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Verfahren zur chemischen und/oder elektrolytischen Behandlung von
Metallteilen und automatische Anlage zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur chemischen und/oder elektrolytischen Behandlung von Metallteilen,
die zum Teil nur kurze, jedoch variable Tauchzeiten erfordern, z. B. zum Glanzbrennen
von Messingteilen mit nachfolgender Vernickelung bzw. Verchromung oder zum Glanztauchen
von Aluminiumgegenständen mit nachfolgender anodischer Oxydation und Abdichtung
des Oxydationsüberzuges in automatischen, nach einem Taktsystem arbeitenden Anlagen
mit Tauchbädern, einer Hub- und Senkvorrichtung zum Heben und Senken der die Gestelle
mit den zu behandelnden Werkstücken tragenden Wagen und Vorrichtungen, um die Wagen,
geführt in einem Gerüst, im angehobenen Zustand von einem Bad zum anderen zu transportieren,
und von der vorgenannten Hub- und Senkvorrichtung unabhängigen Hebe- und Senkvorrichtungen.
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Bei den üblichen automatischen Anlagen zum Beizen, Phosphatieren
oder Galvanisieren wird nach einem Taktverfahren mit einer einheitlichen Taktzeit
gearbeitet, die sich zusammensetzt aus den Zeiten, die für das Heben, für das Vorschieben
in gehobenem Zustand, das Senken und das Verweilen in einem Eintaktbad notwendig
sind. Beträgt diese Haupttaktzeit z. B. 72 Sekunden, so kann sie sich wie folgt
verteilen: 9 Sekunden Heben, 12 Sekunden Vorschieben, 9 Sekunden Senken, 42 Sekunden
Verweilen im Einzelbad, wobei die Gesamtzeit für das Uberheben, also für das Heben,
Vorschieben und Senken, 30 Sekunden beträgt.
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Dieses bekannte Verfahren nimmt jedoch auf den Erschöpfungszustand
der Bäder keine Rücksicht, so daß sich die Qualität der behandelten Oberfläche bzw.
eines Überzuges vom Ansatz des Bades bis zu seiner Erneuerung ständig verschlechtert.
Dies ist besonders beim Glanzbrennen von Messingteilen mit nachfolgender Vernickelung
bzw. Verchromung oder beim Glanztauchen von Aluminiumgegenständen mit nachfolgender
anodischer Oxydation und Abdichtung des Oxydationsüberzuges von Nachteil.
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Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteil zu vermeiden, und besteht
im wesentlichen darin, daß die eingangs erwähnten, von der Haupthub- und Senkvorrichtung
unabhängigen Hebe- und Senkvorrichtungen unabhängig von der durch das normale Taktsystem
bestimmten Tauchzeit durch eine vom Wirkungsablauf des Behandlungsbades abhängige
Vorrichtung zeitlich gesteuert werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Wagen mit den
Werkstücken in Bruchteilen der normalen Zeiten der Haupthub- und Senkvorrichtung
gehoben bzw. gesenkt werden. Hierdurch wird erreicht daß auch in Galvanisieranlagen
das Glanzbeizen oder Glanztauchen von Metallen vorgenommen werden kann welches sehr
viel kürzere Überhebezeiten als z. B. beim Galvanisieren erfordert, weil die stark
aggressiven Beizflüssigkeiten während des übergebens das Grundmaterial unter Fleckenbildung
stark angreifen. Endlich kann der erzielte Zeitgewinn zwischen dem vorzeitigen Herausheben
der Ware aus dem Behandlungsbad und dem Ende der normalen Taktzeit zum Abspritzen
der Ware ausgenutzt werden. Hierdurch wird insbesondere ein schnelles Abstoppen
des Beizvorganges erreicht, so daß eine Flecken- oder Streifenbildung völlig vermieden
und ein Verschleppen der Badflüssigkeit in benachbarte Bäder unterbunden wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine automatische Anlage zur Durchführung
des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Es sind zwar schon automatische Anlagen
zur elektrolytischen und/oder chemischen Behandlung von Metallteilen bekanntgeworden,
die nach einem Taktsystem arbeiten und mit einer Haupthub- und Senkvorrichtung zum
Überheben der die Gestelle mit den zu behandelnden Werkstücken tragenden Wagen von
einem Bad ins andere versehen sind und außerdem eine von der vorgenannten Hub- und
Senkvorrichtung unabhängige Hebe- und Senkvorrichtung aufweisen, jedoch sind diese
Anlagen nicht zur Durchführung des oben erläuterten Verfahrens geeignet.
