EP0438031B1 - Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen auf Gebilden und nach diesem Verfahren hergestellte Gebilde - Google Patents

Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen auf Gebilden und nach diesem Verfahren hergestellte Gebilde Download PDF

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EP0438031B1
EP0438031B1 EP90810975A EP90810975A EP0438031B1 EP 0438031 B1 EP0438031 B1 EP 0438031B1 EP 90810975 A EP90810975 A EP 90810975A EP 90810975 A EP90810975 A EP 90810975A EP 0438031 B1 EP0438031 B1 EP 0438031B1
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EP
European Patent Office
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knurling
indentations
grooves
grinding
produced
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EP90810975A
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EP0438031A1 (de
Inventor
Hans-Jürgen Laube
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H J L Projects and Developments Ltd
Original Assignee
H J L Projects and Developments Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H8/00—Rolling metal of indefinite length in repetitive shapes specially designed for the manufacture of particular objects, e.g. checkered sheets
    • B21H8/005—Embossing sheets or rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B24B19/028—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for microgrooves or oil spots

Definitions

  • the present invention relates to a method for processing surfaces of structures such as sheets, plates and the like, in which the surface is prepared by grinding or brushing for subsequent coating, oxidation or gluing, and a structure produced therewith in accordance with the preambles of claims 12 and 13.
  • surfaces are treated by applying a protective layer, for example in the form of lacquer as paint.
  • a protective layer for example in the form of lacquer as paint.
  • the properties of surfaces can also be changed by applying a coating of a different metal, protected against corrosion.
  • the surface is contaminated as a result of the inherent peculiarities of the production, for example in the case of metal sheets, with a fat-containing layer which was applied during the rolling process.
  • This layer subsequently prevents perfect adhesion of paints as well as artificial oxidation, whether in the air or in a plunge pool with a reaction liquid.
  • these so-called rolling greases are removed by means of solvents in order to achieve better adhesion.
  • a roughening of a surface has also already been proposed by the method according to GB-A-495 421.
  • a harder fabric is pressed in and then removed again. This also inevitably creates harmful hardening of the surface.
  • the object of the invention is to provide a method for processing the surface of structures, such as solid plates and sheets and the like, by means of which the surface forms an excellent base for subsequent coating operations without notable hardening. Another task is to create a structure that meets these requirements.
  • impressions 5 have approximately the same size and thus the same depth and they dominate the appearance of the surface and give it a more regular structure; in the case of thin sheets, they have a depth which is equal to or less than the average depth of the grooves 1 and 3. With thicker structures, the depth of penetration can exceed the average depth of the grooves.
  • the grooves 1,3 run at an angle of 90 °; they can also be generated in an angular range of 90 ° ⁇ 45 °.
  • the impressions 5 shown in FIG. 2 have been applied deeper than necessary for better visibility.
  • a plurality of knurled rollers arranged in series with the same or different tip design and arrangement are used, thus achieving a surface-covering treatment of the surface.
  • the knurled tips can also be conical instead of pyramid-shaped.
  • FIG. 3 which has been recorded in abbreviated form with a "Perthometer” roughness measuring device from Feinprüf GmbH, D-3400 Göttingen, and represents a tactile section of the surface in which the roughness depths due to the crosswise grinding process can be seen, the structure of the Surface can be read out.
  • the surface of the sheet is divided into a multiplicity of intersecting mountains 2 and valleys 4 by the cross grinding.
  • the surface provided with a cross-cut was subsequently machined with a knurling tool of the type mentioned above.
  • This machining process allows the tips to have a precisely adjustable roughness depth d without the base material being significantly hardened by the impressions of the tips of the knurling tool.
  • the larger differences between the mountains 2 and valleys 4 result in a large surface on the flanks, which thereby enables excellent adhesion of paints or oxidation. This is particularly so because the minimum width of the valleys 4 in the resulting gaps is large enough for the coating material or oxidizing agent to enter safely to guarantee.
  • the formation of undesired caverns is excluded.
  • the pitch can be chosen between 0.2 and 04 mm.
