DE102022003794A1

DE102022003794A1 - Vorrichtung und Verfahren zu einer Oberflächenbehandlung eines metallischen Bauteils

Info

Publication number: DE102022003794A1
Application number: DE102022003794.7A
Authority: DE
Inventors: Canan Tasdemir; Kristof Reymann; Hans Hofele; Steffen Jung
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2022-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu einer selektiven Oberflächenbehandlung eines Abschnitts (A) eines metallischen Bauteils (1), Erfindungsgemäß sind ein glockenförmiges erstes Element (2) zur Entfernung einer Eloxalschicht von einem Teilabschnitt (TA) des Bauteils (1) mit einer Öffnung (01) mit einem ersten Durchmesser (d1), ein an einer Begrenzung der Öffnung (O1) diese vollständig umlaufendes Dichtelement (2.3), zumindest einem Einlass (2.1) und zumindest einem Auslass (2.2) sowie ein glockenförmiges zweites Element (3) zur Erzeugung einer Eloxalschicht in dem den Teilabschnitt (TA) vollständig umfassenden Abschnitt (A) des Bauteils (1) mit einer Öffnung (O2) mit einem gegenüber dem ersten Durchmesser (d1) größeren zweiten Durchmesser (d2), einem an einer Begrenzung der Öffnung (O2) diese vollständig umlaufendes Dichtelement (3.3), zumindest einem Einlass (3.1) und zumindest einem Auslass (3.2). Weiterhin ist zumindest eine mit dem jeweiligen Einlass (2.1, 3.1) und/oder dem jeweiligen Auslass (2.2, 3.2) des ersten und zweiten Elements (2, 3) gekoppelte oder koppelbare Behandlungsmitteleinheit zur Zuführung und/oder Abführung eines Behandlungsmittels zur Entfernung und/oder Erzeugung der Eloxalschicht in ein Inneres der Elemente (2, 3) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu einer Oberflächenbehandlung eines metallischen Bauteils gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zu einer Oberflächenbehandlung eines metallischen Bauteils mittels einer solchen Vorrichtung.
Aus der DE 10 2018 110 905 A1 ist eine Vorrichtung zum Eloxieren eines Bauteils bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Elektrode, einen Elektrolytkreislauf zur Zufuhr von Elektrolyt zu der Elektrode und zur Abfuhr von Elektrolyt von der Elektrode, wobei in dem Elektrolytkreislauf eine Elektrolytquelle und eine Fördereinrichtung zur Förderung des Elektrolyts durch den Elektrolytkreislauf angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Spannungsquelle, die mit dem zu eloxierenden Bauteil sowie der Elektrode verbindbar und dazu eingerichtet ist, an das Bauteil und die Elektrode entgegengesetzt gerichtete Spannungen anzulegen.
Weiterhin ist aus der EP 3 061 853 A1 eine Vorrichtung zum selektiven Eloxieren eines Abschnitts einer Oberfläche einer Komponente bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Dochtelement, das ausgebildet ist, ein Fluid zu absorbieren. Das Dochtelement ist an den Abschnitt der Oberfläche der Komponente anpassbar, wobei dann, wenn die Komponente mit dem Dochtelement in Kontakt kommt, das Fluid einen elektrischen Kreis zwischen der Komponente und einem leitfähigen Element schließt. Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie eine eloxierte Schicht auf dem Abschnitt der Oberfläche der Komponente erzeugt, der mit dem Dochtelement in Kontakt steht, wenn einem elektrischen Schaltkreis zwischen dem leitenden Element und der Komponente ein elektrischer Strom zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren zu einer Oberflächenbehandlung eines metallischen Bauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorrichtung zu einer selektiven Oberflächenbehandlung eines Abschnitts eines metallischen Bauteils umfasst erfindungsgemäß ein glockenförmiges erstes Element zur Entfernung einer Eloxalschicht von einem Teilabschnitt des Bauteils. Das erste Element umfasst eine Öffnung mit einem ersten Durchmesser, ein an einer Begrenzung der Öffnung diese vollständig umlaufendes Dichtelement, zumindest einen Einlass und zumindest einen Auslass. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein glockenförmiges zweites Element zur Erzeugung einer Eloxalschicht in dem den Teilabschnitt vollständig umfassenden Abschnitt des Bauteils. Das zweite Element umfasst eine Öffnung mit einem gegenüber dem ersten Durchmesser größeren zweiten Durchmesser, ein an einer Begrenzung der Öffnung diese vollständig umlaufendes Dichtelement, zumindest einen Einlass und zumindest einen Auslass. Ferner umfasst die Vorrichtung zumindest eine mit dem jeweiligen Einlass und/oder dem Auslass des ersten und zweiten Elements gekoppelte oder koppelbare Behandlungsmitteleinheit zur Zuführung und/oder Abführung eines Behandlungsmittels zur Entfernung und/oder Erzeugung der Eloxalschicht in ein Inneres der Elemente.