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So ist bereits eine Galvanisieranlage bekanntgeworden, bei der die
zusätzliche Hubvorrichtung dazu dient, dem zu behandelnden Gut innerhalb der Bäder
eine zusätzliche Auf- und Abwärtsbewegung in senkrechter Richtung zu erteilen, um
die Qualität des galvanischen Uberzuges zu verbessern. Die Hubhöhe kann bei dem
bekannten Automaten jedoch auch so
verändert werden, daß das BehandIungsgut
z.B. in Spülbädern mehrmals gänzlich aus dem Bad gehoben wird. Zum Überheben des
Behandlungsgutes in benachbarte Bäder ist die bekannte zusätzliche Hubvorrichtung
jedoch nicht geeignet.
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Bei einer weiteren bekannten Anlage besitzt das Haupthubsystem mehrere
waagerecht angeordnete Schienenstücke, auf welchen die das Behandlungsgut tragenden
Wagen entlang geführt werden und die zum übergeben der Ware-von einem Bad in das
andere auf- und abwärts bewegt werden können. Dieses Haupthubsystem wird durch ein
zusätzliches Hubsystem ergänzt, das ebenfalls horizontal liegende Schienenstücke
aufweist, die derart zwischen zwei Schienenstücken des Haupthubsystems angeordnet
sind, daß sie mit diesen eine geschlossene Laufbahn für die Werkstücke bilden. Die
unabhängigen mittleren Schienenstücke können durch -die zusätzliche Hub- und Senkeinrichtung
unabhängig von den Schienenstücken der Haupthubeinrichtung gehoben und gesenkt werden.
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Dadurch, daß ein mittleres Schienenstück den Endstücken erst nach
einer bestimmten Zeit in die tiefere Lage folgt, können bei der bekannten Vorrichtung
die Tauchzeiten in verschiedenen Bädern verkürzt werden.
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Bei der bekannten Vorrichtung können außerdem auch bestimmte Bäder
ganz überfahren werden. Eine verkürzte Hub- und Senkzeit des zusätzlichen Systems
ist jedoch bei der bekannten Anlage nicht vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Anlage kann beispielsweise derart ausgebildet
sein, daß über den entsprechenden Tauchbädern ein mit Spritzvorrichtungen versehener
Absaugkanal angeordnet ist und zum vorzeitigen Herausheben der zu behandelnden Gegenstände
aus dem Beizbad an sich bekannte, von der gemeinsamen Hub- und -Senkvorrichtung
unabhängige Hub- und Senkvorrichtungen mit kurzer Hub- und Senkzeit vorgesehen sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Absaugkanal sich
über die dem Beizbad benachbarten Bäder erstrecken. Weiterhin kann das Beizbad innerhalb
des Absaugekanals vorteilhaft mit von der zusätzlichen Hubvorrichtung gesteuerten
Abdeckklappen, Schiebedeckeln od. dgl. versehen sein. Endlich können auch noch zusätzlich
zu den unabhängigen Hub- und Senkvorrichtungen an den -Behandlungsbädern Hub-und
Senkvorrichtungen von geringem Hub angeordnet sein, welche während der Behandlung
den Wagen mit den getauchten Gestellen Rüttelbewegungen in verhältnismäßig schneller
Folge erteilen.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und
schematisch dargestellt.
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Fig. 1 bis 3 zeigen zunächst in Diagrammform den zeitlichen Arbeitsablauf
in drei verschiedenen Beispielen, wie er mit einer erfindungsgemäßen Anlage erzielbar
ist; Fig. 4 zeigt einen-Querschnitt durch die Anlage an einem Beizbad; Fig. 5 zeigt
eine Ansicht auf die Anlage gemäß der Pfeilrichtung V in Fig. 4, und Fig. 6 zeigt
die Betätigung der unabhängigen Hub-und Senkvorrichtung über einen Kurbeltrieb.