  • several knurled passes can of course also be carried out or several knurled rollers with identical or different tips and penetration depths can be guided in a row. This enables an optimized structure of surface enlargement.
  • the tips are preferably displaced both transversely and lengthwise, so that a regular image is again formed.
  • the impressions mutually influence one another and the displaced material can also escape into the impressions previously generated.
  • the depth of penetration of the knurled tips into the material surface corresponds to the mean depth of the grooves 1.3; it can also be somewhat smaller or larger and depends on the material, its thickness and the surface and the type of coating.
  • the flat area at the bottom of the impressions 5 results from the slight flattening of the knurled tips in order to minimize their wear. The flat areas are only visible because of the 100x magnification.
  • metal surfaces be prepared for coating in this way.
  • plastic plates or plastic surfaces of plates to which, for example, a metal layer or a metal coating is to be applied with good adhesion can be advantageous. If the requirements for the liability of the coating are less stringent, grinding can also be replaced by a brushing process.
  • a 0.7 mm thin, smooth sheet 9 made of oxygen-free roofing copper is longitudinally sanded in two passes with a sanding belt from SIA AG, 8500 Fettfeld, Switzerland, type 1920, SIARAL F, corundum paper on linen, grain size 80.
  • the speed of the sanding belt compared to the copper sheet at a surface pressure of approx. 0.7 bar is 30 m / s.
  • the maximum depth of the grooves is 0.3 mm.
  • the ends of the tips 11 can be flattened (cf. impressions in FIG. 4).
  • the tips 11 therefore penetrate mainly into the groove flanks and not into the lower-lying sheet metal area, which has been left untouched by the grinding process, and break up the flanks of the mountains 2 that were previously smoothed by partial melting due to the resulting pushing forces, so that microscopic gaps at the impressions arise, the width of which is of the order of a few hundredths of a millimeter.
  • the knurled roller 7 is displaced such that the tips 11 are placed and pressed in between the already existing impressions 5 in both the transverse and longitudinal directions.
  • the arrangement of the tips 11 on the surface of the roller 7 can be selected such that the center thereof approximately with the intersection in a first group A1, A2, A3 of equidistant parallel lines with the same or different equidistant distances at an angle delta of 90 ° ⁇ 45 ° parallel straight lines of a second group B1, B2, B3, .. coincide and the equidistances of this straight line correspond to approximately one to five times the dimension of the impressions 5 taken in the longitudinal direction.
  • a sheet 9 prepared in this way, which is coated with a protective lacquer, ensures a surprisingly better adhesion of the layer compared to conventional surface processing, which withstands high mechanical stresses and weather influences.
  • a roller with a smooth jacket can also be used.
  • a sheet metal or the like covered with points is placed around the jacket of the roller and connected to it. The connection can be made in such a way that a new sheet is drawn on when the knurled tips wear out.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
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  • Printing Plates And Materials Therefor (AREA)

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen von Gebilden, wie Blechen, Platten und dergl., bei dem durch Schleifen oder Bürsten die Oberfläche für eine nachfolgende Beschichtung, Oxidation oder eine Verklebung vorbereitet wird, sowie ein damit hergestelltes Gebilde gemäss den Oberbegriffen der Patentansprüche 12 und 13.
  • Zum Schutz vor Korrosion oder lediglich zur Farbgebung behandelt man Oberflächen durch den Auftrag einer Schutzschicht, z.B. in Form von Lack als Farbe. Es besteht auch die Möglichkeit, die Oberfläche künstlich zu oxydieren, was insbesondere bei Aluminiumblechen sehr häufig gemacht wird. Im weiteren können Oberflächen auch durch Aufbringen eines Überzuges aus einem anderen Metall vor Korrosion geschützt in den Eigenschaften verändert werden.
    In den meisten Fällen ist die Oberfläche als Folge der der Herstellung innewohnenden Eigenheiten verunreinigt, z.B. bei Blechen, mit einer fetthaltigen Schicht überzogen, welche beim Walzvorgang aufgebracht worden ist. Diese Schicht verhindert im nachherein eine einwandfreie Haftung von Lacken sowie eine künstliche Oxydation, sei es an der Luft oder in einem Tauchbecken mit einer Reaktionsflüssigkeit.
