EP1056551A1 - Method and device for removing oxide layers on building components - Google Patents
Method and device for removing oxide layers on building componentsInfo
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- EP1056551A1 EP1056551A1 EP98961153A EP98961153A EP1056551A1 EP 1056551 A1 EP1056551 A1 EP 1056551A1 EP 98961153 A EP98961153 A EP 98961153A EP 98961153 A EP98961153 A EP 98961153A EP 1056551 A1 EP1056551 A1 EP 1056551A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- component
- medium
- oxide layer
- components
- container
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
Definitions
- the invention relates to a method for removing impurities and oxide layers on components formed by laser treatment according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out this method according to the preamble of claim 10.
- thermal cutting processes such as cutting using a pressurized inflamed medium that can be adjusted via nozzles in the flame cross section and laser cutting technology are becoming increasingly important, particularly in the area of cutting semi-finished products.
- components made of metallic materials, in particular steel are surface-coated, such coatings being achieved in the simplest case by means of paints or varnishes and associated with an increased technical and technological outlay by means of plastics or non-ferrous metals.
- coatings In order for such coatings to achieve good and therefore long-lasting adhesion to the component surfaces to be coated, these have to meet certain qualitative requirements.
- Good adhesion of the coating medium requires a grease and dirt-free and chemically pretreated component surface.
- the cross-hatch characteristic value which according to DEN EN ISO 2409 is used as a characteristic value for assessing the quality of adhesion of the coating medium on the coated component surface, depends on its manufacturing process. If, for example, components consisting of iron-containing metal compounds are heat-treated (thermal separation processes, welding), the surrounding atmospheric oxygen reacts with the material of the component that is very hot in the working area, so that an oxide layer forms on the component in this area, which is inhomogeneous compared to the base material Lattice structure leads to an extreme deterioration in the adhesion of coating materials. From a standing start Methods such as sandblasting and pickling are known in the art, with the aid of which the oxide layers formed can be removed from the component.
- a component produced by thermal separation processes or by welding can always be wetted with grease or oil and contaminated, such a component must be coated with a high quality coating in a grease and dirt dissolving medium consisting of acidic or alkaline substances as well as wetting agents and surfactants. washed and sandblasted or pickled to remove the oxide layer, for example.
- This requires a complex, time-consuming technology, which requires a considerable amount of space for the arrangement of the individual processing modules and is therefore expensive, since, for example, sandblasting and cleaning of the component must be carried out separately. Since cleaning, pretreatment and coating are carried out in immersion baths arranged in a row in many industrial processes, sandblasting can be difficult to adapt to this technological process.
- the metallic surface reacts with the atmospheric oxygen surrounding it to form a glass-like, very hard layer which cannot be removed with the ultrasound processes known from the prior art, since the components contained in the liquid media are unable to form the lattice structure to change the glass-like oxide layer so that an amorphous coating is formed, which can then be easily removed by ultrasonic vibrations.
- the invention is therefore based on the object of providing a method of the type mentioned at the outset and an apparatus for carrying out the method, by means of which an oxide layer formed on components by laser action can be removed by pretreating the components in a medium before contacting them with ultrasonic waves , which It is also able to convert the lattice structure of the glass-like oxide layer into an amorphous layer that can be easily removed by sound waves and, in addition, degreasing, cleaning and oxide layer removal can be carried out in one operation, with the components being converted from an oxide layer-removing to a grease-removing and cleaning processing module omitted and the media used for degreasing, cleaning and oxide layer removal have an aggregate state adapted to the technological process.
- the object is achieved by a method for removing impurities and oxide layers on components according to the characterizing features of claim 1 and a device for carrying out this method according to the characterizing features of claim 10.
- the component surfaces to be coated can be cleaned, degreased and freed from the oxide layer without this this requires a conversion to another work module. Due to the fact that the medium used is liquid, the device required to carry out the proposed method can be fitted well into existing technological processes.
- the chemical substances to be used are also not aggressive, do not form any vapors that are harmful to health and are good for the environment (pH-neutral).
- Figure 1 is a schematic representation of the inventive method
- Figure 2 is a schematically illustrated device for performing the method, the vibrating rods are arranged in a plate shape on the container wall
- Figure 3 is a schematically illustrated device for performing the method, wherein the vibrating rods have circular cross-sections and are arranged distributed on the container bottom.
- a container 1 is filled with a liquid medium 2 consisting of the components K1-K3.
