DE4412586A1 - Verfahren und Einrichtung zum Arrondieren von Drahtkorn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Arrondieren von Drahtkorn aus insbesondere zerhacktem, patentiertem und gezogenem Stahldraht. Durch Aufschleu­ dern von scharfkantigen Runddrahtstücken auf gehärtete Aufprallflächen erfolgt ohne größeren Materialverlust eine Abrundung der Oberflächen am Korn selbst.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Einrichtung sind vorteilhafterweise überall dort einsetzbar, wo Strahlmittel für Oberflächenbehandlungen von im wesentlichen metallischen Gegenständen zum Zwecke des Reinigens, Entzunderns, Entrostens, Polie­ rens oder auch des Verfestigens benötigt werden.

Aus der Praxis ist es bekannt, innerhalb bestimmter Phasen von Herstellungsprozessen entsprechende Oberflächenbehandlungen von Gegenständen vorzunehmen. Ein übliches mechanisches Verfahren in der Fertigungstechnik ist das Strahlen. Dabei werden bekannt­ lich körnige Medien mittels Druckluft, Schleuderrädern oder naß auf Oberflächen geschleu­ dert. In der metallverarbeitenden Industrie finden dazu neben mineralischen Strahlmitteln, wie Sanden, Korunden oder Mikroglaskugeln hauptsächlich solche aus Eisenwerkstoffen, wie Hartguß- und Stahlkies oder auch Stahldrahtkorn Verwendung. Entsprechend der je­ weiligen Aufgabenstellung erfolgt dabei wahlweise eine differenzierte Anwendung der me­ tallischen Strahlmittel, etwa für grobes Reinigungsstrahlen, bei welchem gleichzeitig gering­ fügige Unebenheiten und Lunker beseitigt und damit ein gewisser Verdichtungseffekt erzielt werden soll oder aber für eine genaue, partielle Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit beispielsweise unterschiedlichen geometrischen Formen, bei denen lediglich eine Feinbearbeitung erforderlich ist.

Das unter anderem zur Oberflächenveredlung und zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften dynamisch beanspruchter Bauteile bevorzugte und immer häufiger zum Einsatz gelangende Stahldrahtkorn führt jedoch infolge seiner scharfkantigen Beschaffen­ heit oftmals zu unerwünschten starken Aufrauhungen der zu behandelnden Oberflächen. Deshalb ging man dazu über, zum Strahlen vorgesehene Feststoffpartikel vor ihrer Anwen­ dung abzurunden. Im Falle des vorgesehenen Einsatzes von hochwertigem Stahldrahtkorn wird deshalb vorher immer ein aufwendiger Arrondierprozeß mit mehrmaligem Strahlmittel­ durchlauf bis zum Eintritt der gewünschten Kugelform vorgenommen.

Gleichzeitig ist dabei zu beachten, daß sich bei Stahldrahtkorn nach dem Arrondieren die Grobkornwirkung verstärkt, wenn davon ausgegangen wird, daß bei einem Neukorn von 1,0 mm Nenngröße (Durchmesser/Längenverhältnis) nach dem Arrondieren Feststoff­ partikel erhalten werden, die in ihrer kinetischen Energie und Strahlwirkung einem kugel­ förmigen Strahlmittel von etwa 1,14 mm Ausgangskorndurchmesser entsprechen. Außerdem muß der Arrondierprozeß bis zur gewünschten Abrundung des Stahldrahtkornes über zeitaufwendige Durchläufe innerhalb einer Strahlkammer oder sonstigen Einrichtung fortgeführt werden, ehe der vorgesehene Endzustand erreicht ist.

Neben einem bestimmten Materialverschleiß der Einrichtung und dem erheblichen Zeitauf­ wand für die Durchführung des Verfahrens sowie dem Austausch der verschlissenen Prall­ flächen ist mit den bisher zur Verfügung stehenden Einrichtungen weiterhin eine sogenann­ te Sumpfbildung durch vorzeitig abgelagertes, unterschiedlich verformtes Drahtkorn, wel­ ches außerdem einen unbefriedigenden Gleichmäßigkeitsgrad aufweist, nicht zu vermei­ den, so daß zusätzlich Stillstandszeiten zur restlosen Entnahme bei Chargenwechsel nicht zu umgehen sind.

