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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kennzeichnung eines
heißen
metallischen Werkstücks
und insbesondere eines in einem Gießverfahren hergestellten, mechanischen
Bauteils, um das Werkstück
im Laufe der verschiedenen Schritte seiner Herstellung zu identifizieren.
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Die
Kennzeichnung von Werkstücken,
die in einem Gießverfahren
hergestellt wurden, ist von Bedeutung, weil unter anderem die Rückverfolgung
der Werkstücke,
die statistische Überwachung
ihres Herstellungsverfahrens und Korrelationsanalysen gewährleistet
sein müssen.
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Die
Kennzeichnung von heißen
metallischen Gegenständen
erfolgte bis heute sowohl im Hinblick auf die Verfahren als auch
die Zusammensetzungen zur Kennzeichnung in unterschiedlicher Weise;
dies ist in der Druckschrift FR-A-2 308 999 zusammengefasst worden.
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Die
Lehre des Standes der Technik bezieht sich auf die Kennzeichnung
von Stahl, beispielsweise in Form von Rohbrammen oder heißen Platten, oder
auch von Eisen, insbesondere eisernen Gussformen (Kokillen) und
heißen
Formplatten.
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Die
Anmelderin hat sich die Aufgabe der Kennzeichnung von heißen Werkstücken aus
Aluminium mit alphanumerischen Zeichen gestellt, genauer die Kennzeichnung
von gegossenen heißen
Werkstücken
aus Aluminium, die eine Temperatur über 150°C aufweisen,.
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Man
ist von der Kennzeichnung im heißen Zustand mit Hilfe von Lasern
abgekommen, insbesondere wegen der zu hohen Investitions kosten,
der heiklen Durchführungsbedingungen
und den zu großen
Zykluszeiten.
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Die
Technik der Markierung mit Druckrädern (Moletten) wurde aufgegeben,
da die Gefahr groß ist, dass
an dem heißen,
zu markierenden Werkstück, dessen
Struktur noch nicht vollständig
verfestigt ist, Verformungen oder Risse auftreten.
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Es
wurde auch eine Heißkennzeichnung durch
Einschlagen vom Typ Gravur mit Hilfe eines herkömmlichen Schlagsystems, das
mit einem Kopf ausgestattet ist, der in einer Spitze endet, in Betracht gezogen,
wobei zwischen der Spitze und dem zu kennzeichnenden Werkstück zunächst eine
dünne Metallfolie
angebracht wird. Diese Versuche führten jedoch nicht zu zufrieden
stellenden Ergebnissen, da die Folie ganz oder teilweise anklebt.
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Das
Phänomen
des Anklebens tritt schon an dem oder den ersten markierten Zeichen
oder nach einigen vollständigen
Serien auf. Dieses Problem macht das Kennzeichnungsverfahren nur
schwierig industrialisierbar oder sogar unverwertbar.
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Die
Anmelderin hat völlig überraschend
festgestellt, dass den oben angegeben Schwierigkeiten abgeholfen
und eine verlässliche
Kennzeichnung realisiert werden kann, indem auf dem Werkstück vor seiner
Kennzeichnung eine Schlichte aufgebracht wird.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf dieser überraschenden Feststellung.