- the component K1 is formed by phosphorus derivatives, which are chemically able to convert the lattice structure of the glass-like oxide layer 4 created by laser action into an amorphous layer to convert
- the component K2 contained in the liquid medium 2 has the property of removing the impurities adhering to the surface of the component 3, such as dirt particles, residues from previous processing methods, oils and greases.
- the component K3, which is also present in the liquid medium 2 is composed of constituents which favors the detachment of the oxide layer 4 located on the component 3, which can occur at different locations on the component 3 in different sizes and frequencies, while the component K2 itself Known and therefore not explained in detail, chemical substances usable for cleaning purposes, the component K3 also comprises known from the prior art, the surface tension of the water reducing surfactants and non-metal components complexing agents.
- the main component of the medium 2 is water
- the level of the medium 2 in the container 1 must be chosen so that the component 3 is completely or enclosed in the area to be machined by this.
- the vibration-generating vibrating rod 5 is completely enclosed by the medium 2.
- the vibrating rods 5 After applying a voltage, the vibrating rods 5 generate vibrations which propagate as sound waves 6 depending on the shape and arrangement of the vibrating rods 5 in the medium 2.
- a defined one is provided in the container 1, which is provided with one or more vibrating oscillating rods 5 and filled with medium 2
- the component K1 of the medium 2 leads to a change in the lattice structure of the oxide layer 4 in such a way that the glass-like oxide layer 4 produced by laser action is converted into an amorphous layer by chemical means.
- the component K2 in cooperation with the components K1 and K3, leads to the loosening of impurities on the component surface and the oxide layer 4 along the edge 7 of the component 3, which is also on the surface of the component 3 and changes in its lattice structure and sound waves 6 propagating in the medium 2 finally ensure that the oxide layer 4 detached from the component 3 is removed therefrom and that the component 3 reaches a surface good at these points, which creates favorable conditions for the adhesion of
- the vibrating rod (s) 5 can be put into operation from the beginning of the immersion of component 3 in medium 2 or only after a certain exposure time from medium 2 to component 3
- FIGS. 2 and 3 devices 8 according to the invention are described, in the trough-shaped container 1 which is open on the top and is indicated for reasons of clarity only in its circumference, the method according to the invention is carried out residues 9 are disposed of via piping systems and suction devices. which are known and widely used in the field of cleaning by means of liquid media, so that they are not shown and explained in more detail.
- the connection systems 10, 11, 12 attached to the container 1 for the piping systems not described in detail and the power supply are designed so that the Vornchtung 8 either separately or in existing technological processes frequently encountered in practice in the surface treatment of components 3.
- the container can be loaded with one or more components 3 either manually or, as shown in FIG.
- the vibrating rods 5, 5a, 5b arranged in the container are, depending on the shape of their cross section, either attached to the rare walls la-ld of the container 1 or to the base le thereof.
- the oscillating rod 5a can, in the form of oscillating plates 16 that emit vibration on one side, as required in pairs on opposite sides la, ld or lb, lc, on all sides la-d, or only on one side la-d of the container 1
- Be arranged in cross section circular vibrating rod 5b ( Figure 3) generate in the medium 2 sound waves 6 spreading on all sides, so that vibrating rod 5b designed in this way can be arranged free-standing in the container 1 and between the components 3 located in the medium 2.
- the effectiveness of the action of the sound waves 6 on the components 3 can be improved, since in comparison to the vibrating plates 16 located on the container side walls la-d, free-standing vibrating rods 5b can be arranged between the components 3 in such a way that considerably fewer of them the sound waves 6 attenuating components 3 must be penetrated.
- the frequency of the vibrating rods 5a, 5b is advantageously adjustable so that 2 sound waves 6 in the range from 10 kHz to 100 kHz can be generated in the medium.
Abstract
The invention relates to a method for cleaning building components (3) which are soiled and on which grease or oil adhere while simultaneously removing oxide layers (4) found on the building component (3) and resulting from thermal treatment methods, especially while using a laser. The invention also relates to a device necessary for carrying out said method. The glass-like oxide layer (4) resulting from the effect of the laser is thus chemically converted into an amorphous layer by a component (K1) of the liquid medium (2), said component containing phosphorous derivatives, in such a way that is it possible to remove the oxide layer (4) from the building component (3) in a simple manner. To this end, the building component (3) provided with an oxide layer (4) is surrounded by a medium (2) in a receptacle (1). Said medium removes the media which is soiling the component, and also dissolves the oxide layer (4). Sound waves (6) are passed into said medium via oscillating rods (5) thus leading to the removal of the oxide layer (4) from the building component (3). The receptacle (1) is produced in such a way that the inventive method can be integrated and carried out separately or in already existing technological processes relating to the treatment of building component surfaces.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Oxidschichten auf BauteilenMethod and device for removing oxide layers on components
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen und durch Laserbehandlung entstandenen Oxidschichten auf Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The invention relates to a method for removing impurities and oxide layers on components formed by laser treatment according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out this method according to the preamble of claim 10.