Nach DE-PS 32 41 459 es auch bekannt, Hartgußkies beliebiger Kornform dadurch abzurun­ den, daß Hartstoffbruchgranulat mit einer Partikelgröße von 100 µm bis 5 mm in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten trichterförmigen Behälter mit Hilfe eines nach oben gerichteten Flüssigkeitsstrahles verwirbelt und in ständige Relativbewegung versetzt wird. Nachteilig hierbei erscheint jedoch, daß dafür ein verhältnismäßig hoher Zeitaufwand benötigt wird und außerdem eine unterschiedliche Korngröße vorliegt.

Desweiteren ist es bekannt, gerundete Partikel durch Verdüsen von schmelzflüssigem Material mittels eines Gasstrahles herzustellen. Unerwünscht ist dabei, daß die verwen­ deten Materialien teilweise sehr hohe Schmelzpunkte aufweisen und schließlich eine un­ gewollte Ausbildung von hohlkugelförmigen Formen beim Verdüsen nicht auszuschließen sind.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung gerundeter Partikel sieht vor, in einem Hochenergie­ strahl, beispielsweise einem Plasmastrahl, ein oberflächliches Anschmelzen und damit ein Runden von Feststoffpartikeln herbeizuführen. Diese Verfahrensweise bleibt jedoch nur auf eine sehr geringe Partikelgröße begrenzt und ist damit nur bedingt einsatzfähig. Weiterhin wurde gemäß DE-OS 29 48 584 versucht, von feinen Ausgangspulvern durch Agglomeration oder Aufbaugranulation gerundete Formkörper herzustellen. Als Voraus­ setzung dafür muß jedoch ein entsprechendes Ausgangsmaterial auf 1/100 bis 1/1000 der schließlich gewünschten Partikelgröße gemahlen werden, um überhaupt ein sinter­ fähiges Pulver zu erhalten, wobei die durchschnittlichen Größen des Endproduktes auf kleinere Durchmesser begrenzt sind.

Allen diesen Verfahren haften mehr oder minder die Mängel an, neben ihrer mitunter recht aufwendigen Realisierung entweder unterschiedliche Feststoffpartikelgrößen zu erhalten oder auch solche mit unzureichenden Festigkeitseigenschaften in Kauf nehmen zu müssen. Geringere Festigkeitseigenschaften sind vor allem deshalb unerwünscht, da bekanntlich die kinetische Energie des Strahlmittels mit vermehrter Kornaufspaltung abnimmt und damit auch ein ausreichender Überdeckungsgrad auf den Strahlflächen nicht mehr gewährleistet ist.

Benötigt werden somit Strahlmittel, die bei einer guten Haltbarkeit technisch und kosten­ seitig günstig aufbereitet werden können und möglichst für einen breiteren Anwendungs­ bereich geeignet sind.

Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörigen Einrichtung be­ steht darin, hochwertiges Strahlmittel durch Veränderung der bekannten geometrischen Formen und damit im Sinne einer gezielten Verbesserung seiner technologischen Eigen­ schaften innerhalb eines Bearbeitungszyklusses in einer geeigneten Einrichtung so vorzu­ behandeln, daß ein Kornmaterial mit hohem Gleichmäßigkeitsgrad zur Verfügung steht, welches bei der nachfolgenden Anwendung einerseits die optimale Ausnutzung der im Strahl enthaltenen kinetischen Energie gewährleistet, ohne andererseits die zu strahlenden Oberflächen zu beschädigen, gar zu zerstören oder etwa auch selbst als Verunreinigung zurückzubleiben. Die technische Aufgabenstellung der Einrichtung beinhaltet weiterhin, das behandelte Strahlmittel nach beendetem Arbeitsdurchlauf ohne Sumpfbildung und im we­ sentlichen rückstandsfrei aus der Einrichtung entnehmen zu können.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst ein hochver­ schleißfestes und damit kornaufspaltungsstabiles Stahldrahtkorn in einer Sonderstrahlan­ lage durch herkömmliches Prallen auf verschleißfeste Platten eine Arrondierung und da­ mit eine entsprechende Vorbehandlung erfährt. Dazu wird die Schleuderstrahlrichtung des Kornaustrages so eingestellt, daß das Strahlbild des aufgeschleuderten Neukorns, ohne durch die Schleuderauskleidung abgelenkt zu werden, möglichst nahe der Schleuderan­ schraubfläche positioniert ist und damit gleichzeitig ein bestimmter Abprallwinkel erzeugt wird. Dieser vorbestimmte Abprallwinkel bewirkt, daß innerhalb des Bearbeitungszyklusses infolge einer in Strahlrichtung geeigneten Anordnung der Strahlkammerwände zueinander eine Mehrfachablenkung des zu behandelnden Strahlmittels über die verschleißfesten Prall­ flächen und damit eine vollständige Abrundung der scharfkantigen Konfiguration am Korn selbst ohne nennenswerten Materialverlust erzielt wird. Der chargenweise ablaufen gelas­ sene Behandlungszyklus, innerhalb welchem gleichzeitig eine ständige Umwälzung von sich teilweise abgelagerten, passivem Drahtkorn vorgenommen wird, vollzieht sich dabei gegenüber den bisher bekannten Verfahren in einem deutlich kürzeren Zeitraum. Im An­ schluß daran erfolgt nunmehr die im wesentlichen sumpfbildungsfreie Entnahme des arron­ dierten Drahtkornes zur weiteren Deponierung. Dadurch wird außerdem eine exakte Sepa­ rierung des bereits behandelten Kornmaterials, insbesondere bei Chargenwechsel, gewähr­ leistet.

Für das Arrondieren des Strahlmittels hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mit der Mehrfachablenkung des aufgeschleuderten Neukorns eine mindestens dreifache Beauf­ schlagung innerhalb eines Behandlungszyklusses in der Strahlkammer angesteuert wird. Darüberhinaus ist die Aufprallenergie des aufgeschleuderten Neukorns in Abhängigkeit vom eingesetzten Ausgangsmaterial entsprechend seiner Materialbeschaffenheit wahl­ weise innerhalb eines Minimum-/Maximumbereiches stufenlos regelbar.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesent­ lichen aus einer mit Prallplatten verschleißfest ausgekleideten Strahlkammer, die an ihrer senkrechten Rückwand eine außerhalb angeordnete, motorisch angetriebene Schleuder­ vorrichtung aufweist und gleichzeitig mit einem Becherwerksschacht mit Entnahmeweiche verbunden ist. Der untere Teil des Becherwerksschachtes mit Entnahmeweiche, der Becherwerksfuß, enthält eine nach dem Injektorprinzip arbeitende Absaugung mit Boden­ klappe zur Rückführung abgelagerten, passiven Drahtkorns in den Behandlungszyklus, die jedoch auch durch andere analoge Umwälzeinrichtungen gebildet sein kann.

Die Anordnung der in Strahlrichtung mit den verschleißfesten Prallplatten ausgekleideten Wandungen der Strahlkammer ist dabei so vorgesehen, daß sich diese Wandungen im Verlauf des Uhrzeigersinnes, beginnend am Becherwerksfuß, in verschiedenen definierten Winkeln zueinander befinden, welche einem Verhältnis von 1,6 : 1:1,3 : 1 entsprechen. Als vorteilhaft hat sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der dazugehörigen Ein­ richtung erwiesen, daß bei vertretbarem Aufwand neben einer gleichzeitigen Gebrauchs­ werterhöhung ein arrondiertes Strahlmittel hohen Gleichmäßigkeitsgrades erhalten werden kann, welches bei seiner Anwendung eine kostensparende Arbeitsweise sowie eine ratio­ nelle Energieausnutzung gewährleistet und in Abhängigkeit von den zu strahlenden Pro­ dukten eine breite Einsatzmöglichkeit gestattet.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und anhand von Zeich­ nungen näher erläutert. In diesen zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 die dazugehörige Strahlkammer.