    Ueblicherweise werden zwecks Erzielung besserer Haftung diese sogenannten Walzfette mittels Lösungsmitteln entfernt. Die Entsorgung einerseits der flüchtigen Anteile der Lösungsmittel und andererseits der mit den Fettstoffen belasteten flüssigen Abfälle der Lösungsmittel wird immer schwieriger und kostspieliger.
    Eine weitere Möglichkeit der Bildung eines guten Haftgrundes ist das Aufrauhen durch Strahlen, z.B. mit Sand, Glasbruch oder Stahlteilchen usw. Bei dicken Blechen kann die Oberfläche auf diese Weise einerseits vom Fett gereinigt und andererseits mit einer entsprechenden Rauhigkeit für die Aufnahme des Lackes bearbeitet werden. Bei Blechen, die dünner sind als ca. 2 mm, kann wohl die Oberfläche in der besagten Art behandelt werden, jedoch entstehen durch den notwendigerweise intensiven Beschuss mit Strahlgut Verdichtungen des Materials, die zu Verbeulungen des Bleches und zu Oberflächenverhärtungen führen. Dies ist einerseits aus ästhetischen Gründen unerwünscht und andererseits können derartige Verdichtungen zu unkontrollierbaren Aenderungen der Eigenschaften in der Weiterverarbeitung des Bleches führen. Insbesondere bei Blechen, die nach dem Strahlen Abkant- oder Faltoperationen unterworfen werden, können Risse oder Materialbrüche auftreten.
    Es ist bereits auch bereits bekannt, die Oberfläche von Blechen durch Längsschleifen oder durch Kreuzschleifen oder auch durch eine Bürsten- operation aufzurauhen und damit gleichzeitig Fettpartikel zu entfernen. Auf diese Weise kann bereits eine Oberflächenbeschaffenheit erreicht werden, welche eine relativ gute Haftfähigkeit aufweist und gegenüber glatten Blechen eine Oberflächenvergrösserung mit sich bringt, die eine Materialoxydation auf natürlichem Wege oder mit einem künstlichem Verfahren ermöglicht.
  • Unterwirft man dünne Bleche einer der genannten mechanischen Vorbehandlungen, ohne deren Material an der Oberfläche zu verdichten, um dadurch Verspannungen nach sich ziehende Verbeulungen oder Verwerfungen auszuschliessen, so vermag ein derartiges Vorgehen mit den nachher aufgebrachten Lack- oder gar Oxydationsschichten, insbesondere in Kant- oder Faltbereichen, keine genügende Haftung zu verleihen.
  • Aus der US-A-2 907 151 ist es bekannt, die Materialoberfläche mittels rotierender Bürsten zu säubern, gegebenenfalls unter Beifügung (Aufstreuen) von Abrasivkörpern und einer Verstreckung des Materials unter wellenförmiger Durchleitung durch aufeinanderfolgende Walzenpaare.
    Diese Arbeitsweise erweist sich nicht nur als aufwendig, sondern in einer Reihe von Anwendungsbereichen als nicht durchführbar. Ausserdem kann eine Verdichtung der Materialoberfläche durch die einen Druck ausübenden Streckwalzen nicht vermieden werden.
  • Dasselbe trifft für das Verfahren nach der US-A-3 082 517 zu, bei dem die zwischen zwei Blechen eingestreuten Abrasivpartikel mittels auf die Blechoberflächen einwirkender Walzkräfte eingespannt werden.
  • Ein Rauhen einer Oberfläche ist auch schon durch das Verfahren nach der GB-A-495 421 vorgeschlagen worden. Zwecks Erzeugung von Vertiefungen in weichen, glatten Aluminiumblechen wird ein aufgelegtes härteres Gewebe eingedrückt und danach wieder entfernt. Auch dadurch entstehen unvermeidlich schädliche Verhärtungen der Oberfläche.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Bearbeitung der Oberfläche von Gebilden, wie massive Platten sowie Blechen und dgl., durch welches die Oberfläche ohne nennenswerte Verhärtungen einen ausgezeichneten Haftgrund für nachfolgende Beschichtungsoperationen bildet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein diese Forderungen erfüllendes Gebilde zu schaffen.