Neben den weit verbreiteten spanenden und spanlosen mechanischen Trennverfahren gewinnen vorallem im Bereich des Zuschnitts weiterzubearbeitender Halbfabrikate thermische Trennverfahren wie das Trennen mittels eines unter Druck stehenden entflammten und über Düsen im Flammenquerschnitt einstellbaren Mediums und die Laserschneidtechnik zunehmend an Bedeutung. Zur Verringerung ihrer Korrosionsneigung werden aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stahl bestehende Bauteile oberflächenbeschichtet, wobei derartige Beschichtungen im einfachsten Fall durch Farben oder Lacke und verbunden mit einem erhöhten technischen und technologischen Aufwand durch Kunststoffe oder Nichteisenmetalle erreicht werden. Damit derartige Beschichtungen eine gute und somit langlebige Haftung auf den zu beschichtenden Bauteiloberflächen erreichen, müssen diese bestimmte qualitative Anforderungen erfüllen. Eine gute Haftung des Beschichtungsmediums erfordert eine fett- und verschmutzungsfreie, sowie chemisch vorbehandelte Bauteiloberfläche.In addition to the widespread cutting and non-cutting mechanical cutting processes, thermal cutting processes such as cutting using a pressurized inflamed medium that can be adjusted via nozzles in the flame cross section and laser cutting technology are becoming increasingly important, particularly in the area of cutting semi-finished products. To reduce their tendency to corrode, components made of metallic materials, in particular steel, are surface-coated, such coatings being achieved in the simplest case by means of paints or varnishes and associated with an increased technical and technological outlay by means of plastics or non-ferrous metals. In order for such coatings to achieve good and therefore long-lasting adhesion to the component surfaces to be coated, these have to meet certain qualitative requirements. Good adhesion of the coating medium requires a grease and dirt-free and chemically pretreated component surface.
Während die Benetzung der zu beschichtenden Bauteiloberflächen mit Fetten oder Ölen unter korrosionshemmenden Gesichtspunkten im Fertigungsprozeß teilweise vorgeschrieben ist, tritt ihre Verschmutzung ungewollt auf. Zur Entfernung derartiger Fett-, Öl- oder Schmutzpartikel sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen mittels temperierter Laugen die zu beschichtenden Bauteiloberflächen gereinigt werden.While wetting the component surfaces to be coated with greases or oils is prescribed in the manufacturing process from the point of view of corrosion-inhibiting, their contamination occurs unintentionally. Various methods are known for removing such grease, oil or dirt particles, in which the component surfaces to be coated are cleaned by means of tempered alkalis.