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In den Fig. 1 bis 3 bedeutet die Strecke a jeweils die Länge der
Haupttaktzeit. -Diese Haupttaktzeit setzt sich zusammen aus der Hubzeit b, der Vorschubzeit
c in angehobener Stellung der -Anlage, der Senkzeit d und der Tauchzeit e. Beträgt
die Taktzeit a beispielsweise 72 Sekunden, dann beträgt die Hubzeit b 9 Sekunden,
die Vorschubzeit c 12 Sekunden, die Senkzeit d 9 Sekunden und die Verweilzeit e
42 Sekunden. Durch die unabhängigen Hub- und- -Senkvorrichtungen kann
nun die Tauchzeit
in den Beizbädern innerhalb der Tauchzeit e beliebig eingestellt werden, was bei
automatischen Anlagen mit Rücksicht auf die während eines Arbeitstages eintretende
langsame Erschöpfung der Beizbäder von ausschlaggebender Bedeutung ist.
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Durch die unabhängigen Hub- und Senkvorrichtungen bei den Beizbädern
können die Wagen in angehobenem Zustand so lange gehalten werden, bis sich die für
alle Wagen gemeinsame Hub- und Senkvorrichtung senkt. Das Senken der Wagen erfolgt
durch die unabhängigen Hub- und Senkvorrichtungen in einem Bruchteil der Senkzeit
d. Die Senkzeit der unabhängigen Hub- und Senkvorrichtung kann mit z. B. g = 3 Sekunden
angenommen werden. Die gleiche Zeit i=3 Sekunden ist zum Heben durch die unabhängigen
Hub- und Senkvorrichtungen erforderlich.
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Wird nun durch z. B. eine Zeituhr der Beginn der Senkzeit f auf 18
Sekunden eingestellt, so beginnt nach dieser Zeit, also 18 Sekunden nach dem Beginn
des Absenkens der gemeinsamen Hub- und Senkvorrichtung, das Absenken der Wagen mit
Hilfe der unabhängigen Hub- und Senkvorrichtung innerhalb von 3 Sekunden. Durch
eine zweite Zeituhr kann der Beginn des Hebens ausgelöst werden, z. B. nach der
Tauchzeit h =9 Sekunden. Da das Heben, wie vorstehend erwähnt, 3 Sekunden erfordert,
stehen an zusätzlicher Verweilzeit in gehobenem Zustand noch die Zeit k = 27 Sekunden
zur Verfügung, bis der Vorschub durch die gemeinsame Hub- und Senkvorrichtung wieder
beginnt. Durch entsprechende Einstellung der Zeituhren können die Zeiten f und k
beliebig verändert werden, wie es die Fig. 2 bzw. 3 zeigen. In Fig. 2 beginnt nach
f' = 6 Sekunden nach beginnendem Absinken der gemeinsamen Hub- und Senkvorrichtung
das Sinken der unabhängigen Hub- und Senkvorrichtung, die Tauchzeit im Beizbad beträgt
h' = 21 Sekunden, wenn das Heben der unabhängigen Hub- und Senkvorrichtung zum gleichen
Zeitpunkt einsetzt wie bei Fig. 1. Die Verweilzeit beträgt wie in Fig. 1 k' = 27
Sekunden. In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Tauchzeit auch auf h" = 33 Sekunden
verlängert werden kann, wenn die zweite Zeituhr, die das Heben der unabhängigen
Hub- und Senkvorrichtung steuert, auf die zusätzliche Verweilzeit k" = 15 Sekunden
eingestellt wird.
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Da sich bei automatisch arbeitenden Anlagen die Beizbäder infolge
des hohen Durchsatzes im Laufe einiger Stunden in größerem oder kleinerem Maße erschöpfen,
wird die Tauchzeit in den Beizbädern beeinflußt. Sie muß in der Regel verlängert
werden. In einem neu angesetzten Beizbad wird man beispielsweise mit einer Tauchzeit
von 5 Sekunden auskommen, während nach mehrstündiger Beanspruchung die Tauchzeit
auf beispielsweise 15 Sekunden verlängert werden muß. Diese Verlängerung der Tauchzeit
kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß die einmal empirisch ermittelte Verlängerung
der Tauchzeit durch entsprechendes Nachlaufen der das Heben schaltenden Zeituhr
gegenüber der das Senken schaltenden Zeituhr automatisch gesteuert wird. Es verlängert
sich somit die Zeit h automatisch mit Zunahme des Durchsatzes an gebeizter Ware.