  • Nach der Erfindung wird dies gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1,12 und 13 erreicht.
  • Mit dem angegebenen Verfahren gelingt es überraschenderweise, mit dem auf den Bürsten - oder Schleifvorgang folgenden Rändelvorgang die Oberflächenstruktur optimal für die Beschichtung, Oxydation oder eine Verklebung vorzubereiten, ohne dass bei dünnen Blechen eine nachteilige Erhärtung durch Verdichtung der Oberfläche und eine daraus resultierende Verbeulung der Bleche erfolgt.
    Es werden die beim Schleifen oder Bürsten zwischen den Riefen entstandenen Erhöhungen (Berge) durch das Rändelwerkzeug ausgeglichen, so dass auch sehr dünne Beschichtungen aufgebracht werden können, die nicht von Schleifkanten durchbrochen und Angriffspunkt für Korrosion bilden können. Das von den Spitzen des Rändelwerkzeuges verdrängte Material wird dank dem Vorliegen feiner Riefen nicht in das Basisblech hineingedrückt, sondern bringt die Riefen zum seitlichen Ausweichen, so dass auch das Basismaterial keiner Verdichtung und damit keiner Erhärtung unterworfen wird. Die beim Schleif- oder Bürstenvorgang durch das teilweise Aufschmelzen des Materials an der Oberfläche der Riefen entstandene geglättete Oberfläche wird durch die im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Bleches verlaufenden Schiebekräfte der Rändelwerkzeugspitzen wieder aufgebrochen, so dass feine Spalten und Falten entstehen, in die das Beschichtungsmaterial oder das Oxidationsmedium eindringen und dort verankert werden kann.
    Werden mehrere Rändelvorgänge nacheinander durchgeführt, bei denen die Spitzen des Rändelwerkzeuges jeweils seitlich und in Längsrichtung versetzt in die Materialoberfläche einwirken, so wird ein Teil des von den Rändelspitzen verdrängten Materiales auch in die von den vorangehenden Rändelspitzen erzeugten Vertiefungen verdrängt, was zu einer Vergrösserung der Spalten führt.
    Bei Kleinen Abständen der Eindrücke verstärkt sich die Wirkung des Aufbrechens der Eindrückflächen, weil das bei einem nachfolgenden, eng benachbarten Eindruck verdrängte Material die Flächen der schon vorhandenen Eindrücke weiter deformiert, so dass sich die Spalten vergrössern.
    Die beim Schleifen oder Bürsten entstehenden Oberflächenaufrauhungen werden von den Rändelspitzen nicht geglättet, sondern bleiben in den Rändelspitzenkratern erhalten.
    Ein weiterer Vorteil der auf den Bürst- oder Schleifvorgang folgenden Rändelung besteht darin, dass die beim Bürsten oder Schleifen regelmässig aufgerauhte, mit Riefen versehene Oberfläche vom Rändelwerkzeug, dessen Spitzen vorzugsweise pyramidenförmig ausgebildet und geometrisch gleichmässig verteilt angeordnet sind, eine optisch regelmässige Musterung erhält.
    Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für die Oberflächenvorbereitung keine die Umwelt belastende Chemikalien verwendet werden müssen oder beim Prozess entstehen können.
    Das Aufbringen der Randrierspitzen auf einem flachen Trägermaterial, z.B. einem Blech, ermöglicht es, als Rändelwalze einen glatten Zylinder zu verwenden, an dem das mit Spitzen besetzte Blech befestigt und bei Abnutzung ersetzt werden kann.
    Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine 200fach vergrösserte photographische Aufnahme einer kreuzgeschliffenen Oberfläche,
    Figur 2
    eine Photographie derselben Oberfläche mit eingebrachter Rändelung (ein Durchgang), wobei die Eindrücke zur besseren Erklärung zu tief in die Oberfläche eingelassen sind,
    Figur 3
    ein Rauhtiefendiagramm einer mit Kreuzschliff bearbeiteten Oberfläche, in Längsrichtung abgetastet (Tastlänge zur Tasttiefe verkürzt dargestellt),
    Figur 4
    ein Rauhtiefendiagramm einer zusätzlich mit einer Rändelung versehenen Oberfläche,
    Figur 5
    eine schematische Darstellung eines Rändelwerkzeuges und ein gerändeltes Gebilde und
    Figur 6
    eine schematische Darstellung eines Teil-Querschnittes durch die Rändelwalze und eine geschliffene Oberfläche, die mit einer Rändelspitze an einer Stelle bearbeitet ist.

    In der Figur 1, welche eine durch Kreuzschliff mit einem flexiblen Schleifmittel, z.B. einem Schleifband, behandelte Oberfläche darstellt, sind in vertikaler Richtung verlaufende Riefen 1 des ersten Schleifdurchganges und horizontal verlaufende Riefen 3 des zweiten darüberliegenden Schleifdurchlaufes deutlich sichtbar. Die Riefen haben je nach gewählter Korngrösse auf dem Schleifmittel unterschiedliche Tiefen bis ca. 0,1 mm und Breiten bis ca. 0,2 mm, welche von der unterschiedlichen, sich durch Abnutzung stets verändernden Korngrösse des Schleifmittels herrühren. Die Riefen 1 und 3 können auch in einem spitzen Winkel verlaufend erzeugt werden.
  • Auf der in Figur 2 sichtbaren Darstellung sind die in regelmässigen Abständen vorliegenden rautenförmigen (Raute = spitzgestellter Rhombus) Eindrücke 5 eines tiefeneinstellbaren Rändelwerkzeuges nach einem ersten Durchgang zu erkennen. Nahezu alle Eindrücke 5 weisen etwa die gleiche Grösse und damit die gleiche Tiefe auf und sie dominieren das Erscheinungsbild der Oberfläche und geben dieser eine regelmässigere Struktur; sie weisen bei dünnen Blechen eine Tiefe auf, die gleich oder geringer ist als die mittlere Tiefe der Riefen 1 und 3. Bei dickeren Gebilden kann die Eindringtiefe die mittlere Tiefe der Riefen übersteigen. Die Riefen 1,3 verlaufen in einem Winkel von 90°; sie können auch in einem Winkelbereich von 90°±45° verlaufend erzeugt werden. Die in Figur 2 gezeigten Eindrücke 5 sind zur besseren Sichtbarmachung tiefer als nötig angebracht worden.
    Um eine feine Rasterung der Eindrücke 5 erhalten zu können, werden mehrere hintereinandergereihte Rändelrollen mit gleicher oder unterschiedlicher Spitzenausbildung und -anordnung verwendet und damit eine flächendeckende Bearbeitung der Oberfläche erreicht. Die Rändelspitzen können statt pyramiden- auch kegelförmig ausgebildet sein.
  • Im Diagramm in der Figur 3, welches mit einem Rauheitsmessgerät "Perthometer" der Firma Feinprüf GmbH, D-3400 Göttingen, verkürzt aufgezeichnet worden ist und einen Tastschnitt der Oberfläche darstellt, in welchem die Rauhtiefen infolge des kreuzweisen Schleifvorganges ersichtlich sind, kann die Struktur der Oberfläche herausgelesen werden. Durch den Kreuzschliff wird die Oberfläche des Bleches in eine Vielzahl von sich kreuzenden Bergen 2 und Tälern 4 aufgeteilt.
