DE102017100961A1

DE102017100961A1 - Verfahren zur Vorbereitung von Metallblech für eine Beschichtung

Info

Publication number: DE102017100961A1
Application number: DE102017100961.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Böhmer; Michael Dohle; Josef Strautz
Original assignee: GEDIA Gebrueder Dingerkus GmbH
Current assignee: GEDIA Gebrueder Dingerkus GmbH
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19
Also published as: GB201800594D0; CN108330491A; GB2560242A; US20180200837A1; HK1256617A1; FR3061915A1; FR3061915B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Metallblech (1) oder -blechbauteilen, die Schnittkanten (2) aufweisen, insbesondere umlaufend und/oder im Bereich von Lochungen, Ausstanzungen oder dergleichen Materialausschnitten, für eine Beschichtung (3) mit einem Korrosionsschutzmittel mit einer Matrix aus organischen Bindemitteln oder mit überwiegend organischen Bestandteilen, insbesondere im Wege einer KTL-Beschichtung, wobei die Schnittkanten, Stanzkanten oder Randkante von Lochungen vor der Beschichtung verrundet und/oder aufgeraut werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Metallblech oder -blechbauteilen, die Schnittkanten aufweisen, insbesondere umlaufend und/oder im Bereich von Lochungen, Ausstanzungen oder dergleichen Materialausschnitten, für eine Beschichtung mit einem Korrosionsschutzmittel mit einer Matrix aus organischen Bindemitteln oder mit überwiegend organischen Bestandteilen, insbesondere im Wege einer KTL-Beschichtung.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Metallbleche oder Metallblechbauteile durch Stanzen oder dergleichen Bearbeitung zu formatieren oder entsprechend maßhaltig zu gestalten.
Solche Metallbleche können auch ausgestanzte oder gelaserte Lochungen oder dergleichen aufweisen, die zum Durchstecken von Befestigungsmitteln oder dergleichen dienen können.
Um solche Blechteile oder Blechbauteile gegen Korrosion zu schützen, werden solche Blechbauteile oder Bleche mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet, welches eine Matrix aus organischen Bindemitteln oder mit überwiegend organischen Bestandteilen enthält. Beispielsweise ist es üblich, solche Bauteile mit einer ATL- oder KTL-Beschichtung zu versehen. KTL-Beschichtung bedeutet hier kathodische Tauchlackierung. ATL bedeutet anodische Tauchlackierung. Wesentlich ist hierbei vor allem der Kantenschutz des entsprechenden Blechteiles oder Blechbauteiles, da im Bereich der Kante am ehesten Korrosionserscheinungen auftreten, weil nämlich dort die Beschichtung fehlerhaft oder zu dünn ist.
Solche Beschichtungen mit organischen Bindemitteln oder dergleichen werden vor allem deswegen eingesetzt, weil sie gut lackierbar sind, also im Automobilbau gut brauchbar und bearbeitbar sind.
Beispielsweise wird eine solche KTL-Beschichtung nach deren Auftrag auch weiterbearbeitet. Das beschichtete Blechbauteil wird nämlich in einem entsprechenden Wärmeofen nochmals auf ca. 180 bis 190 °C erwärmt, sodass die Beschichtung sich teilweise verflüssigt und eine chemische Vernetzung der Bestandteile der Beschichtung herbeigeführt wird.
Bei solchen thermisch vernetzenden Beschichtungen von Bauteilen kommt es im Produktionslebenszyklus zu Bauteilschäden der fertigen Bauteile durch Kantenkorrosion. Das Auftreten der Korrosion steht in einem direkten Zusammenhang mit der Überzugsdicke. Ist die Überzugsdicke zu gering oder gar nicht ausgebildet, muss insbesondere im Bereich der Kanten mit einem verfrühten Auftreten von Korrosion gerechnet werden, was unerwünscht ist. Eine mögliche Ursache für geringe Überzugsdicken an Blechbauteilen ist in der Geometrie der Beschnittkanten begründet. In einem Ofenerwärmungsprozess wird die aufgetragene Beschichtung verflüssigt. Die Molekularkräfte der Beschichtung versuchen dann die Oberfläche der Beschichtung möglichst gering zu halten (Oberflächenspannung). An der Kante eines Blechbauteiles ist in der Folge die Überdeckung mit der Beschichtung geringer als auf den Flächen. Dies führt zu entsprechenden Fehlern.
Es ist schon versucht worden, diesen Mangel dadurch zu beheben, dass die Überzugsdicke an den Kanten erhöht wird. Eine mechanische Bearbeitung der Kanten, um diesen Prozess zu mindern, ist einerseits aufwendig und andererseits bei dünnen Blechbauteilen praktisch nicht möglich.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gattungsgemäßer Art zu schaffen, mit dem ein verbesserter Korrosionsschutz, insbesondere an Kanten von entsprechenden Blechbauteilen oder dergleichen erreicht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Schnittkanten, Stanzkanten oder Randkanten von Lochungen vor der Beschichtung verrundet und/oder aufgeraut werden.