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In Fig. 4 sind in einem schematischen Querschnitt die wichtigsten
Teile des Automaten dargestellt. Der Wagen i läuft mit den Rollen 2 in der Führungsschiene
3, die ihrerseits mit Rollen 4 in einem Gerüst mit Hilfe einer Kette, bei Ringautomaten
mit Hilfe eines Drehkranzes in horizontaler Richtung durch einen nicht eingezeichneten
Antrieb im Takt vorgeschoben werden. Die hydraulisch oder mechanisch
betätigte
Hub- und Senkvorrichtung 5, die auf das Rad 6 des Wagens 1 einwirkt, übernimmt das
Heben und Senken aller Wagen in der gesamten automatischen Anlage und arbeitet in
der Regel wegen der zu beschleunigenden Massen meist mit relativ langen Hub-und
Senkzeiten.
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An den Beizbädern oder an anderen Bädern, die kurze Tauchzeiten erfordern,
ist die unabhängige hydraulische Hub- und Senkvorrichtung 7 angebracht.
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Diese besteht aus einem Zylinder und der Stange 8, im Zylinder läuft
der Kolben 9. Am oberen Ende der Stange 8 ist eine schüsselartige Platte angeordnet,
in der die Kugel 10 gelagert ist, die gegen den Ausleger 11 des Wagens 1 drückt.
Das Heben und Senken des Kolbens 9 und damit des Wagens 1 erfolgt durch eine in
Fig. 6 dargestellte Anordnung, wodurch ein langsames An- und Auslaufen ermöglicht
wird. Dies kann z. B. ein zweiter kommunizierender Zylinder 7' sein, dessen Kolben
9' durch einen Kurbeltrieb betätigt wird, so daß ein sinusförmiger Verlauf des Hubes
erreicht wird. Die Kugel 10 wird zweckmäßig zwischengeschaltet, um ein Verklemmen
der Stange 8 in der Führung 12 der Hub- und Senkvorrichtung 7 mit Sicherheit zu
verhindern. An den Auslegern 11 hängen mit Hilfe des Einhängehakens 13 die Gestelle
14 mit den daran befestigten Waren. Die Länge der Gestelle ist so bemessen, daß
das Überheben der Werkstücke innerhalb eines Absaugekanals 15 erfolgt, der nicht
nur das Beizbad, sondern auch die benachbarten Bäder überfaßt (Fig. 5). Im Absaugekanal
15 sind Abs auges tutzen 16 angebracht, die an die Absaugeleitung angeschlossen
werden. Ferner sind im Absaugekanal Brausen 17 angeordnet, die nach dem Anheben
der Werkstücke mit Hilfe der unabhängigen Hub- und Senkvorrichtung 7 in Tätigkeit
gesetzt werden.
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Um eine Verdünnung der Beizflüssigkeit zu verhindern, wird der Beizbehälter
18 durch einen Schiebedeckel 19 oder eine andere Vorrichtung, z. B. eine einschwenkbare
Klappe, abgedeckt. Das Einschieben oder Einklappen der Abdeckung wird gesteuert
durch einen nicht dargestellten Endschalter, der beim Anheben der Gestelle 14 den
Schiebedeckel aus der Stellung 19' in die Stellung 19 mit Hilfe eines Kurbeltriebes
od. dgl. bringt. Da erfahrungsgemäß bei manchen Verfahren der Verbrauch an Beizflüssigkeit
sehr stark ist, reicht das Badvolumen des Einzelbades bei einer automatischen Anlage
unter Umständen nicht aus, um eine gleichbleibende Ware während eines längeren Zeitabschnittes,
z. B. eines Tages, zu erzielen.
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Ferner muß bei Beizverfahren, besonders bei den sogenannten Glanzbeizverfahren,
berücksichtigt werden, daß wegen der heftigen Reaktion und der dadurch entstehenden
Gasentwicklung sich sehr leicht Streifen an der Ware bilden, da sich die Beizflüssigkeit
den jeweils günstigsten Weg zum Entweichen nach oben infolge des Auftriebes sucht.