Im Gegensatz zur Benetzung hängt der Gitterschnittkennwert, der nach DEN EN ISO 2409 als Kennwert zur Beurteilung der Haftungsgüte des Beschichtungsmediums auf der beschichteten Bauteiloberfläche herangezogen wird von deren Herstellungsverfahren ab. Werden beispielsweise aus eisenhaltigen Metallverbindungen bestehende Bauteile wärmebehandelt (thermische Trennverfahren, Schweißen), reagiert der umgebende Luftsauerstoffmit dem im .Arbeitsbereich stark erwärmten Material des Bauteils, so daß sich in diesem Bereich eine Oxidschicht auf dem Bauteil ausbildet, die aufgrund ihrer im Vergleich zum Grundmaterial inhomogenen Gitterstruktur zu einer extremen Verschlechterung der Haftung von Beschichtungswerkstoffen fuhrt. Aus dem Stand
der Technik sind Verfahren wie das Sandstrahlen und das Beizen bekannt, mit deren Hilfe die entstandenen Oxidschichten vom Bauteil abgetragen werden können. Da ein durch thermische Trennverfahren oder durch Schweißen hergestelltes Bauteil immer auch fett- bzw. ölbenetzt und verschmutzt sein kann, muß ein derartiges Bauteil vor einer qualitativ hochwertigen Beschichtung in einem fett- und schmutzlösenden Medium, bestehend aus sauren oder alkalischen Substanzen sowie Netzmittein und Tensiden , gewaschen und zur Entfernung der Oxidschicht beispielsweise sandgestrahlt oder gebeizt werden. Dies erfordert eine aufwendige, zeitintensive, einen erheblichen Platzbedarf zur Anordnung der einzelnen Bearbeitungsmodule benötigende und damit teure Technologie, da beispielsweise das Sandstrahlen und das Reinigen des Bauteils getrennt voneinander durchgeführt werden müssen. Da in vielen industriellen Prozessen die Reinigung, Vorbehandlung und Beschichtung in, in Reihe angeordneten Tauchbädern vorgenommen wird , kann das Sandstrahlen nur schwer in diesen technologischen Ablauf eingepaßt werden. Diese technologischen Randbedingungen berücksichtigend, sei aus dem umfangreichen Stand der Technik auf die DE 28 44 905 verwiesen, in der ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens offenbart wird, bei dem die zu reinigenden und von ihrer Oxidschicht zu befreienden Bauteile in einem flüssigen Medium Ultraschallschwingungen ausgesetzt werden. Dabei entfernen die Bestandteile des flüssigen Mediums die Verunreinigungen von der Bauteiloberfläche und die durch das flüssige Medium übertragenen Ultraschallwellen lösen die auf der Bauteiloberfläche befindlichen Oxidschichten sowie andere stark haftende Verunreinigungen aufgrund der durch die hohe Beschleunigung der Schallwellen am Übergang zwischen flüssigem und festem Medium entstehenden Kraftwirkungen und Kavitationserscheinungen auf der Bauteiloberfläche. Dieses Verfahren wird in der Praxis erfolgreich bei der Erntfernung von porösen Oxidschichten eingesetzt, die einerseits durch termische Trennverfahren mit offener Flamme wie dem Brennschneiden oder die andererseits durch die Ausbildung eines Elektrolyts, sogenannten Rost, entstehen.In contrast to wetting, the cross-hatch characteristic value, which according to DEN EN ISO 2409 is used as a characteristic value for assessing the quality of adhesion of the coating medium on the coated component surface, depends on its manufacturing process. If, for example, components consisting of iron-containing metal compounds are heat-treated (thermal separation processes, welding), the surrounding atmospheric oxygen reacts with the material of the component that is very hot in the working area, so that an oxide layer forms on the component in this area, which is inhomogeneous compared to the base material Lattice structure leads to an extreme deterioration in the adhesion of coating materials. From a standing start Methods such as sandblasting and pickling are known in the art, with the aid of which the oxide layers formed can be removed from the component. Since a component produced by thermal separation processes or by welding can always be wetted with grease or oil and contaminated, such a component must be coated with a high quality coating in a grease and dirt dissolving medium consisting of acidic or alkaline substances as well as wetting agents and surfactants. washed and sandblasted or pickled to remove the oxide layer, for example. This requires a complex, time-consuming technology, which requires a considerable amount of space for the arrangement of the individual processing modules and is therefore expensive, since, for example, sandblasting and cleaning of the component must be carried out separately. Since cleaning, pretreatment and coating are carried out in immersion baths arranged in a row in many industrial processes, sandblasting can be difficult to adapt to this technological process. Taking into account these technological boundary conditions, reference is made from the extensive prior art to DE 28 44 905, in which a method and a device for carrying out this method is disclosed in which the components to be cleaned and their oxide layer to be removed are in a liquid medium Exposed to ultrasonic vibrations. The constituents of the liquid medium remove the impurities from the component surface and the ultrasonic waves transmitted through the liquid medium dissolve the oxide layers on the component surface as well as other strongly adhering impurities due to the force effects caused by the high acceleration of the sound waves at the transition between liquid and solid medium and Cavitation phenomena on the component surface. In practice, this process is successfully used for the removal of porous oxide layers, which arise on the one hand through thermal separation processes with an open flame such as flame cutting or on the other hand through the formation of an electrolyte, so-called rust.
