually "in tact" except for the scratch marks, which are caused for example by touching curbs.

Für die nachfolgende Lackierung genügt es, wenn die alte Beschichtung mattiert wird, so dass eine mechanische Verklammerung der neuen Beschichtung gewährleistet ist.For the subsequent painting, it is sufficient if the old coating is matted, so that a mechanical clamping of the new coating is guaranteed.

Das mikroabrasive Wirbelstrom-Verfahren hat vor der Düseneinmündung einen vorgesetzten Drallkörper mit beispielsweise vier schrägen Bohrungen, die vorteilhaft eine Neigung von 12° bis 20° (Winkelgrad) zur Strömungsachse haben. So strömen die Mikrostrahlpartikel durch besagte schräge Bohrungen winklig in die Düse ein. Letztere ist zur Austrittsseite konisch aufgeweitet, sodass sich beim Beaufschlagen mit Druckluft ein einzelner, aufgeweiteter und zusätzlich rotierender Wirbelstromkegel mit optimaler Partikelverteilung über den gesamten Querschnitt des rotierenden Strahlkegels ergibt. Ms mikroabrasives Strahlmedium kann z. B. Korund mit einer Partikelgröße von 50–400 μm verwendet werden. Durch den erzielten Rotations-Effekt des Luftstroms werden die mikrofeinen Mikrostrahlpartikel annähernd tangential über die zu mattierende Oberfläche geführt. Dadurch reduziert sich die negative Impakt-Wirkung des Strahlmediums und verursacht keine negativen Bearbeitungsspuren der Lack- bzw. Beschichtungs-Oberfläche.The microabrasive eddy-current method has a superior swirl body in front of the nozzle mouth, for example with four oblique holes, which advantageously have an inclination of 12 ° to 20 ° (angle degree) to the flow axis. Thus, the micro-beam particles flow through said oblique holes at an angle into the nozzle. The latter is conically widened to the outlet side, so that when compressed air is applied, a single, expanded and additionally rotating eddy cone with optimum particle distribution over the entire cross section of the rotating beam cone results. Ms mikroabrasives jet medium can, for. As corundum be used with a particle size of 50-400 microns. Due to the achieved rotational effect of the air flow, the microfine micro-beam particles are guided approximately tangentially over the surface to be matted. This reduces the negative impact effect of the blasting medium and does not cause any negative processing traces of the paint or coating surface.

So wird erfindungsgemäß eine gleichmäßig mattierte Oberfläche erzielt, die für die Neubeschichtung eine optimale mechanische Verklammerung gewährleistet.Thus, according to the invention, a uniformly matted surface is achieved, which ensures optimal mechanical clamping for the recoating.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren in einem geschlossenen Kabinenraum durchgeführt, in den die Felge eingebracht wird. Damit wird das mikroabrasive Wirbelstrom-Verfahren in einem Strahlraum mit einem geschlossenen Strahlmittelkreislauf angewandt und ist dadurch besonders effizient und umweltschonend.According to an advantageous embodiment, the method is carried out in a closed cabin space, in which the rim is introduced. Thus, the microabrasive eddy current method is used in a blasting room with a closed abrasive circuit and is thus particularly efficient and environmentally friendly.

Als Düse kann eine Ausführungsform vom Typ einer Venturi- oder Lavaldüse verwendet werden. Ihr ist ein Drallkörper-Vorsatz vorgeschaltet. Ein vorteilhafter Luftdruck liegt bei ca. 1–4 bar. Der Düsenabstand zum Objekt ist je nach vorliegendem Luftdruck variabel, beträgt aber allgemein bevorzugt 20–30 cm.As the nozzle, an embodiment of the Venturi or Laval nozzle type may be used. It is preceded by a swirler attachment. An advantageous air pressure is about 1-4 bar. The nozzle distance to the object is variable depending on the present air pressure, but is generally preferably 20-30 cm.

Als Strahlmedium kommen vorteilhaft Partikel mit einem Härtegrad von 4–10 (Moh's Skala) zum Einsatz. Die Kornform ist vorteilhaft kantig oder kristallin. Bevorzugte Korngrößen liegen bei 50–200 μm.As a blasting medium advantageously particles with a hardness of 4-10 (Moh's scale) are used. The grain shape is advantageously angular or crystalline. Preferred particle sizes are 50-200 μm.