In dem Verfahren zu einer selektiven Oberflächenbehandlung eines Abschnitts eines metallischen Bauteils wird unter Verwendung einer zuvor genannten Vorrichtung das glockenförmige erste Element mit dem Dichtelement auf das Bauteil aufgesetzt und schließt dabei einen Teilabschnitt des Bauteils mediendicht von dessen Umgebung ab. Anschließend wird durch den Einlass ein Entfernungsmedium zur Entfernung der Eloxalschicht von dem abgeschlossenen Teilabschnitt in das erste Element eingebracht. Anschließend wird durch den Auslass das Entfernungsmedium mit abgelösten Bestandteilen der Eloxalschicht abgeführt, bevor das erste Element wieder von dem Bauteil entfernt wird. Darauffolgend wird das glockenförmige zweite Element mit dem Dichtelement auf das Bauteil aufgesetzt und schließt den Abschnitt des Bauteils, welcher den zuvor von der Eloxalschicht befreiten Teilabschnitt vollständig umfasst, mediendicht von dessen Umgebung ab. Anschließend wird durch den Einlass ein Eloxiermedium zur Erzeugung der Eloxalschicht auf dem abgeschlossenen Abschnitt in das zweite Element eingebracht. Anschließend kann das zweite Element von dem Bauteil entfernt werden.
Unter einem glockenförmigen Element wird dabei vorliegend insbesondere ein kelchförmiges, halbkugelförmiges oder zylindrisches Gefäß verstanden.
Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen in besonders einfacher und zuverlässiger Weise, ohne Tauchvorgang ein eloxiertes Bauteil lokal nachzubearbeiten oder zu reparieren. Somit ist es möglich, dass beispielsweise an einem Fahrzeug fixierte, auch irreversibel fixierte Bauteile bearbeitet werden, ohne dass eine Demontage derselben erforderlich ist. Somit können beispielsweise durch Kratzer beschädigte eloxierte Bauteile, beispielsweise Blechbauteile, im montierten Zustand lokal bearbeitet und neu eloxiert werden, ohne das gesamte Bauteil behandeln zu müssen. Hieraus resultieren wiederum eine erhebliche Kosten-, Material- und Zeitersparnis.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch ein Blech in verschiedenen Zuständen sowie Bestandteile einer Vorrichtung zu einer Oberflächenbehandlung des Blechs,
2 schematisch eine perspektivische Ansicht des Blechs und einem glockenförmigen Element der Vorrichtung gemäß 1 und
3 schematisch eine perspektivische Ansicht des Blechs und einem weiteren glockenförmigen Element der Vorrichtung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 sind ein als metallisches eloxiertes Blech ausgebildetes Bauteil 1 in verschiedenen Zuständen Z1 bis Z6 sowie Bestandteile einer Vorrichtung zu einer Oberflächenbehandlung des Bauteils 1 dargestellt.
Das Bauteil 1 ist in einem ersten Zustand Z1 unbeschädigt.
In einem zweiten Zustand Z2 weist das Bauteil 1 eine Beschädigung B seiner Eloxalschicht, beispielsweise einen Kratzer, auf.
Um diese Beschädigung B lokal zu reparieren, das heißt um die Eloxalschicht lokal zu erneuern, wird ein glockenförmiges erstes Element 2 auf das Bauteil 1 aufgesetzt, wie es im Zustand Z3 dargestellt ist. Das erste Element 2 weist eine Öffnung O1 mit einem ersten Durchmesser d₁, ein an einer Begrenzung der Öffnung 01 diese vollständig umlaufendes Dichtelement 2.3, einen Einlass 2.1 und einen Auslass 2.2 auf. Der Einlass 2.1 und der Auslass 2.2 können dabei Ventile aufweisen.