Bei Laserschneidverfahren reagiert die metallische Oberfläche mit dem sie umgebenden Luftsauerstoff zu einer glasartigen, sehr harten Schicht, die sich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Ultraschallverfahren nicht ablösen läßt, da die in den flüssigen Medien enthaltenen Komponenten nicht in der Lage sind, die Gitterstruktur der glasartigen Oxidschicht so zu verändern, daß ein amorpher Belag entsteht, der dann auf einfache Weise durch Ultraschallschwingungen ablösbar ist.In laser cutting processes, the metallic surface reacts with the atmospheric oxygen surrounding it to form a glass-like, very hard layer which cannot be removed with the ultrasound processes known from the prior art, since the components contained in the liquid media are unable to form the lattice structure to change the glass-like oxide layer so that an amorphous coating is formed, which can then be easily removed by ultrasonic vibrations.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zum Durchfuhren des Verfahrens zu schaffen, womit eine durch Lasereinwirkung entstandene Oxidschicht auf Bauteilen dadurch entfernt werden kann, daß die Bauteile vor dem Kontaktieren mit Ultraschallwellen in einem Medium vorbehandelt werden, wel-
ches in der Lage ist die Gitterstruktur der glasartigen Oxidschicht in eine amorphe, durch Schallwellen leicht zu entfernende Schicht umzuwandeln und zudem die Entfettung, Reinigung und Oxidschichtentfernung in einem Arbeitsgang durchgeführt werden kann, wobei eine Umsetzung der Bauteile von einem oxidschichtentfernenden zu einem fettbeseitigenden und reinigenden Bearbeitungsmodul entfallt und die zur Entfettung, Reinigung und Oxidschichtentfernung eingesetzten Medien einen an den technologischen Ablauf angepaßten Aggregatzustand aufweisen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen und Oxidschichten auf Bauteilen gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The invention is therefore based on the object of providing a method of the type mentioned at the outset and an apparatus for carrying out the method, by means of which an oxide layer formed on components by laser action can be removed by pretreating the components in a medium before contacting them with ultrasonic waves , which It is also able to convert the lattice structure of the glass-like oxide layer into an amorphous layer that can be easily removed by sound waves and, in addition, degreasing, cleaning and oxide layer removal can be carried out in one operation, with the components being converted from an oxide layer-removing to a grease-removing and cleaning processing module omitted and the media used for degreasing, cleaning and oxide layer removal have an aggregate state adapted to the technological process. According to the invention the object is achieved by a method for removing impurities and oxide layers on components according to the characterizing features of claim 1 and a device for carrying out this method according to the characterizing features of claim 10.
Durch den Einsatz eines die Bauteile wenigstens teilweise umgebenden, eine Derivate des Phosphors enthaltende Komponente aufweisenden Mediums wird auf einfache Weise erreicht, daß die Gitterstruktur der glasartigen, durch Lasereinwirkung entstandenen Oxidschicht in eine amorphe Schicht umgewandelt wird, die durch nachfolgend auf das oder die Bauteile einwirkende Ultraschallwellen entfernt werden kann.By using a medium which at least partially surrounds the components and contains a derivative of the phosphorus component, it is achieved in a simple manner that the lattice structure of the glass-like oxide layer formed by laser action is converted into an amorphous layer, which subsequently acts on the component or components Ultrasound waves can be removed.
In vorteilhafter Weise können durch den Einsatz eines in einem beckenförmigen Modul gespeicherten fett-, schmutz- und oxidschichtlösenden, temperierten flüssigen Mediums und den in das Medium eingeleiteten Schwingungen in einem Arbeitsgang die zu beschichtenden Bauteiloberflächen gereinigt, entfettet und von der Oxidschicht befreit werden, ohne das hierfür eine Umsetzung in ein anderes Arbeitsmodul notwendig wird. Aufgrund dessen, daß das verwendete Medium flüssig ist, kann die zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens erforderliche Vorrichtung gut in bestehende technologische Abläufe eingepaßt werden. Die einzusetzenden chemischen Substanzen sind außerdem nicht aggressiv, bilden keine gesundheitsschädigenden Dämpfe und sind gut umweltverträglich (pH-Neutral).Advantageously, by using a tempered liquid medium that removes grease, dirt and oxide layers and stored in a tank-shaped module and the vibrations introduced into the medium, the component surfaces to be coated can be cleaned, degreased and freed from the oxide layer without this this requires a conversion to another work module. Due to the fact that the medium used is liquid, the device required to carry out the proposed method can be fitted well into existing technological processes. The chemical substances to be used are also not aggressive, do not form any vapors that are harmful to health and are good for the environment (pH-neutral).
