DE102020127784A1 - Process for the surface treatment of a component and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Bauteils, wie einer Fahrwerkskomponente eines Kraftfahrzeugs,umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines Bauteils;- Bearbeiten des Bauteils zum Erzeugen einer Beschichtung auf dem Bauteil;- Bearbeiten des Bauteils derart, dass die Beschichtung zumindest teilweise schmilzt oder anschmilzt;- Verlagern, insbesondere Schwenken und/oder Rotieren, des beschichteten Bauteils.Method for surface treatment of a component, such as a chassis component of a motor vehicle, comprising the steps: - providing a component; - processing the component to produce a coating on the component; - processing the component in such a way that the coating at least partially melts or melts; - relocating , in particular pivoting and/or rotating, of the coated component.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Bauteils, wie einer Fahrwerkskomponente eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for the surface treatment of a component, such as a chassis component of a motor vehicle, and a motor vehicle.
Der Fokus liegt vorliegend auf Verfahren zur Oberflächenbehandlung zum Erzeugen eines Korrosionsschutzes. Ein im Kraftfahrzeugsektor übliches Verfahren hierzu sind beispielsweise Schmelztauchverfahren, wie beispielsweise das Feuerverzinken. Bei diesen Beschichtungsverfahren wird ein Werkstück aus einem höherschmelzenden Metall oder einer Legierung in ein schmelzflüssiges Bad eines niedriger schmelzenden Metalls oder einer Legierung eingetaucht. Beim Herausheben des Werkstücks aus dem schmelzflüssigen Bad haftet das flüssige Metall an dem Werkstück und bildet bei der Abkühlung einen festen metallischen Überzug. Beim Herausziehen der Bauteile aus der Schmelze können sich, insbesondere an den Bauteilkanten und -ecken, Fehlstellen wie Nasen („Zinkspitzen“) oder Aufdickungen bilden. Oftmals besteht auch das Problem, dass kleinere Löcher oder Ausnehmungen im Werkstück mit der Schmelze zulaufen und „verstopfen“. Eine manuelle Nacharbeit ist oftmals nicht wirtschaftlich realisierbar. Die
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Oberflächenbehandlungen, wie insbesondere Schmelztauchverfahren, zu optimieren.It is therefore an object of the present invention to optimize the known surface treatments, such as in particular hot-dip processes.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a method according to claim 1 and by a motor vehicle according to
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Bauteils, wie einer Fahrwerks- oder Strukturkomponente eines Kraftfahrzeugs, die Schritte:
- - Bereitstellen eines Bauteils;
- - Bearbeiten, insbesondere Beschichten, des Bauteils zum Erzeugen einer zumindest abschnitts- oder bereichsweisen Beschichtung auf dem Bauteil;
- - Bearbeiten oder Behandeln des Bauteils derart, dass die Beschichtung zumindest teilweise schmilzt oder anschmilzt;
- - Verlagern, insbesondere Schwenken, Kippen und/oder Rotieren, des beschichteten Bauteils.
- - Providing a component;
- - Processing, in particular coating, the component to produce an at least sectional or regional coating on the component;
- - Editing or treating the component in such a way that the coating at least partially melts or melts;
- - Displacement, in particular pivoting, tilting and/or rotating, of the coated component.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verlagern des Bauteils zum Verteilen der Beschichtung vor dem Auf- oder Anschmelzen der Beschichtung. Das Bauteil kann in eine erste Position verlagert werden, beispielsweise um 180° gedreht werden. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Verlagern schritt- oder stufenweise. Das Bauteil kann entsprechend in mehrere Positionen verlagert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann nach jeder Stufe ein erneutes An- oder Aufschmelzen erfolgen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Bauteilgeometrie sehr kompliziert ist.According to a preferred embodiment, the component is displaced in order to distribute the coating before the coating is melted on or begins to melt. The component can be shifted into a first position, for example rotated by 180°. According to one embodiment, the shifting takes place step-by-step or step-by-step. The component can be shifted accordingly in several positions. According to one embodiment, a renewed partial or partial melting can take place after each stage. This can be advantageous if the component geometry is very complicated.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Verlagern des Bauteils, wenn die Beschichtung auf- oder angeschmolzen ist bzw. nach dem Erwärmen. Über die Verlagerung des Bauteils kann so gezielt Einfluss auf eine, zumindest bereichsweise, „Neuverteilung“ der Beschichtung genommen werden.According to one embodiment, the component is displaced when the coating has melted or melted on or after heating. By relocating the component, it is possible to have a targeted influence on a “redistribution” of the coating, at least in certain areas.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Beschichten des Bauteils mittels Schmelztauchen.