Mit Fig. 1 ist eine Einrichtung ersichtlich, die eine Sonderstrahlanlage zum Arrondieren von Drahtkorn darstellt. Als erfindungsrelevante Bestandteile enthält sie zunächst eine Strahl­ kammer 1 mit einer motorisch angetriebenen Schleudervorrichtung 2. Die Strahlkammer 1 ist gleichzeitig mit einem Becherwerksschacht mit Entnahmeweiche 3 verbunden, der an seinem unteren Teil, dem Becherwerksfuß, eine Absaugung mit Bodenklappe 4 zur Um­ wälzung von passivem Drahtkornmaterial besitzt.

Nach Fig. 2 enthält die Strahlkammer 1 im wesentlichen verschleißfeste Hartgußplatten 6 und gehärtete Schleißbleche 7 sowie eine Schleuderanschraubfläche 5. Die verschleißfe­ sten Hartgußplatten 6 und die gehärteten Schleißbleche 7 sind in Strahlrichtung an den Innenseiten der Wandungen 8 der Strahlkammer 1 angeordnet. Die Wandungen 8 der Strahlkammer 1 sind dabei in den vorbestimmt definierten Winkeln A, B, C und D zuein­ ander angeordnet, wobei beginnend von der Unterkante der Schleuderanschraubfläche 5 im Verlauf des Uhrzeigersinnes der Winkel A = 144°, der Winkel B = 90°, der Winkel C = 117° und der Winkel D = 90° beträgt, sodaß sich ein Verhältnis von 1,6 : 1:1,3 : 1 ergibt.

Die Arbeitsweise der zur Durchführung des Verfahrens zum Arrondieren von Drahtkorn vorgesehenen Einrichtung ist folgende:
In einer nicht näher dargestellten Sonderstrahlanlage des Typs SAX 400 werden 400 kg Drahtkorn in Gestalt von scharfkantig gehackten Runddrahtstücken der Schleudervorrich­ tung 2 zugeführt. Entsprechend der Materialbeschaffenheit des zu behandelnden Draht­ kornes wird die Drehzahlregelung des Schaufelrades der Schleudervorrichtung 2 und damit die kinetische Aufprallenergie dem Ausgangsmaterial angepaßt.

So ist es möglich, sowohl weichere als auch härtere Drahtkornmaterialien optimal zu arrondieren. In dem hier beschriebenen Falle beträgt die Abwurfgeschwindigkeit des zu behandelnden Drahtkornes von dem Schaufelrad der Schleudervorrichtung 2 etwa 80 m/s. Sämtliche Teile, die mit dem scharfkantigen Kornmaterial korrespondieren, bestehen aus Hartgußmaterial und gehärtetem Blech und weisen eine gute Verschleißfestigkeit auf. Das Drahtkornmaterial wird somit als Schleuderstrahl nahe der Schleuderanschraubfläche 5 in der Strahlkammer 1 zunächst zwischen den Winkeln B und C auf eine der verschleißfesten Hartgußplatten 6 plaziert. Infolge der Anordnung der Wandungen 8 der Strahlkammer 1 wird ein Abprallwinkel erzeugt, der bewirkt, daß das zu behandelnde Strahlmittel eine min­ destens dreifache Ablenkung erfährt, indem nach der Beaufschlagung der verschleißfesten Hartgußplatte 6 zwischen den Winkeln B und C nunmehr diejenige zwischen den Winkeln C und D und nachfolgend die gehärteten Schleißbleche 7 zwischen den Winkeln D und A bestrahlt werden.

Der durchgeführte Arrondierungsprozeß innerhalb eines Behandlungszyklusses ist bereits nach einem Zeitraum von 180 min abgeschlossen.

Die Strahlkammer 1 besteht dazu aus einem Gehäuse, welches in Strahlrichtung durch die Wandungen 8 mit den aufgesetzten verschleißfesten Hartgußplatten 6 und den 8 mm dicken und gehärteten Schleißblechen 7 gebildet wird.

