DE2263500C3 - Process for the surface treatment of small parts, in particular sewing machine needles - Google Patents
Process for the surface treatment of small parts, in particular sewing machine needlesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein chemisches und mechanisches Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Kleinteilen aus unlegiertem Stahl, insbesondere Nähmaschinennadeln. The invention relates to a chemical and mechanical Process for the surface treatment of small parts made of unalloyed steel, in particular sewing machine needles.
Zur Erreichung glatter, polierter oder hochglanzpolierter Oberflächen sowie entgrateter bzw. verrundeter Kanten in der Massenbearbeitung von Kleinleilen, insbesondere Nadeln, sind folgende Maßnahmen bekannt:To achieve smooth, polished or high-gloss polished surfaces as well as deburred or rounded surfaces Edges in the bulk processing of small lines, especially needles, are the following measures known:
-- Scheuern undPolieren mit Hilfe von Schleif-oder Schlagkörpern verschiedener Werkstoffe, Formen
und Größen in unterschiedlichen Medien in Vibrationsgleit-Schleifeinrichtungen, Glocken.
Trommeln und Sondereinrichtungen.
— Kratzen, Bürsten und Schwabbeln mittels rotierender oder translatorisch bewegter Werkzeuge
bei Verwendung von Poliermitteln verschiedener Art und Ausführung.- Scouring and polishing with the help of grinding or impact bodies of different materials, shapes and sizes in different media in vibratory sliding grinding devices, bells. Drums and special devices.
- Scratching, brushing and buffing by means of rotating or translationally moving tools when using different types and designs of polishing agents.
Im Prinzip wird bei allen genannten Verfahren ein Glätten der Oberfläche sowie ein Entgraten und Verrunden von Kanten durch mechanisches Abtragen makroskopisch und mikroskopisch feiner Erhebungen erreicht. Das Abtragen ist dabei auf Druckeinwirkung durch Reibung zwischen den zu bearbeitenden Teilen oder zwischen den Teilen und zusätzlichen Schleif-, Schlagkörpern oder -werkzeugen zurückzuführen. Die Reibung kann dabei durch Verwendung von Schleif- und Poliermitteln in geeigneter Zusammensetzung und Bindung zweckmäßig variiert werden. Im Beispiel der Fertigung von Nadeln für Nähmaschinen werden zur Erzielung glatter bis hochglanzpolierter Oberflächen und verrundeter Kanten im wesentlichen die genannten Verfahren eingesetzt. Dabei spielen verrundete Kanten der Fadenführungsrinnen und des Öhres sowie in hohem Maß geglättete Oberflächen der Nadeln, insbesondere im öhr- und Schaftbereich die dominierende Rolle.In principle, all of the above methods involve smoothing the surface, deburring and Rounding of edges by mechanical removal of macroscopically and microscopically fine elevations achieved. The removal is due to the effect of pressure through friction between the parts to be machined or between the parts and additional grinding, impact devices or tools. The friction can be reduced by using grinding and polishing agents in a suitable composition and binding can be appropriately varied. In the example of the production of needles for sewing machines are used to achieve smooth to highly polished surfaces and rounded edges essentially the processes mentioned are used. The rounded edges of the thread guide grooves play a role here and the eye as well as highly smooth surfaces of the needles, especially in the eye and The shaft area plays the dominant role.
Das bildet die Voraussetzung für eine hohe Funktionssicheirheit der Nadeln im Nähprozeß und zur Vermeidung von Fehlstichen und Fadenreißen.This forms the prerequisite for a high level of functional safety of the needles in the sewing process and to avoid skipped stitches and thread breakage.
Der technologische Aufwand mit Hilfe der mechanischen Verfahren zur Erzielung dieser Qualitätsparameter ist gegenüber dem Gesamtaufwand zur Herstellung der Nadeln unverhältnismäßig hoch.The technological effort with the help of the mechanical method to achieve these quality parameters is compared to the total effort Production of needles disproportionately high.
Durch das Prägen und Lochen der öhre, durch dasBy embossing and punching the eye, by the
Fräsen der Fadenrinnen sowie das Abschleifen des Prägegrats und das Scharfschleifen der NadelspitzenMilling of the thread grooves as well as grinding off the embossing burr and sharpening the needle tips
entsteht eine rauhe Oberfläche, die in weiteren Arbeiisoperationen geglättet werden muß.a rough surface is created, which has to be smoothed in further work operations.