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Bei
der Aluminiumgießerei,
beispielsweise beim Gießen
von Aluminium unter Schwerkraft, werden Schlichten für eine ganz
andere Anwendung eingesetzt, meistens um die Metallelemente der
Form aus Stahl vor Korrosion durch das gegossene Aluminium zu schützen oder
auch um das Entformen zu erleichtern. In der Regel können auch
die Abziehöffnungen
mit der Schlichte versehen werden, die mit dem Metall in Kontakt
kommen, um die Oberflächen zu
schützen
und sie so glatt wie möglich
zu halten, um den Oberflächenzustand
des Werkstücks
sicherzustellen und das Fließen
des Metalls in der Füllphase
nicht zu stören.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Kennzeichnung
eines heißen
metallischen Werkstücks,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:
- (i) zunächst
Abscheiden einer Schlichte auf dem Werkstück, dann
- (ii) Kennzeichnen des Werkstücks.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist unter anderem deshalb interessant, weil die Kennzeichnung der
gegossenen heißen
Werkstücke
aus Aluminium möglichst
nahe an der Form erfolgen kann, d.h. an der Stelle der eigentlichen
Herstellung der Werkstücke,
wodurch jegliches Risiko eines manuellen Eingreifens des Personals
vermieden werden kann. Es ist daher in Zukunft möglich, die Toleranzen an den
Werkstücken
zu kontrollieren und den Einfluss der wesentlichsten Parameter verschiedener
besonders schwieriger Herstellungsverfahren zu bestimmen, wie beispielsweise
bei der Herstellung von Zylinderköpfen.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind zu verstehen:
- – unter
einem 'heißen Werkstück' ein Werkstück mit einer
Temperatur von 200 bis 450°C;
- – unter
einer 'Schlichte' ein Produkt, das
im Bereich des Formens in Kokillen unter Schwerkraft oder auch beim
Gießen
unter Druck und dergleichen bekannt ist. Beispiele für Schlichten
sind in den Berichten angegeben, die beispielsweise vom Centre Technique
des Industries de Fonderie herausgegeben werden. Diese Produkte
können insbesondere
in Form von wässrigen
oder öligen Zusammensetzungen
oder auch in Form von Öl-in-Wasser-Emulsionen
oder schließlich
auch in Form von trockenen Produkten vorliegen, die in Wasser oder
einem anderen Lösungsmittel
verdünnt
werden müssen.
Es ist offensichtlich, dass aus Sicherheitsgründen in Abhängigkeit von den Temperaturen
der Formen und den Umgebungsbedingungen die Selbstentzündungstemperaturen
dieser Produkte berücksichtigt
werden müssen.
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Das
Kennzeichnungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird vorteilhaft an einem Werkstück aus Aluminium ausgeführt.
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Die
auf dem heißen
Werkstück
aus Aluminium abgeschiedene Schlichte besitzt vorzugsweise eine
vorgegebene Zusammensetzung auf der Basis oder abgeleitet von mindestens
einem natürlichen und/oder
synthetischen Öl
und/oder natürlichen und/oder
synthetischen Wachs und enthält
gegebenenfalls einen festen Füllstoff.
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Beispiele
für Schlichten,
die von natürlichen Ölen abgeleitet
sind und die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können,
sind etwa Gemische vom Typ der Gemische von gesättigten und ungesättigten
Fettsäuren,
wie beispielsweise das Gemisch von gesättigten C8-18-Fettsäuren und ungesättigten
C18-Fettsäuren.
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Ein
solches Gemisch, das beispielsweise durch Destillation von Fettsäuren aus
Kopra hergestellt wird, ist von der Firma AMPERE INDUSTRIE unter
der Handelsbezeichnung Moulnet im Handel erhältlich.
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In
gleicher Weise können
vorteilhaft als Beispiele für
Schlichten auf der Basis von Ölen
und einem synthetischen Wachs, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können,
die Gemische vom Typ der Gemische von Paraffinölen und einem synthetischen
Wachs angegeben werden.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendbare Schlichte vorteilhaft ein Gemisch vom Typ der Gemische
von Paraffinölen
und einem synthetischen Wachs ggf. in Kombination mit einem festen
Füllstoff umfasst,
wenn die Temperatur des Werkstücks
aus Aluminium über
150°C liegt.
Als Beispiel für
einen festen Füllstoff
kann ein Gemisch aus Graphit und Aluminium angegeben werden.
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Wenn
ein fester Füllstoff
enthalten ist, liegt er in Form von Pulver in Suspension in den
Gemischen vom Typ der Gemische aus Paraffinölen und einem synthetischen
Wachs in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise 6 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vor. Ein Beispiel
für eine
solche Zusammensetzung ist das Produkt, das von der Firma AMPERE
INDUSTRIE unter der Handelsbezeichnung Antietam PW angeboten wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist ferner die folgenden zusätzlichen
und/oder alternativen Charakteristika auf:
- – Die Zusammensetzung
für die
Kennzeichnung kann durch Zerstäuben
oder Abscheiden mit einem automatischen oder manuellen System aufgetragen
werden, vorzugsweise mit Hil fe eines durch Fließen erzeugten Schleiers. Durch
diese bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Schlichte auf dem heißen
Werkstück
aus Aluminium gleichförmig
und in einer ausreichenden Menge verteilt.