  • In der Figur 4 ist die mit einem Kreuzschliff versehene Oberfläche anschliessend mit einem Rändelwerkzeug der vorstehend genannten Art bearbeitet worden. Durch diesen Bearbeitungsvorgang wird mit den Spitzen eine exakt einstellbare Rauhtiefe d erreicht, ohne dass das Grundmaterial durch die Eindrücke der Spitzen des Rändelwerkzeuges nennenswert erhärtet wird. Die feinsten Riefen und Erhebungen, welche für die Nachbehandlung keine optimale Unterlage bilden, weil die Partikel des aufgetragenen Beschichtungsmaterials diese nicht zu benetzen vermögen, sind verschwunden. Die grösseren Differenzen zwischen den Bergen 2 und Tälern 4 ergeben eine grosse Oberfläche an den Flanken, welche dadurch eine ausgezeichnete Haftung von Lacken oder die Oxydation ermöglicht. Dies im besonderen deshalb, weil die minimale Breite der Täler 4 in den entstandenen Spalten gross genug ist, um einen sicheren Eintritt des Beschichtungsmateriales oder Oxidationsmittels zu gewährleisten. Die Bildung unerwünschter Kavernen ist ausgeschlossen Die in Figur 4 dargestellten Eindrücke 5 sind durch ein Rändelwerkzeug mit einem gegenseitigen Abstand (a = Teilung tangential, t = Teilung axial) der Spitzen von ca. 0,3 mm erzeugt worden. Die Teilung kann zwischen 0,2 und 04 mm gewählt werden. Anstelle von einem Durchgang können selbstverständlich auch mehrere Rändeldurchgänge vorgenommen bzw. mehrere Rändelrollen mit identischen oder unterschiedlichen Spitzen und Eindringtiefen hintereinandergereiht vorbeigeführt werden. Dies ermöglicht eine optimierte Struktur von Oberflächenvergrösserung. Vorzugsweise werden bei nachfolgenden Rändelungen die Spitzen jeweils sowohl quer wie längs versetzt, so dass wiederum ein regelmässiges Bild entsteht. Bei mehreren Durchgängen beeinflussen sich die Eindrücke gegenseitig und das verdrängte Material kann auch in die voran erzeugten Eindrücke ausweichen.
    Die Eindringtiefe der Rändelspitzen in die Materialoberfläche entspricht der mittleren Tiefe der Riefen 1,3; sie kann auch etwas geringer oder grösser sein und ist abhängig vom Material, dessen Dicke und der Oberfläche und der Art der Beschichtung. Der flache Bereich am Grund der Eindrücke 5 ergibt sich aus der leichten Abflachung der Rändelspitzen, um deren Verschleiss zu minimieren. Die flachen Bereiche sind nur wegen der 100fachen Vergrösserung sichtbar.
  • Es bedeutet in Figur 3 und 4:
    • LT = Taststrecke des Rauhigkeitsmessgerätes
    • RA = errechnete mittlere Rauhtiefe
    • RZ = errechnete untere mittlere Rauhtiefe
    • RMAX = obere mittlere Rauhtiefe
  • Es können nicht nur Metalloberflächen für eine Beschichtung auf diese Weise vorbereitet werden. sondern auch Kunststoffplatten oder Kunststoffoberflächen von Platten, auf die zum Beispiel eine Metall-Schicht oder ein Metall-Überzug gut haftend aufgebracht werden soll. Dabei kann in gewissen Fällen eine Erwärmung der zu bearbeitenden Oberfläche und/oder der Rändelwalzen vorteilhaft sein.
    Bei weniger hohen Anforderungen an die Haftbarkeit der Beschichtung kann das Schleifen auch durch einen Bürstenvorgang ersetzt werden.