In bekannter Weise wird das Glätten der Öhre mittels Baumwollfäden od. dgl., welche mit Polierpaste bestrichen sind, auf Vorrichtungen vorgenommen. Hierzu sind die Nadeln im Öhr anzuschnüren. Das Anschnüren erfolgt auf Grund der spezifischen Sonderheiten der Nadeln überwiegend von Hand. Dabei werden die Nähmaschinennadeln über einen Baumwollfaden od. dgl., welcher mit einer Anschnürnadcl versehen ist, geschoben. Um einen möglichst hohen ökonomischen Effekt zu erzielen, ist es erforderlich, auf jeden Faden die gleiche Anzahl Nähmaschinennadeln anzuschnüren.In a known manner, the smoothing of the eyes is done by means of cotton threads or the like, which are made with polishing paste are coated, made on devices. To do this, the needles must be tied in the eye. The lacing is mostly done by hand due to the specific characteristics of the needles. Included the sewing machine needles od over a cotton thread. Like. Which with a Anschnürnadcl is provided, pushed. In order to achieve the highest possible economic effect, it is necessary to to tie the same number of sewing machine needles on each thread.
Diese Technologie erfordert eine hohe Arbeitsintensität und ist auf Grund des notwendigen Öhrausrichtens vor dem Aufschieben auf die Anschnürnadel äußerst augenanstrengend, zeitaufwendig und in starkem Maße von der Geschicklichkeit der einzelnen Arbeitskräfte abhängig.This technology requires a high level of labor intensity and is due to the necessary eye alignment extremely eye-tiring, time-consuming and before being pushed onto the needle to a large extent dependent on the skill of the individual workers.
Des weiteren ist bekannt, die Nadeln auf einer ebenen Fläche oder einer anderen geeigneten Auflage manuell oder mechanisch auszurichten und anschließend von Hand über eine Anschnürnadel auf den Polierfaden zu ziehen.It is also known to place the needles on a flat surface or other suitable support manually or mechanically and then manually on the To pull polishing thread.
Die bekannten Vorrichtungen zum mechanischen Anschnüren von Nadeln sind für die unterschiedlichen Nadelarten nur begrenzt einsetzbar und außerdem auf Grund der komplizierten Mechanismen besonders störanfällig. Deshalb ist ein ökonomischer Einsatz derartiger Vorrichtungen meist nicht möglich.The known devices for mechanical tying of needles are for the different Needle types can only be used to a limited extent and also special due to the complicated mechanisms prone to failure. Therefore, an economical use of such devices is usually not possible.
Bekannt sind ferner elektrochemische Verfahren zum Polieren und Entgraten von Kleinteilen. Bei derartigen Verfahren werden die zu bearbeitendenElectrochemical processes for polishing and deburring small parts are also known. at such procedures are the ones to be worked on
Teile bei Anwendung hoher Stromdichten gespannt, um eine sichere elektrische Kontaktgabe zu gewährleisten. Bei Anwendung niedriger Stromdichten, vorzugsweise bei Klein- und Massenteilen, unter Einsatz geeigneter Elektrolyten ist die Bearbeitung als Schüttgut in Hohlkörpern bekannt.Parts tensioned when high current densities are used in order to ensure reliable electrical contact. When using low current densities, preferably with small and mass-produced parts suitable electrolytes processing is known as bulk material in hollow bodies.
Bei all diesen Verfahren treten insbesondere folgende Nachteile auf:The following disadvantages occur in particular with all of these methods:
— mehr oder weniger starke ungleiche Abtragung,- more or less strong uneven removal,
— ungenügender Glättungseffekt makroskopischer Unebenheiten,- insufficient smoothing effect of macroscopic unevenness,
— verhältnismäßig hoher Anlagenwert und Energieverbrauch. - relatively high system value and energy consumption.
In der Massenbearbeitung treten häufig infolge der labilen Kontaktgabe bzw. beim Herausnehmen der Teile aus dem Elektrolyten Oxid- oder Salzschichten auf, die vor einer anschließenden galvanischen Bearbeitung entfernt werden müssen. Zum anderen sind für die Massenbearbeitung besonders geeignete Überchlorsäure-Elektrolyte explosibel, weshalb sie in der Industrie nur selten Anwendung finden.In bulk processing often occur as a result of the unstable contact or when removing the Split up oxide or salt layers from the electrolyte, which are then used for electroplating must be removed. On the other hand, superchloric acid electrolytes are particularly suitable for mass processing explosive, which is why they are rarely used in industry.
Weiterhin ist bekannt, daß glatte Oberflächen bei Stahtteilen durch chemische Verfahren erzielt werden. Dabei werden die verschiedensten Säuren und Säuregemische bei unterschiedlichen Temperaturen verwendet. It is also known that smooth surfaces are achieved in steel parts by chemical processes. A wide variety of acids and acid mixtures are used at different temperatures.