Zur Kennzeichnung
mit alphanumerischen Zeichen in einem Bereich von 60 × 6 mm liegt
die Menge der verwendeten Schlichte ganz allgemein in der Größenordnung
von 0, 5 bis 10 g.
- – Der
Kennzeichnungsschritt wird durch Gravur mit einem Schlagsystem durchgeführt, wodurch Automatisierung
und Durchführung
einfacher werden.
- – Das
Schlagsystem ist vorteilhaft ein Mikrosystem mit einem Markierungskopf
und einem elektromagnetisch gesteuerten Stichel. Auf diese Weise
wird durch einen größeren Bewegungsraum der
Raum zwischen dem Markierungskopf und dem heißen Werkstück erhöht, sodass die Strahlung des
heißen
Werkstücks
auf den Stichel minimiert wird.
- – Der
Markierungskopf wird vorzugsweise belüftet.
- – Der
Stichel befindet sich in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene.
- – Das
Gravursystem ist vorzugsweise mit einem Computernetzwerk verbunden,
wodurch das Werkstück
aus Aluminium ständig
verfolgbar ist und Korrelationsanalysen zwischen den Ergebnissen
hinsichtlich der Qualität
und den Prozessparametern durchgeführt werden können.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden noch genauer anhand des
nachstehenden Beispiels beschrieben, das zur reinen Erläuterung
dient und nicht einschränkend
zu verstehen ist.
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Herstellungsbeispiel
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Kennzeichnung
eines Werkstücks
aus Aluminium bei 400°C.
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Die
Abmessungen des Werkstücks
sind: 150 × 100 × 10 mm.
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Der
Text für
die Kennzeichnung ist wie folgt: 11 alphanumerische Zeichen, die
in zwei Zeilen angeordnet sind, wobei die Höhe der Zeichen 6 mm beträgt.
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Die
Kennzeichnung des Werkstücks
wird am Auslass der Form durchgeführt, wobei die gesamten alphanumerischen
Zeichen mit einem elektromagnetischen Mikroschlagsystem eingraviert
werden, das von der Firma TECHNIFOR unter der Handelsbezeichnung
CN210Sm im Handel ist, wobei die Kennzeichnung in getrennten Punkten
erfolgt.
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Der
Markierungskopf ist doppelwandig ausgeführt, wobei zwischen den beiden
Wänden
Luft zirkuliert.
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Für eine Markierung
in einem Bereich von 60 × 6
mm werden 5 g Schlichte auf Fettbasis abgeschieden, die unter der
Handelsbezeichnung Antietam PW von der Firma AMPERE INDUSTRIES im Handel
angeboten wird.
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Das
heiße
Werkstück
ist vertikal angeordnet, während
das Produkt abgeschieden wird, um auf dem Werkstück durch Fließen einen
Schleier zu bilden.
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Die
Schlichte schmilzt und verteilt sich auf der zu markierenden Oberfläche. Die
Kennzeichnung erfolgt nach Schmelzen der Öle und Wachse.
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Die
Zeit für
die Kennzeichnung mit den 11 Zeichen von 6 mm Höhe beträgt etwa 12 sec.
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Der
Arbeitstakt ist ein Werkstück
pro Minute.
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Ergebnisse
und Vorteile:
- – Es ist kein Kleben der Stichelspitze
auf dem Werkstück
zu beobachten.
- – Auch
nach 4 bis 5 sec (Zeit für
die Verdampfung des Produkts) sind die Ergebnisse hinsichtlich der Kennzeichnung
zufriedenstellend.
- – Mit
einem solchen System können
Striche in einer ausreichenden Tiefe erhalten werden, sodass die
Kennzeichnung nach Strahlen mit einem Strahlmittel lesbar bleibt,
wobei mit einem solchen Arbeitsgang alle Rückstände von dem Werkstück entfernt
werden können.
- – Da
das Werkstück
sofort am Auslass der Form markiert wird, erhält man eine vorübergehende Erkennung
des Werkstücks,
wodurch es in allen Schritten seiner Herstellung verfolgbar ist.
Das Datensystem nimmt alle Parameter des Herstellungsverfahrens
für das
Werkstück
auf und es ist daher möglich,
die Parameter, die die erhaltenen Ergebnisse beeinflussen, zu erkennen
und zu überwachen.