Besonders ist dabei vorgesehen, dass die Verrundung und/oder Aufrauhung durch Bearbeitung mit Laser-Strahl vorgenommen wird.
Durch eine solche Bearbeitung der Beschnittkanten eines Bauteiles oder Bleches, insbesondere mittels Laser-Strahl wird erreicht, dass die Oberfläche des entsprechenden Blechteiles durch die Beschichtung gleichmäßiger benetzt werden kann, weil scharfe Kanten am Beschnittrand vermieden sind. Erfindungsgemäß wird die Kantengeometrie insbesondere durch Lasern so verändert, dass die Schnittkanten mit einem Radius verrundet werden oder aber gleichzeitig oder allein durch Erhöhen der Oberflächenrauigkeit oder spez. Oberflächengeometrien so verändert werden, dass eine besondere Anhaftung der Beschichtung erreicht wird. Durch eine solche Ausgestaltung der Schnittkanten oder Stanzkanten ist es möglich, das Beschichtungsmaterial auch auf den Kanten in praktisch gleicher Schichtdicke aufzubringen, wie in den übrigen Flächenbereichen, sodass beim nachträglichen Erwärmen der Teile und bei der chemischen Vernetzung der Beschichtung keine Materialverringerung der Beschichtung an der Schnittkante oder Stanzkante erfolgt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Bearbeitung mittels pulsierendem Laser-Strahl durchgeführt wird, insbesondere durch Kurzpulslasern.
Durch die Verarbeitung mittels Laser-Strahl wird das bearbeitete Material erwärmt. Bei einer Bearbeitung mit pulsierendem Laser-Strahl, insbesondere im Wege des Kurzpulslaserns, wird die Energiedichte, also der Wärmeeintrag in das Material auf das notwendige Maß beschränkt, sodass nicht das Bauteil in größeren Bereichen der Randkanten erwärmt wird, sondern gezielt nur im Bereich der zu bearbeiteten Kanten.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass die Schnittkanten, Stanzkanten oder Randkanten vor der Verrundung oder Aufrauhung oder synchron dazu von Oxiden und/oder sonstigen Verunreinigungen befreit werden.
Durch die Bearbeitung mit Laser-Strahl ist es auch möglich, die beispielsweise mittels Laserbeschnitt oder mittels Stanzung verunreinigten Randkanten, die beispielsweise bei Laserbeschnitt Oxide oder dergleichen Verunreinigungen aufweisen können, zu reinigen, also die Verunreinigungen zu entfernen. Diese Bearbeitung der Kanten kann gleichzeitig mit der Verrundung oder Aufrauhung geschehen, oder aber vor / nach der eigentlichen Verrundung oder Aufrauhung.
Insbesondere ist hierbei ebenfalls vorgesehen, dass die Befreiung durch Bearbeitung mittels Laser-Strahl, vorzugsweise mittels pulsierendem Laser-Strahl vorgenommen wird.
Solche Verunreinigungen der Schnittkanten, die beseitigt werden sollen, sind insofern nachteilig, als die Bereiche bei der Beschichtung einen höheren elektrischen Widerstand bilden, sodass eine geringere Beschichtungsdicke im Bereich der Kanten die Folge ist. Dies soll durch die vorherige Reinigung vermieden werden.
Insbesondere ist auch bevorzugt vorgesehen, dass die durch Verrundung gebildete Kante stufenlos in die Fläche des anschließenden Bleches oder Blechbauteiles übergeht.
Auch ist bevorzugt vorgesehen, dass Blech oder Blechbauteile mit einer Wandstärke von kleiner/gleich 5 mm eingesetzt werden.
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Beschichtung in einer Dicke von kleiner/gleich 35 µm aufgebracht wird, insbesondere KTL Beschichtungen von ca. 15 bis 50µ, Nasslacke bis 150µ.
Übliche Wandstärken von Blechen können beispielsweise 1,0 bis 5 mm sein. Die Beschichtungsdicke liegt üblicherweise im Bereich von 20 µm bis 35 µm.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das Aufrauhen in Form einer unregelmäßigen Geometrie oder in Form einer regelmäßigen Geometrie aufgebracht wird.
Durch eine solche Verfahrensweise wird nicht nur eine gerundete glatte Kante zur Verfügung gestellt, sondern es können an der Schnittkante Aufrauhungen und dergleichen in unregelmäßiger Form aufgebracht werden, die zu einer besseren Anhaftung des Beschichtungsmaterials und somit zu einer höheren gleichbleibenden Schichtdicke führen. Dies ist mit unregelmäßigen Geometrien der Aufrauhung möglich, aber auch mit regelmäßigen Geometrien dieser Aufrauhungen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:

1 eine Randkante eines entsprechenden Blechbauteiles im Schnitt gesehen;
2 + 3 alternative Formen der Randkante nach entsprechender Bearbeitung.
In 4 ist der Stand der Technik gezeigt und erläutert.