  • Das folgende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
    • Beispiel: (Fig. 5,6)
  • Ein 0,7 mm dünnes, glattes Blech 9 aus sauerstofffreiem Bedachungskupfer wird mit einem Schleifband der Firma SIA AG, 8500 Frauenfeld, Schweiz, Type 1920, SIARAL F, Corundpapier auf Leinen, Korngrösse 80, in zwei Durchgängen längsgeschliffen. Die Geschwindigkeit des Schleifbandes gegen- über dem Kupferblech bei einer Flächenpressung von ca. 0,7 bar beträgt 30 m/s. Die maximale Tiefe der Riefen beträgt 0,3 mm. Nach diesen zwei Längsschliffen sind in der Oberfläche keine riefenfreien Stellen mehr erkennbar. Nun werden mittels einer freiumlaufenden Rändelwalze 7 eine Vielzahl von Eindrücken 5 in das Blech 9 eingebracht. Die hierzu dienende Rändelwalze 7 besteht aus einem Kreiszylinder Z, dessen Durchmesser D = 42 mm beträgt und der mit einer Garnitur von pyramidenförmigen, radial vorstossenden Spitzen 11 besetzt ist. Diese Spitzen 11 liegen reihenweise, mit einer Teilung t = 0,3 mm, auf einer zur Walzenlängsachse parallel verlaufenden Linie A, deren gegenseitiger tangentialer Abstand a = 0,3 mm beträgt. Die Schnittlinien L der Spitzenflächen mit dem Zylinder Z weisen annähernd die Form eines in Umfangrichtung spitz gestellten Rhombuses Rb auf, bei dem zwei aufeinanderstossende Seiten einen Winkel von beta = 60° einschliessen. Die Höhe der Spitzen gegenüber dem Zylinder Z beträgt h = 0,3 mm und der Spitzenwinkel alpha = 90° (vgl. Fig. 6). Die Enden der Spitzen 11 können abgeflacht sein (vgl. Eindrücke in Fig. 4).
    Durch Drehen und der Oberfläche parallelem Entlangführen dieser Rändelwalze 7 bzw. deren Zylinder Z in einem Abstand von f = 0,1 mm werden die Spitzen 11 bei einer Vorschubgeschwindigkeit 10 m/min mit einer Auflagebelastung P = 135 N/mm in die Oberfläche des Bleches 9 eingedrückt. Es entstehen komplementäre 0,2 mm tiefe Eindrücke 5 mit Rhomben Rb (Kontur des Eindruckes 5) an der Oberfläche, deren Länge 1 = 0,3 mm und eine Breite q = 0,2 mm beträgt. Die Spitzen 11 dringen daher zur Hauptsache in die Riefenflanken und nicht in den durch den Schleifvorgang unberührt gelassenen tieferliegenden Blechbereich ein und brechen durch die entstehenden Schiebekräfte die zuvor beim Schleifen durch teilweises Aufschmelzen geglätteten Flanken der Berge 2 auf, so dass an den Eindrücken mikroskopisch kleine Spalten entstehen, deren Weite in der Grössenordnung von einigen Hundertstelsmillimetern liegt.
  • Bei einem zweiten Durchgang wird die Rändelwalze 7 so versetzt, dass die Spitzen 11 sowohl in Quer- als auch Längsrichtung mittig zwischen den bereits bestehenden Eindrücken 5 aufgesetzt und eingedrückt werden. Durch das Eindrücken wird ein Teil des Materials seitlich gegen die bereits bestehenden, eng benachbaren Eindrücke 5 gedrängt, was zu einer Deformation der Flächen der Eindrücke führt. Eine Vergrösserung der schon vorhandenen Spalten ist die Folge.
  • Die Anordnung der Spitzen 11 auf der Oberfläche der Walze 7 kann derart gewählt werden, dass deren Zentrum ungefähr mit dem Schnittpunkt in einer ersten Gruppe A1,A2,A3 von äquidistanten Parallelgeraden mit den gleichen oder unterschiedlichen Aequidistanzen unter einem Winkel delta von 90°±45° verlaufenden Parallelgeraden einer zweiten Gruppe B1,B2,B3,.. zusammenfallen und die Aequidistarzen dieser Geraden dem etwa Ein- bis Fünffachen der in Längsrichtung genommenen Dimension der Eindrücke 5 entsprechen.
    Ein derart vorbereitetes Blech 9, das mit einem Schutzlack beschichtet wird, gewährleistet eine überraschend bessere Haftung der Schicht gegenüber einer herkömmlichen Oberflächenbearbeitung, die hohen mechanischen Beanspruchungen und Witterungseinflüssen standhält.