Die Werkstücke müssen daher in der Flüssigkeit bewegt werden. Dies kann durch eine
zweite, in der Zeichnung nicht dargestellte Hubvorrichtung von kleinem Hub erfolgen,
die den Wagen 1 mit dem Ausleger 11 und der daran hängenden Ware mit einem Hub von
wenigen Zentimetern rasch auf und ab bewegt. Erfindungsgemäß kann der durch die
starke Gasentwicklung an der Ware entstandene Sog verwendet werden, um mit Hilfe
eines im eigentlichen Beizbehälter angeordneten kleinen Reaktionsbehälters 20 die
notwendige Flüssigkeitsbewegung zur Erzielung eines möglichst gleichmäßigen Angriffes
zu erreichen.
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Es wird dazu in den Beizbehälter 18 der Reaktionsbehälter 20 eingesetzt,
dessen Größe so bemessen ist,
daß die zu beizenden Werkstücke eben darin Platz haben.
Dieser Reaktionsbehälter ist aus einem Material hergestellt, das gegen die Beizflüssigkeit
beständig ist, z. B. aus Polyvinylchlorid oder Kunstglas. Er ist an den Längsseiten
mit einer gleichmäßigen kleinen Lochung versehen. Drei Wände dieses Behälters sind
über den Flüssigkeitsspiegel des Beizbehälters hochgezogen, während die vierte Wand
in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegt. Werden die Waren an den Gestellen 14
in den Reaktionsbehälter getaucht, so tritt sofort eine stärke Gasentwicklung auf,
die einen entsprechenden -Auftrieb hervorruft. Durch den dadurch entstandenen. Sog
wird durch die in den Seitenwandungen eingebrachten Löcher frische B eizflüss igkeit
in gerichtetem Strahl auf die Warenoberfläche gezogen, während an der in der Höhe
des Badspiegels liegenden Seite die aufgewirbelte Flüssigkeit in den Beizbehälter
zurückläuft. Erfindungsgemäß ist der Beizbehälter so eingerichtet, daß er mit Hilfe
von Rollen 21 oder Gleitschienen aus der Bäderreihe herausgezogen werden kann und
daß sein Volumen ein Mehrfaches des Volumens eines Einzelbades ist. Durch diese
Einrichtung ist es möglich, die im Reaktionsbehälter anfallenden Niederschläge leicht
zu kontrollieren und zu entfernen.
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Die Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung ermöglicht es, die notwendigen
Tauchzeiten und Überhebezeiten den Erfordernissen der Beiz- bzw.
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Glanztauchverfahren weitgehend anzupassen, wobei gleichzeitig die
für die elektrolytischen Verfahren notwendige sichere Kontaktgebung durch die beim
Beizen auftretenden Dämpfe nicht beeinträchtigt wird, weil sämtliche Kontaktstellen,
bei denen Strom übertragen wird, außerhalb der Einwirkungszone der Beizdämpfe liegen.
Die Kontaktstelle am Einhängehaken 13 beispielsweise liegt auch in eingetauchtem
Zustand des Gestells oberhalb des Durchfahrschlitzes 22 des Absaugekanals 15. Die
in der Zeichnung nicht dargestellte Hauptstromzuführung zu den Armen liegt in bekannter
Weise seitwärts am Hubgerüst.
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PATENTANSPRSCHE: 1. Verfahren zur chemischen und/oder elektron lytischen
Behandlung von Metallteilen, die zum Teil nur kurze, jedoch variable Tauchzeiten
erfordern, z. B. zum Glanzbrennen von Messingteilen mit nachfolgender Vernickelung
bzw. Verchromung oder zum Glanztauchen von Aluminiumgegenständen mit nachfolgender
anodischer Oxydation und Abdichtung des Oxydationsüberzuges in automatischen, nach
einem Taktsystem arbeitenden Anlagen mit Tauchbädern, einer Hub- und Senkvorrichtung
zum Heben und Senken der die Gestelle mit den zu behandelnden Werkstücken tragenden
Wagen und Vorrichtungen, um die Wagen, geführt in einem Gerüst, im angehobenen Zustand
von einem Bad zum anderen zu transportieren, und von der vorgenannten Hub- und Senkvorrichtung
unabhängigen Hebe- und Senkvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß diese unabhängig
von der durch das normale Taktsystem bestimmten Tauchzeit durch eine vom Wirkungsablauf
des Behandlungsbades abhängige Vorrichtung zeitlich gesteuert werden.