In der 4 ist gezeigt, wie die Randkante eines gestanzten oder beschnittenen Blechbauteiles 1 scharfkantig ausgebildet ist. Die Randkante ist mit 2 bezeichnet. Sofern auf ein dermaßen gefertigten Bauteil 1 eine KTL-Beschichtung 3 aufgebracht wird, so entsteht nach einer entsprechenden Bearbeitung in einem Ofen, also einer Erwärmung des Bauteiles auf ca. 180 bis 190 °C, eine Ausgestaltung derart, dass infolge der Oberflächenspannung infolge der Molekularkräfte der Beschichtung der Bereich 4 an der Kante des Bauteiles 1 mit einer unzureichenden Beschichtung versehen ist. Derartige Entnetzungen einer Kante können auch aus anderen physikalischen Effekten resultieren. Diesen Effekt soll die Erfindung vermeiden.
Hierzu schlägt die Erfindung ein Verfahren folgender Art vor. Zur Vorbereitung eines Metallbleches 1, welches eigentlich eine Schnittkante aufweist, wie in 4 gezeigt, für eine Beschichtung mit einem Korrosionsschutzmittel 3 in Form einer Matrix aus organischem Bindemittel oder überwiegend organischen Bestandteilen, insbesondere Form einer KTL-Beschichtung, wird die Schnittkante 2 des Bauteiles 1 verrundet. Die Verrundung 5 ist in 1 dargestellt. Anstelle der Verrundung oder zusätzlich zur Verrundung kann auch eine Aufrauhung 6 in unregelmäßiger Geometrie oder einer Aufrauhung 7 mit regelmäßiger Geometrie aufgebracht werden. Die Verrundung und/oder die Aufrauhung 5,6,7 wird mittels Laser-Strahl vorgenommen. Insbesondere erfolgt hierbei die Bearbeitung mittels eines pulsierenden Laser-Strahls, insbesondere durch Kurzpulslasern. Hierdurch wird ein unnötig hoher Energieeintrag in das Grundmaterial (1) vermieden. Zudem können durch die Behandlung mit dem Laser-Strahl gleichzeitig oder vorher oder nachher eventuelle Verunreinigungen an der Schnittkante 2 entfernt werden.
Vorzugsweise geht die durch die Verrundung 5 gebildete Kante stufenlos in die Fläche des anschließenden Bleches oder Blechbauteiles über, wie insbesondere gut in 1 ersichtlich ist. Solche Bleche oder Blechbauteile 1 weisen üblicherweise und vorzugsweise eine Wandstärke von 1 mm bis 5 mm auf. Die Beschichtung 3 weist vorzugsweise eine Dicke von 20 bis 35 µm auf.
Durch das Verrunden mit der Verrundung 5 und/oder durch das Aufrauhen mit den Aufrauhungen 6 oder 7 wird erreicht, dass das Beschichtungsmaterial 3 auch im Bereich der Kante mit ausreichender Schichtstärke aufgebracht werden kann, wobei durch die entsprechende Ausgestaltung und Anwendung des Verfahrens der Beibehalt der Schichtdicke auch in dem Kantenbereich sichergestellt wird, sodass das fertig gestellte Bauteil unempfindlich gegen Kantenkorrosion ist.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Verfahren zur Vorbereitung von Metallblech (1) oder -blechbauteilen, die Schnittkanten (2) aufweisen, insbesondere umlaufend und/oder im Bereich von Lochungen, Ausstanzungen oder dergleichen Materialausschnitten, für eine Beschichtung (3) mit einem Korrosionsschutzmittel mit einer Matrix aus organischen Bindemitteln oder mit überwiegend organischen Bestandteilen, insbesondere im Wege einer KTL-Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkanten, Stanzkanten oder Randkanten von Lochungen vor der Beschichtung verrundet und/oder aufgeraut werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung (5) und/oder Aufrauhung (6,7) durch Bearbeitung mit Laser-Strahl vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung mittels pulsierendem Laser Strahl durchgeführt wird, insbesondere durch Kurzpulslasern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkanten, Stanzkanten oder Randkanten vor der Verrundung oder Aufrauhung oder synchron dazu von Oxiden und/oder sonstigen Verunreinigungen befreit wurden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befreiung durch Bearbeitung mittels Laser-Strahl, vorzugsweise mittels pulsierendem Laser-Strahl vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Verrundung (5) gebildete Kante stufenlos in die Fläche des ausschließenden Bleches (1) oder Blechbauteiles übergeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Blech (1) oder Blechbauteile mit einer Wandstärke von kleiner/gleich 5 mm eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) in einer Dicke von kleiner/gleich 35 µm aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufrauhen (6,7) in Form einer unregelmäßigen Geometrie oder in Form einer regelmäßigen Geometrie aufgebracht wird.