Ferner ist bekannt, daß einer zum Beizen üblichen Säure, so z. B. Oxalsäure, Wasserstoffperoxid zugegeben wird.It is also known that a common acid for pickling, such. B. oxalic acid, hydrogen peroxide added will.
Die bei derartigen Verfahren entstehende Oxidschicht bildet einen guten Schutz gegen weitere Oxydation. Sie besitzt jedoch kein dekoratives Aussehen und ist daher fast immer unerwünscht. Bei einer anschließenden galvanischen Behandlung wirkt sie sogar störend und muß daher entfernt werden. Das kann z. B. durch Zusatz von Ammoniumhydrogenfluorid in die zuvor genannte Lösung erfolgen. Für hohe Anforderungen reicht der erzielte Glanzeffekt jedoch nicht aus.The oxide layer that forms in such processes provides good protection against further oxidation. However, it does not have a decorative appearance and is therefore almost always undesirable. In a subsequent galvanic treatment, it even has a disruptive effect and must therefore be removed. The can e.g. B. be done by adding ammonium hydrogen fluoride to the aforementioned solution. for However, the gloss effect achieved is not sufficient to meet high requirements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrenskombination zur Erzielung glatter, glänzender Oberflächen und verrundeter Kanten bei Kleinteilen aus unlegiertem KohlenstotTstahl für die Massenbeaibeitung zu schaffen.The invention is based on the object of a Process combination to achieve smooth, shiny surfaces and rounded edges on small parts Made of carbon steel for the To create mass processing.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Kombination folgender für sich bekannter Maßnahmen gelöst, und zwar:According to the invention, this is achieved by the combination of the following measures known per se, and that is:
Die Kleinteile werden in einem rotierenden Hohlkörper in einer wäßrigen Lösung unter Zusatz von Oxalsäure und Wasserstoffperoxid vorbehandelt,The small parts are in a rotating hollow body in an aqueous solution with the addition of Pretreated oxalic acid and hydrogen peroxide,
mittels Vibrationsgleitschleifen werden sie verrundet und poliert undthey are rounded and polished by means of vibratory sliding grinding
abschließend werden sie mittels Fliehkrafttrommeln unter Zusatz von Mikropolierkörpern und Methanol oder Isopropanol hochglanzpoliert.Finally, they are polished using centrifugal drums with the addition of micropolishing media and methanol or isopropanol highly polished.
Durch die erfindungsgemäße Lösung der Verfahrenskombination, die besonders für die Massenbearbeitung geeignet ist, werden mehrere Mängel und vor allem aufwendige, konventionelle Bearbeitungsmethoden beseitigt. Das betrifft die mechanischen Bearbeitungsverfahren Entgraten, Kratzen, Bürsten und Schwabbeln sowie insbesondere in der Nähmaschinennadelfertigung das Anschnüren der Nadelöhre auf Pblierfäden und cias aufwendige Glätten und Polieren der gesamten Öhrkonturen.The inventive solution of the combination of processes, which is particularly useful for mass processing is suitable, there are several defects and, above all, complex, conventional machining methods eliminated. This applies to the mechanical processing methods of deburring, scratching, Brushing and buffing, and especially in sewing machine needle manufacture, the tying of the Eye of a needle on peeling threads and cias elaborate smoothing and polishing the entire eye contour.
Durch diese — jetzt entfallenden — Arbeitsoperationen ist eine gleichmäßige Bearbeitung der gesamten Teiloberfläche nicht gewährleistet, so daß nun neben der Senkung der Bearbeitungskosten und der Bearbeitungszeit noch eine wesentliche Verbesserung der gesamten Oberflächenqualität erreicht wird. Ferner werden Reinigungsarbeitsgänge zur Entfernung der Schmirgel-, Poliermittel- und Ölrückständc auf den Kleinteilen nach den jeweiligen mechanischen Bearbeitungsverfahren eingespart und eine Erhöhung des Korrosionswiderstands sowie der Haftfähigkeit galvanischer Niederschläge erzielt.Through these - now omitted - work operations a uniform processing of the entire Partial surface not guaranteed, so that now in addition to the reduction in processing costs and the Machining time a significant improvement in the overall surface quality is achieved. Furthermore, cleaning operations to remove the emery, polishing agent and oil residues saved on the small parts according to the respective mechanical processing method and an increase the corrosion resistance and the adhesiveness of galvanic deposits.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The invention will be explained below using an exemplary embodiment.