Neben einer lärmdämmenden, verschleißfesten Gummilage zwischen den Wandungen 8 und den verschleißfesten Hartgußplatten 6 ist weiterhin ein Zwischenraum vorhanden, der eingedrungenes beruhigtes Korn wieder vollständig abfließen läßt. Der Becherwerksfuß des Becherwerksschachtes mit Entnahmeweiche 3 ist im Innenraum trichterförmig auf­ gebaut und der verbleibende horizontale Bodenteil kann zum vollständigen Entleeren bei Chargenwechsel aufgeklappt werden. An der tiefsten Stelle des Becherwerksschachtes mit Entnahmeweiche 3 verhindert eine Absaugung mit Bodenklappe 4, die nach dem Injek­ torprinzip arbeitet, jedoch auch als analoge Umwälzvorrichtung ausgebildet sein kann, Dauerablagerungen von Kornmaterial im Sinne einer vermiedenen Sumpfbildung.

Bezugszeichenliste

1 Strahlkammer
2 Schleudervorrichtung
3 Becherwerksschacht mit Entnahmeweiche
4 Absaugung mit Bodenklappe
5 Schleuderanschraubfläche
6 verschleißfeste Hartgußplatten
7 gehärtete Schleißbleche
8 Wandungen
A, B, C, D Winkel

Claims (5)

1. Verfahren zum Arrondieren von Drahtkorn durch Aufschleudern von scharfkantig gehack­ ten Runddrahtstücken auf gehärtete Aufprallflächen, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlbild des Kornaustrages nahe der Schleuderanschraubfläche so eingestellt und da­ mit ein Abprallwinkel erzeugt wird, daß dem aufgeschleuderten Neukorn in der Strahl­ kammer nachfolgend eine Mehrfachablenkung über die verschleißfesten Prallflächen verliehen und dadurch die scharfkantige Konfiguration bereits innerhalb eines verhältnis­ mäßig kurzen Zeitraumes bei gleichzeitig ständiger Umwälzung passiven Kornmaterials während eines chargenweise ablaufen gelassenen Behandlungszyklusses vollständig abgerundet und im Anschluß daran das arrondierte Drahtkorn sumpfbildungsfrei ent­ nommen und deponiert wird.

2. Verfahren zum Arrondieren von Drahtkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Mehrfachablenkung des aufgeschleuderten Neukorns über die verschleiß­ festen Prallflächen das zu behandelnde Drahtkorn eine mindestens dreifache Beauf­ schlagung erfährt und nach erfolgter Behandlung, insbesondere bei Chargenwechsel eine exakte Separierung des Kornmaterials vorgenommen wird.

3. Verfahren zum Arrondieren von Drahtkorn nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufprallenergie des aufgeschleuderten Neukorns zwischen einem Minimum und einem Maximum stufenlos in Abhängigkeit vom eingesetzten Ausgangs­ material entsprechend der Materialbeschaffenheit geregelt wird.

4. Einrichtung zum Arrondieren von Drahtkorn zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 durch Aufschleudern von scharfkantig gehackten Runddrahtstücken auf gehärtete Aufprallflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einer Strahlkammer (1) mit einer an einer Schleuderanschraubfläche (5) angeordneten Schleudervorrichtung (2) besteht sowie einen Becherwerksschacht mit Entnahme­ weiche (3) und eine am Becherwerksfuß befindliche Absaugung mit Bodenklappe (4) aufweist und die Strahlkammer (1) in Abwurfrichtung des Neukorns von mit verschleiß­ festen Hartgußplatten (6) und gehärteten Schleißblechen (7) ausgekleideten Wandun­ gen (8) begrenzt ist, die in unterschiedlich definierten Winkeln (A, B, C, D) zueinander angeordnet sind.

5. Einrichtung zum Arrondieren von Drahtkorn nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unterschiedlich definierten Winkel (A, B, C, D) der mit den verschleißfesten Hartgußplatten (6) und den gehärteten Schleiß­ blechen (7) ausgekleideten Wandungen (8) der Strahlkammer (1) zueinander in einem Verhältnis etwa wie 1,6 : 1:1,3 : 1 befinden.