In der als 1 beigefügten Zeichnung ist die Düse 12 mit Drallkörper 10 in größerem Detail gezeigt. Der Partikelstrom durchläuft von der linken Seite der Darstellung zuerst den Drallkörper 10 und nachfolgend die Düse 12. Die Düse ist in ihren relativen Abmessungen maßstabsgetreu wiedergegeben.In the as 1 attached drawing is the nozzle 12 with swirl body 10 shown in greater detail. The particle flow first passes through the swirl body from the left side of the illustration 10 and subsequently the nozzle 12 , The nozzle is reproduced to scale in its relative dimensions.

Der Drallkörper hat vier Bohrungen, die jeweils zur Strömungsrichtung des Strahlmediums eine Neigung von ca. 15° haben. Tritt das Strahlmedium derart winklig durch besagte Bohrungen in die Düse ein, wird eine Wirbelstromrotation der Partikel in der Düse verursacht. Beim nachfolgenden Durchströmen der Düse selbst wird das Strahlmedium zusätzlich aufgrund der konischen Form der Düse kegelförmig aufgefächert. Mit anderen Worten trifft das Strahlmedium beim rechtwinkligen Ausrichten der Düse 12 auf eine zu behandelnde Oberfläche nicht senkrecht auf diese auf, sodass auf der Oberfläche keine nachteilhaften „Einschlags”-Krater entstehen. Vielmehr streichen die mikroabrasiven Strahlkörper schrägwinklig, d. h. annähernd tangential über die Oberfläche, womit ein verbesserter Schleifeffekt bei zeitgleich schonenderem Mikroabtrag/Mattieren der Oberflächenschicht erzielt wird.The swirl body has four holes which each have an inclination of about 15 ° to the flow direction of the jet medium. If the blasting medium enters the nozzle at an angle through said bores, an eddy current rotation of the particles in the nozzle is caused. During the subsequent flow through the nozzle itself, the jet medium is additionally fanned out in a cone shape due to the conical shape of the nozzle. In other words, the blasting medium hits the nozzle at right angles 12 on a surface to be treated, not perpendicular to it, so that no disadvantageous "impact" craters are formed on the surface. Rather, the microabrasive jet body obliquely oblique, ie, approximately tangentially over the surface, whereby an improved grinding effect is achieved at the same time gentler micro-removal / matting of the surface layer.

Claims (7)

Verfahren zur mikroabrasiven Bearbeitung einer Oberfläche von insbesondere Metallfelgen mit einem Strahlmedium, bei dem das mikrofeine Strahlmedium vor dem Eintritt in eine Düse einen Drallkörper (10) durchströmt, sodass das Strahlmedium beim Eintritt in die Düse in Wirbelstromrotation versetzt wird.Method for microabrasive machining of a surface of, in particular, metal rims with a blasting medium, in which the microfine blasting medium, before it enters a nozzle, comprises a swirling body ( 10 ) flows through, so that the jet medium is placed in eddy current rotation when entering the nozzle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl des Strahlmediums durch eine konische Öffnung der Düse winklig aufgeweitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the jet of the jet medium is widened at an angle by a conical opening of the nozzle. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkörper (10) mindestens einen Strömungsweg für das Strahlmedium aufweist, der in einem Winkel von zwischen 10° und 25° zur Strömungsachse der Düse geneigt ist.Method according to claim 2, characterized in that the swirl body ( 10 ) has at least one flow path for the jet medium, which is inclined at an angle of between 10 ° and 25 ° to the flow axis of the nozzle. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12) vom Typ einer Venturi- oder Lavaldüse ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ( 12 ) is of the Venturi or Laval nozzle type. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgebrachte Luftdruck bei ca. 1–4 bar liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the applied air pressure is about 1-4 bar. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlmedium Partikel mit einem Härtegrad von 4–10 (Moh's Skala) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that particles with a hardness of 4-10 (Moh's scale) are used as blasting medium. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße des Strahlmediums bei bei 50–400 μm liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the grain size of the jet medium is at 50-400 microns.
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