Die chemische Behandlung als erste Stufe der Verfahrenskombination erfolgt in bekannten rotierenden oder vibrierenden Hohlkörpern. Die Drehzahl oder Vibrationsfrequenz sowie die Form und Größe der Hohlkörper richtet sich nach der Menge, Form und Größe der zu behandelnden Kleinteile. Durch die Bewegung der Kleinteile wird gewährleistet, daß die Teile ständig gleichmäßig durch die wäßrige Lösung umspült werden und eine partielle Eisenanreicherung, vor allem in Nuten, Vertiefungen und Durchbrüchen der Teile, vermieden wird und damit ein allseitig gleichmäßiger Abtrag erfolgt. Die wäßrige Lösung wird bei Raumtemperatur angesetzt, wobei in einem Liter Frischwasser 20 bis 30 g technische Oxalsäure in kristalliner Form gelöst werden.Chemical treatment as the first step in the combination of processes takes place in known rotating or vibrating hollow bodies. The speed or Vibration frequency as well as the shape and size of the hollow body depends on the amount, shape and Size of the small parts to be treated. The movement of the small parts ensures that the parts are constantly washed evenly by the aqueous solution and a partial Iron accumulation, especially in grooves, depressions and breakthroughs in the parts, is avoided and so that a uniform removal takes place on all sides. The aqueous solution is made up at room temperature, 20 to 30 g of technical oxalic acid are dissolved in crystalline form in one liter of fresh water.
Dieser vorbereiteten Lösung werden 40 bis 100 ml 35prozentiges technisches Wasserstoffperoxid zuge-Die Expositionszeit der Kleinteile beträgt bei etwa 20° C 3 bis 30 Minuten in Abhängigkeit von Form, Größe und Oberflächenbeschaffenheit sowie erforderlichem Einebnungseffekt der Teile. Die Menge der wäßrigen Lösung sollte vorzugsweise zur eingesetzten Warenoberfläche ein Verhältnis von 1 1 wäßriger Lösung zu 10 bis 20dmä Warenoberfläche haben. Die damit erzielte Abtragung beträgt bis 0,02 mm.40 to 100 ml of 35 percent technical hydrogen peroxide are added to this prepared solution. The exposure time of the small parts is 3 to 30 minutes at around 20 ° C, depending on the shape, size and surface properties as well as the necessary leveling effect of the parts. The amount of aqueous solution should preferably have a ratio of 1 liter of aqueous solution to 10 to 20dm ä product surface to the surface of the goods used. The resulting removal is up to 0.02 mm.
Die beschriebene chemische Behandlung von Kleinteilen aus Stahl kann sowohl im ungehärteten als auch in jedem Vergütungszustand erfolgen. Während der chemischen Behandlung wird durch das Wasserstoffperoxid Eisen an der Oberfläche der Teile ständig oxidiert. Durch die zugesetzte Oxalsäure wird das Eisen-III-Oxid komplex gebunden, damit abgetragen und in Lösung gebalten. Die verwendete Lösung ist auf Grund der Anreicherung mit Eisenionen für eine Wiederverwendung unbrauchbar. Eine Regenerierung ist aufwendig und damit unökonomisch.The chemical treatment of small parts described made of steel can be made either in the unhardened state or in any tempered state. While The chemical treatment is kept by the hydrogen peroxide iron on the surface of the parts oxidized. The added oxalic acid binds the iron (III) oxide in a complex and removes it and kept in solution. The solution used is due to the enrichment with iron ions for reuse useless. Regeneration is complex and therefore uneconomical.
Beim herausnehmen der behandelten Teile aus der wäßrigen Lösung ist die Teiloberfläche mit Eisen-III-Oxidschicht behaftet. Die Oxidschicht trägt keinen dekorativen Charakter. In den meisten Fällen muß aus diesem Grunde vor einer nachfolgenden Oberflächenveredelung diese Oxidschicht entfernt werden. Aus diesem Grund erfolgt in der zweiten Stufe der Verfahrenskombination das Vibrationsgleitschleifen der Kleinteile. Dadurch wird einmal die Oxidschicht an den äußeren Konturen der Kleinteile entfernt, zum anderen wird das weitere Verrunden von Kanten und das weitere Einebnen der Oberfläche erreicht. Hierfür können alle geeigneten Vibrationsschleifmaschinen mit wannenförmigen Arbeitsbehältern, die ein ausreichendes Umwälzen der Schleifkörper und des Schleifguts ermöglichen, eingesetzt werden. Die Wahl der geeigneten Gleitschleifmaschine ist abhängig von der Form, Größe und dem Volumen der zu behandelnden Kleinteile.When the treated parts are removed from the aqueous solution, the part surface is covered with an iron (III) oxide layer afflicted. The oxide layer has no decorative character. In most cases it must For this reason, this oxide layer must be removed before a subsequent surface refinement. For this reason, vibratory slide grinding takes place in the second stage of the process combination the small parts. This removes the oxide layer on the outer contours of the small parts, on the other hand there is the further rounding of edges and the further leveling of the surface achieved. All suitable vibration grinding machines with trough-shaped work containers, which enable sufficient circulation of the grinding wheel and the material to be ground are used will. The choice of a suitable vibratory grinding machine depends on the shape, size and volume the small parts to be treated.