- - Coating of the component by hot dipping.
Der vorgeschlagene Ansatz ist allerdings nicht auf Schmelztauchprozesse beschränkt. Vielmehr ist das Verfahren für alle Arten von Beschichtungen anwendbar, welche geeignet sind, zumindest teilweise verflüssigt zu werden, insbesondere also in der Lage sind, wieder in den flüssigen Aggregatszustand überzutreten.However, the proposed approach is not limited to hot dip processes. Rather, the method can be used for all types of coatings that are suitable for being at least partially liquefied, that is, in particular, are capable of returning to the liquid state of aggregation.
Dabei muss die Schicht oder Beschichtung nicht, bezogen auf ihre Dicke, vollständig in den flüssigen Aggregatszustand übergehen, sondern zumindest am Randbereich bzw. zumindest in dem Maße, dass die Fehlstellen ausgeglichen werden können. Die tatsächliche Umsetzung ist hierbei von den verwendeten Werkstoffen, insbesondere in Bezug auf die Beschichtung, wie auch von der Bauteilgeometrie und/oder einer Wandstärke der Beschichtung abhängig.In this case, the layer or coating does not have to change completely into the liquid state of aggregation in relation to its thickness, but at least at the edge area or at least to the extent that the defects can be compensated for. The actual implementation here depends on the materials used, in particular with regard to the coating, as well as on the component geometry and/or a wall thickness of the coating.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Erwärmen des Bauteils bzw. vollumfängliches Auf- oder Einbringen von Wärme zum Anschmelzen, Aufschmelzen oder Umschmelzen der Beschichtung.
- - Heating of the component or full application or introduction of heat to melt, melt or remelt the coating.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Lokales Auf- oder Einbringen von Wärme.
- - Local application or introduction of heat.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Anschmelzen der Beschichtung unmittelbar nach dem Aufbringen der Beschichtung.
- - Melting of the coating immediately after application of the coating.
Entsprechend umfasst das Verfahren gemäß einer Ausführungsform die Schritte:
- - Entnehmen des Bauteils einer Beschichtungsanlage, insbesondere Austauchen des Bauteils aus einem Schmelzbad;
- - Zumindest bereichs- oder abschnittsweises Erwärmen des Bauteils, bevorzugt unmittelbar nach dem Austauchen.
- - Removing the component from a coating system, in particular exchanging the component from a molten bath;
- - Heating of the component at least in certain areas or sections, preferably immediately after the immersion.
Zweckmäßigerweise dürfen die Bauteileigenschaften durch den Wärmeeintrag zum Anschmelzen der Beschichtung nicht geändert werden. Dies kann erreicht werden durch eine geeignete Temperaturwahl beim Anschmelzen und/oder durch den zeitlichen Verlauf. Zweckmäßigerweise erfolgt die Wärmeeinbringung über einen sehr kurzen Zeitraum im Bereich weniger Sekunden. Die tatsächliche Verfahrensführung ist an dieser Stelle einzelfallabhängig auszulegen, da sie unter anderem von der Wahl des Heizmittels abhängt, der maximalen Temperatur der Heizquelle sowie dem Abstand der Heizquelle vom Bauteil etc.Appropriately, the component properties must not be changed by the heat input to melt the coating. This can be achieved by a suitable choice of temperature during melting and/or by the course over time. The heat is expediently introduced over a very short period of time in the range of a few seconds. At this point, the actual procedure is to be designed on a case-by-case basis, since it depends, among other things, on the choice of heating medium, the maximum temperature of the heating source and the distance between the heating source and the component, etc.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Schwenken, Kippen und/oder Rotieren in mehreren Schritten bzw. intervallweise.