Mittels des Dichtelements 2.3 wird im aufgesetzten Zustand des ersten Elements 2 auf dem Bauteil 1 ein Teilabschnitt TA des Bauteils 1 mediendicht von dessen Umgebung abgeschlossen.
Nach dem Aufsetzen des ersten Elements 2 auf das Bauteil 1 wird durch den Einlass 2.1 ein Entfernungsmedium zur Entfernung der Eloxalschicht von dem abgeschlossenen Teilabschnitt TA in das erste Element 2 eingebracht. Zusätzlich kann über den Einlass 2.1 und/oder den Auslass 2.2 ein Unterdruck oder Überdruck innerhalb des aufgesetzten ersten Elements 2 erzeugt werden. Das Entfernungsmedium, beispielsweise Natriumhydroxid, löst die Eloxalschicht im Teilabschnitt TA. Nach dem Lösen wird durch den Auslass 2.2 das Entfernungsmedium mit abgelösten Bestandteilen der Eloxalschicht abgeführt und anschließend das erste Element 2 von dem Bauteil 1 entfernt.
Das Dichtelement 2.3 ist beispielsweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Beispielsweise ist das Dichtelement 2.3 aus Graphit gebildet. Somit ist während der und zur Entfernung der Eloxalschicht eine elektrische Kontaktierung des Bauteils 1 über das erste Element 2 möglich. Alternativ werden von einem früheren Eloxiervorgang zugängliche Kontakte verwendet.
Anschließend wird ein glockenförmiges zweites Element 3 auf das Bauteil 1 aufgesetzt, wie es im Zustand Z4 dargestellt ist. Das zweite Element 3 weist eine Öffnung O2 mit einem gegenüber dem ersten Durchmesser d₁ größeren Durchmesser d₂, ein an einer Begrenzung der Öffnung O2 diese vollständig umlaufendes Dichtelement 3.3, einen Einlass 3.1 und einen Auslass 3.2 auf. Der Einlass 3.1 und der Auslass 3.2 können dabei Ventile aufweisen.
Mittels des Dichtelements 3.3 wird im aufgesetzten Zustand des zweiten Elements 3 auf dem Bauteil 1 ein den Teilabschnitt TA vollständig umfassender Abschnitt A des Bauteils 1 mediendicht von dessen Umgebung abgeschlossen.
Nach dem Aufsetzen des zweiten Elements 3 auf das Bauteil 1 wird durch den Einlass 3.1 ein Eloxiermedium zur Erzeugung einer neuen Eloxalschicht auf dem abgeschlossenen Abschnitt A in das zweite Element 3 eingebracht.
Das Dichtelement 3.3 ist beispielsweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Beispielsweise ist das Dichtelement 3.3 aus Graphit gebildet. Somit ist während der und zur Erzeugung der Eloxalschicht eine elektrische Kontaktierung des Bauteils 1 über das zweite Element 3 möglich. Alternativ werden von einem früheren Eloxiervorgang zugängliche Kontakte verwendet.
Anschließend kann, wie dies gemäß Zustand Z5 dargestellt ist, durch den Einlass 3.1 des zweiten Elements 3 ein Farbmedium zur Erzeugung einer Färbung der Eloxalschicht auf dem abgeschlossenen, zuvor eloxierten Abschnitt A in das zweite Element 3 eingebracht werden.
In einem weiteren Schritt, dargestellt durch den Zustand Z6, kann mittels einer Düse 4 Wasserdampf D auf den eloxierten und gegebenenfalls gefärbten Abschnitt A zu einer Versiegelung desselben aufgebracht werden. Die Düse 4 ist dabei in dem zweiten Element 3 integriert.
Anschließend wird das zweite Element 3 von dem Bauteil 1 entfernt.