Von entscheidender Bedeutung für den zu erzielenden Bearbeitungseffekt ist der Einsatz geeigneter Schleifkörper und Schleifzusätze sowie das Volumenverhältnis Schleifkörper und Schleifgut. Ausgehend von der geometrischen Form und der Größe der zu bearbeitenden Kleinteile sind die geeigneten Schleifkörper in ihrer Form, Größe und ihrem Werkstoff zumeist empirisch zu bestimmen. Das gleiche gilt auch für die Wahl der Schleifzusätze und das Volumenverhältnis Schleifkörper zu Schleifgut.The use of a suitable one is of decisive importance for the machining effect to be achieved Grinding wheel and grinding additives as well as the volume ratio of grinding wheel and material to be sanded. Outgoing the geometrical shape and the size of the small parts to be processed are the most suitable grinding tools mostly to be determined empirically in terms of their shape, size and material. The same goes for also for the choice of grinding additives and the volume ratio of the grinding tool to the grinding material.
Die Entfernung der Oxidschicht in Nuten, Durchbrüchen und anderen Vertiefungen sowie das Hochglanzpolieren der gesamten Oberfläche der Kleinteile erfolgt in der dritten Stufe der Verfahrenskombination mit Hilfe des Fliehkrafttrommeins. Das bekannte Fliehkrafttrommelverfahren bewirkt durch die hohen Umdrehungszahlen bis zum 200 min-' und durch die gegenläufige Bewegung der an einer senkrecht angeordneten rotierenden Platte befestigten Poliertrommeln, daß sich das zu behandelnde Poliergut nicht überschlägt, sondern an den Wänden der Trommein entlangschleift. Es können hierbei feinste Polierkörper, wie Mikrokugeln und -stifte aus Glas, Keramik oder Stahl verwendet werden, die in die unzugänglichsten Vertiefungen eindringen können.The removal of the oxide layer in grooves, openings and other depressions as well as the high-gloss polishing the entire surface of the small parts takes place in the third stage of the process combination with the help of the centrifugal drum. The well-known centrifugal drum process caused by the high Revolutions up to 200 min- 'and due to the opposite movement of the on one vertical arranged rotating plate attached polishing drums that the material to be treated is to be polished does not flip over, but drags along the walls of the drum. It can do the finest Polishing bodies such as microspheres and pens made of glass, ceramic or steel are used, which can penetrate into the most inaccessible depressions.
Die Krafteinwirkung der Mikropolierkörper wird durch die Fliehkraft um ein Mehrfaches erhöht und damit ein hoher Polier- und Glanzeffekt auf der gesamten Oberfläche der Kleinteile erzielt. Eine wesent-The force exerted by the micropolishing bodies is increased several times over by the centrifugal force and thus a high polishing and gloss effect is achieved on the entire surface of the small parts. An essential
iiche Voraussetzung für den zu erreichenden Effekt und für eine nachfolgende necken- und rückstandsfreie Trocknung der Kleinteilc ist der Einsat, einer geeigneten Polierflüssigkeit, die in den meisten Fällen Lch als Lösunasmittel wirken soll.iiche prerequisite for the effect to be achieved and for a subsequent tick-free and residue-free Drying the small parts is the use, one suitable polishing fluid, which in most cases should act as a solvent.
Geeignet sind hierfür besoncta* Losungsmttekv e Methanol, Sopropanol und Pe^u™ ^™1^ chemikalien fur Stahh 1^ ho™Jd f^J die beste flecken- und rückstand«™ic wird be. Verwendung von Methanol erre.cnt.Particularly suitable for this are methanol, sopropanol and Pe ^ u ™ ^ ™ 1 ^ chemicals for steel 1 ^ ho ™ J df ^ J the best stain and residue «™ ic will be used. Use of methanol achieved.
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