- - Pan, tilt and/or rotate in several steps or at intervals.
Das Verlagern, insbesondere das Schwenken, Kippen und/oder Rotieren, wobei diese Ausdrücke insbesondere beispielhaft zu verstehen sind, erfolgt bevorzugt nicht ungerichtet oder zufällig, sondern orientiert sich an der Art der Fehlstelle sowie insbesondere an dessen Lage. So wird das Bauteil nach oder beim Erwärmen zweckmäßigerweise derart orientiert, dass das Material einer Aufdickung oder „Nase“ in die jeweilige Oberfläche „zurückfließen“ kann.The shifting, in particular the pivoting, tilting and/or rotating, these expressions being to be understood in particular as examples, preferably does not take place in an undirected or random manner, but is based on the type of defect and in particular on its position. After or during heating, the component is expediently oriented in such a way that the material of a thickened area or "nose" can "flow back" into the respective surface.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Dreidimensionales Verlagern, insbesondere Schwenken, Kippen und/oder Rotieren um zumindest eine Dreh- oder Rotationsachse.
- - Three-dimensional shifting, in particular pivoting, tilting and/or rotating about at least one axis of rotation or rotation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Maschinelles Schwenken, Kippen und/oder Rotieren des Bauteils.
- - Mechanical panning, tilting and/or rotating of the component.
Das Handhabungsgerät oder die Handhabungseinrichtung kann ausgelegt sein, das Bauteil unmittelbar zu greifen. Alternativ kann das Bauteil in einer geeigneten Tragstruktur angeordnet sein, an welcher die Handhabungseinrichtung angreift. Diese kann gemäß einer Ausführungsform bereits im Rahmen der Beschichtung des Bauteils verwendet worden sein.The handling device or the handling device can be designed to grip the component directly. Alternatively, the component can be arranged in a suitable supporting structure, which is acted upon by the handling device. According to one embodiment, this can already have been used during the coating of the component.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Ein- oder Aufbringen der Wärme und Schwenken/Kippen/Rotieren gleichzeitig.
- - Applying or applying the heat and pan/tilt/rotate at the same time.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Beaufschlagen der angeschmolzenen Beschichtung mit einem Fluidstrom, insbesondere mit Druckluft.
- - Subjecting the partially melted coating to a fluid flow, in particular compressed air.
Gemäß einer Ausführungsform ist auch der Fluidstrom, wie insbesondere der vorgenannte Druckluft- oder Pressluftstrom, derart temperiert, dass das Freiblasen und das An- oder Aufschmelzen in einem Arbeitsgang erfolgen kann.According to one embodiment, the fluid flow, such as in particular the aforementioned compressed air flow, is temperature-controlled in such a way that the blowing free and the partial or partial melting can take place in one operation.