Auch kann die Düse 4 als separates Werkzeug ausgebildet sein, wobei dann das zweite Element 3 vor dem Aufbringen von Wasserdampf D von dem Bauteil 1 entfernt wird.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bauteils 1 und des ersten Elements 2 gemäß 1 nach dem Aufsetzen des Elements 2 auf dem Bauteil 1 und vor der Entfernung der Eloxalschicht im Teilabschnitt TA.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht des Bauteils 1 und des zweiten Elements 3 gemäß 1 nach dem Aufsetzen des Elements 3 auf dem Bauteil 1 und nach der Erzeugung der neuen Eloxalschicht im Abschnitt A dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018110905 A1 [0003]
EP 3061853 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zu einer selektiven Oberflächenbehandlung eines Abschnitts (A) eines metallischen Bauteils (1), gekennzeichnet durch ein glockenförmiges erstes Element (2) zur Entfernung einer Eloxalschicht von einem Teilabschnitt (TA) des Bauteils (1) mit - einer Öffnung (O1) mit einem ersten Durchmesser (d₁), - einem an einer Begrenzung der Öffnung (O1) diese vollständig umlaufenden Dichtelement (2.3), - zumindest einem Einlass (2.1) und - zumindest einem Auslass (2.2), ein glockenförmiges zweites Element (3) zur Erzeugung einer Eloxalschicht in dem den Teilabschnitt (TA) vollständig umfassenden Abschnitt (A) des Bauteils (1) mit - einer Öffnung (O2) mit einem gegenüber dem ersten Durchmesser (d₁) größeren zweiten Durchmesser (d₂), - einem an einer Begrenzung der Öffnung (O2) diese vollständig umlaufenden Dichtelement (3.3), - zumindest einem Einlass (3.1) und - zumindest einem Auslass (3.2) und zumindest eine mit dem jeweiligen Einlass (2.1, 3.1) und/oder dem jeweiligen Auslass (2.2, 3.2) des ersten und zweiten Elements (2, 3) gekoppelte oder koppelbare Behandlungsmitteleinheit zur Zuführung und/oder Abführung eines Behandlungsmittels zur Entfernung und/oder Erzeugung der Eloxalschicht in ein Inneres der Elemente (2, 3).
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem jeweiligen Einlass (2.1, 3.1) und/oder dem Auslass (2.2, 3.2) des ersten und zweiten Elements (2, 3) gekoppelte oder koppelbare Druckerzeugungsvorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (2.3, 3.3) elektrisch leitfähig sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (2.3, 3.3) aus Graphit gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (3) zumindest eine Düse (4) zur Einbringung von Wasserdampf (D) in das Innere des zweiten Elements (3) umfasst.
Verfahren zu einer selektiven Oberflächenbehandlung eines Abschnitts (A) eines metallischen Bauteils (1) mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das glockenförmige erste Element (2) mit dem Dichtelement (2.3) auf das Bauteil (1) aufgesetzt wird und einen Teilabschnitt (TA) des Bauteils (1) mediendicht von dessen Umgebung abschließt, - durch den Einlass (2.1) ein Entfernungsmedium zur Entfernung der Eloxalschicht von dem abgeschlossenen Teilabschnitt (TA) in das erste Element (2) eingebracht wird, - durch den Auslass (2.2) das Entfernungsmedium mit abgelösten Bestandteilen der Eloxalschicht abgeführt wird, - das erste Element (2) von dem Bauteil (1) entfernt wird, - das glockenförmige zweite Element (3) mit dem Dichtelement (3.3) auf das Bauteil (1) aufgesetzt wird und den Abschnitt (A) des Bauteils (1), welcher den zuvor von der Eloxalschicht befreiten Teilabschnitt (TA) vollständig umfasst, mediendicht von dessen Umgebung abschließt, - durch den Einlass (3.1) ein Eloxiermedium zur Erzeugung der Eloxalschicht auf dem abgeschlossenen Abschnitt (A) in das zweite Element (3) eingebracht wird und - das zweite Element (3) von dem Bauteil (1) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entfernung des zweiten Elements (3) von dem Bauteil (1) durch den Einlass (3.1) des zweiten Elements (3) ein Farbmedium zur Erzeugung einer Färbung der Eloxalschicht auf dem abgeschlossenen, zuvor eloxierten Abschnitt (A) in das zweite Element (3) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entfernung des zweiten Elements (3) von dem Bauteil (1) und nach der Färbung der Eloxalschicht mittels zumindest einer Düse (4) Wasserdampf (D) auf den Abschnitt (A) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entfernung des zweiten Elements (3) von dem Bauteil (1) auf den abgeschlossenen, zuvor eloxierten Abschnitt (A) mittels zumindest einer Düse (4) Wasserdampf (D) aufgebracht wird.