  • Anstelle einer mit Spitzen versehenen Rändelwalzenoberfläche kann auch eine Walze mit glattem Mantel verwendet werden. Dazu wird ein mit Spitzen besetztes Blech oder dgl. um den Mantel der Walze gelegt und mit dieser verbunden. Die Verbindung kann so erfolgen, dass bei Abnutzung der Rändelspitzen ein neues Blech aufgezogen wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Oberflächen von Blechen und Platten, bei dem durch Schleifen oder Bürsten die Oberfläche für eine nachfolgende Beschichtung, Oxidation oder eine Verklebung vorbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach der durch Schleifen oder Bürsten angebrachten Vielzahl von Riefen (1,3) anschliessend und zusätzlich in die derart gerauhte Oberfläche eine Rändelung in Form einer Vielzahl von Eindrücken (5) eingeprägt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen (1,3) durch Kreuzschleifen in unterschiedlicher Richtung verlaufend erzeugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Rändelung mit einem Rändelwerkzeug (7) kegel- oder pyramidenförmige Eindrücke (5) in der Blechoberfläche erzeugt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Mantel des Rändelwerkzeuges (7) oder einem auf den Mantel aufgezogenen Trägermaterial Rändelspitzen (11) mit Teilungen (a,t) von 0.2 bis 0,3 mm verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindrücke (5) eine Tiefe aukweisen, die gleich oder grösser ist als die mittlere Tiefe der Riefen (1,3).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindrücke (5) reihenweise nacheinander eingebracht werden und darauffolgend sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung mittig versetzt ein weiteres reibenweises Einbringen erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung durch eine oder mehrere hintereinander geschaltete Rändelrollen (7) mit versetzt zueinander liegenden Rändelspitzen (11) erzeugt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe der Rändelspitzen (11) in die Materialoberfläche beim Rändelvorgang einstellbar ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung flächendeckend erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, daduch gekennzeichnet, dass die bearbeitete Oberfläche und/oder das Rändelwerkzeug vor der Rändelung erhitzt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass gezielte Strukturbilder (Musterungen) durch besondere Anordnung der Rändelspitzen erzeugt werden.
  12. Flächenartiges Gebilde aus Metall oder Kunststoff mit einer durch ein Vielzahl im wesentlichen parallel verlaufenden, durch Schleifen oder Bürsten erzeugten Riefen (1,3) aufgerauhten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass in die aufgerauhte Oberfläche eine Vielzahl von Eindrücken (5) eingedrückt sind, deren Tiefe der mittleren Tiefe der Riefen (1,3) entspricht oder annähernd entspricht, und deren Zentren ungefähr mit den Schnittpunkten einer ersten Gruppe (A1, A2, A3) von äquidistanten Parallelgeraden mit den gleich oder unterschiedlich äquidistanten, unter einem Winkel (delta) verlaufenden Parallelgeraden einer zweiten Gruppe (B1, B2, B3) zusammenfallen und die Aequidistanzen dieser Geraden dem etwa Ein- bis Fünffachen der in Längsrichtung genommenen Dimension der Eindrücke (5) entsprechen.
  13. Flächenartiges Gebilde aus Metall oder Kunststoff mit einem Netz, das aus einer Vielzahl von im wesentlichen parallel verlaufenden, durch Bürsten oder Schleifen erzeugten Riefen (1) und ebensolchen unter einem Winkel im Bereich von 90°±45° verlaufenden Riefen (3) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das in Netz von Riefen (1) eine Vielzahl von Eindrücken (5) eingedrückt sind, deren Tiefe der mittleren Tiefe der Riefen (1,3) entspricht oder annähernd entspricht und deren Zentren ungefähr mit den Schnittpunkten einer ersten Gruppe (A1, A2, A3) von äquidistanten Parallelgeraden mit den gleich oder unterschiedlich äquidistanten, unter einem Winkel verlaufenden Parallelgeraden einer zweiten Gruppe (B1, B2, B3) zusammenfallen und die Aequidistanzen dieser Geraden dem etwa Ein- bis Fünffachen der in Längsrichtung genommenen Dimension der Eindrücke (5) entsprechen.
  14. Verwendung des Gebildes nach einem der Ansprüche 12 und 13 zur Herstellung einer darauf aufzubringenden oder durch chemische Behandlung zu erzeugenden Schutzschicht auf Bleche oder Platten (9) aus Metall oder Kunststoff.
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