Bei den vorgenannten Bauteilen handelt es sich gemäß bevorzugter Ausführungsformen um Fahrwerks- oder Strukturbauteile von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Achsträger von Personenkraftwagen. Nach dem Austauchen aus der Schmelze, wie beispielsweise der ZnAI5-Schmelze, werden die Bauteile, bevorzugt noch heiß, einzeln in geeignet geformte Induktionsspulen „getaucht“ oder durch entsprechende Induktionstunnel gefahren. Dies erfolgt mit Vorteil schnell und eventuell lokal begrenzt auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Beschichtung bzw. des Beschichtungswerkstoffs. Die Bauteile werden gedreht und/oder rotiert, beispielsweise um 180°. In der Folge lösen sich Aufdickungen auf und Zinkspitzen verlaufen sich in die Fläche. Zugelaufene Öffnungen werden wieder frei bzw. können mit Unterstützung von Pressluft freigeblasen werden. Im Ergebnis kann so die Beschichtungsqualität deutlich erhöht werden, bei gleichzeitig deutlich gesunkenen Kosten, insbesondere wenn für das Verlagern vorhandene Anlagentechnik, welche ohnehin für den Beschichtungsprozess benötigt wird, verwendet wird.According to preferred embodiments, the aforementioned components are chassis or structural components of motor vehicles, such as axle supports of passenger cars. After emergence from the melt, such as the ZnAI5 melt, the components are, preferably while still hot, individually "dipped" into suitably shaped induction coils or driven through appropriate induction tunnels. This advantageously takes place quickly and possibly locally at a temperature above the melting temperature of the coating or the coating material. The components are turned and/or rotated, for example by 180°. As a result, thickening dissolves and zinc tips run into the surface. Clogged openings are free again or can be blown free with the help of compressed air. As a result, the coating quality can be significantly increased while costs are significantly reduced at the same time, especially if existing system technology, which is required for the coating process anyway, is used for the relocation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht bzw. Beschichtung insbesondere eine Korrosionsschutzschicht, insbesondere ein Zinkschicht. Ein Bauteilwerkstoff ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Stahlwerkstoff, wobei das Verfahren nicht auf diesen Werkstoff begrenzt ist.According to a preferred embodiment, the layer or coating is in particular an anti-corrosion layer, in particular a zinc layer. According to a preferred embodiment, a component material is a steel material, with the method not being limited to this material.
Weiter betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest ein erfindungsgemäß hergestelltes bzw. oberflächenbehandeltes Bauteil.The invention further relates to a motor vehicle comprising at least one component produced or surface-treated according to the invention.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Ansicht eines Bauteils vor einer Beschichtung; -
2 : eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Bauteils nach einer Beschichtung sowie eine Auswahl von Verfahrensschritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 : a schematic view of a component before coating; -
2 1: a schematic view of an embodiment of a component after coating and a selection of method steps of an embodiment of the method according to the invention.
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass, bevorzugt unmittelbar nach dem Austauchen aus dem Schmelztauchbad, das Bauteil 10 zumindest bereichsweise derart erwärmt wird, dass die Beschichtung auf-, an- oder umgeschmolzen wird. Hierbei oder unmittelbar angrenzend an diesen Aufheizvorgang erfolgt ein Rotieren, Kippen und/oder Verschwenken des Bauteils, schematisch dargestellt über die Verfahrensschritte s1 und s2. In der Realität ist es oftmals besser, das Bauteil 10 vor dem Erwärmen zu Verlagern. Im Verfahrensschritt s2 ist die „Aufdickung“ bereits zurückgebildet. Gegebenenfalls kann der Temperatureintrag sowie das Schwenken, Kippen und/oder Rotieren noch dadurch ergänzt werden, dass ein Fluidstrom auf das Bauteil gerichtet wird, beispielsweise Druck- oder Pressluft. Hierbei kann beispielsweise auch die Öffnung 12 freigeblasen bzw. die verschlossene Öffnung 16 freigelegt werden, vgl. den Verfahrensschritt s3. Auch hierbei kann das Bauteil 10 zeitgleich bewegt werden oder nicht. Im Ergebnis liegt nach Durchführung der Verfahrensschritte ein Bauteil 10 vor, bei welchem sämtliche Fehlstellen beseitigt sind, auch ohne händische Nacharbeit.The basic idea of the method according to the invention is that, preferably immediately after emerging from the hot-dip bath, the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Bauteilcomponent
- 1111
- oberer Bauteilabschnitt11upper component section11
- 1212
- Öffnungopening
- 1414
- Fehlstelle, Aufdickungdefect, thickening
- 1616
- Fehlstelle, verschlossene Öffnungvoid, closed opening
- s1, s2, s3s1, s2, s3
- Verfahrensschritteprocess steps
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2017/162342 A1 [0002]WO 2017/162342 A1 [0002]
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2020
- 2020-10-22 DE DE102020127784.9A patent/DE102020127784A1/en active Pending
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