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dafür erforderlichen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es zeigenAdvantageous embodiments of the method according to the invention and the device required therefor are the subject of the dependent claims and are explained and described in more detail below with reference to drawings. Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen VerfahrensFigure 1 is a schematic representation of the inventive method
Figur 2 eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens, wobei die Schwingstäbe plattenförmig an der Behälterwand angeordnet sind Figur 3 eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Schwingstäbe kreisförmigen Querschnittt aufweisen und am Behälterboden verteilt angeordnet sind.
WO n 9n9/„36*1n97 PCT/EP98/07116Figure 2 is a schematically illustrated device for performing the method, the vibrating rods are arranged in a plate shape on the container wall Figure 3 is a schematically illustrated device for performing the method, wherein the vibrating rods have circular cross-sections and are arranged distributed on the container bottom. WO n 9 n 9 / "36 * 1 n 97 PCT / EP98 / 07116
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In Figur 1 ist das in einem Behalter 1 durchführbare erfindungsgemaße Verfahren schematisch dargestellt. Da die konstruktive Ausführung der für das Verfahren notwendigen Baugruppen für dessen Beschreibung keine Bedeutung hat, wird an dieser Stelle auf deren detailierte Erläuterung verzichtet. Ein Behalter 1 ist mit einem flussigen, aus den Komponenten K1-K3 bestehenden Medium 2 befullt Die Komponente Kl wird von Phosphordeπvaten gebildet, die auf chemischem Weg in der Lage sind, die Gitterstruktur der glasartigen, durch Lasereinwirkung entstandenen Oxidschicht 4 in eine amorph aufgebaute Schicht umzuwandeln Die im flussigen Medium 2 enthaltene Komponente K2 besitzt die Eigenschaft, die an der Oberflache des Bauteils 3 haftenden Verunreinigungen wie Schmutzpartikel, Ruckstande vorhergehender Bearbeitungsverfahren, Ole und Fette zu entfernt. Die ebenfalls im flussigen Medium 2 vorhandene Komponente K3 setzt sich aus Bestandteilen zusammen, die das Ablosen der auf dem Bauteil 3 befindlichen Oxidschicht 4, die an verschiedenen Stellen des Bauteils 3 in unterschiedlicher Große und Häufigkeit auftreten kann begünstigt Wahrend sich die Komponente K2 aus an sich bekannten und deshalb nicht naher erläuterten, zu Reinigungszwecken einsetzbaren chemischen Substanzen zusammensetzt, umfaßt die Komponente K3 ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte, die Oberflachenspannung des Wassers vermindernde Tenside und Nichtmetallkomponenten losende Komplexbildner Der Hauptbestandteil des Mediums 2 ist Wasser Der Füllstand des Mediums 2 im Behalter 1 muß so gewählt werden, daß das Bauteil 3 vollständig oder im zu bearbeitenden Bereich von diesem eingeschlossen wird. Der oder die vibrationserzeugenden Schwingstabe 5 sind vollständig von dem Medium 2 eingeschlossen. Die Schwingstabe 5 erzeugen nach dem Anlegen einer Spannung Vibrationen, die sich als Schallwellen 6 in Abhängigkeit von Form und Anordnung der Schwingstabe 5 im Medium 2 ausbreiten Wird in den mit einem oder mehreren vibrationserzeugenden Schwingstaben 5 versehenen und mit Medium 2 aufgefüllten Behalter 1 über einen definierten Zeitraum ein Bauteil 3 gegeben , so führt die Komponente Kl des Mediums 2 zu einer Veränderung der Gitterstruktur der Oxidschicht 4 in der Weise, daß auf chemischem Weg eine Umwandlung der glasartigen, durch Lasereinwirkung entstandenen Oxidschicht 4 in eine amorphe Schicht erfolgt.The method according to the invention which can be carried out in a container 1 is shown schematically in FIG. Since the structural design of the assemblies necessary for the method is of no importance for the description thereof, we will not explain them in detail here. A container 1 is filled with a liquid medium 2 consisting of the components K1-K3. The component K1 is formed by phosphorus derivatives, which are chemically able to convert the lattice structure of the glass-like oxide layer 4 created by laser action into an amorphous layer to convert The component K2 contained in the liquid medium 2 has the property of removing the impurities adhering to the surface of the component 3, such as dirt particles, residues from previous processing methods, oils and greases. The component K3, which is also present in the liquid medium 2, is composed of constituents which favors the detachment of the oxide layer 4 located on the component 3, which can occur at different locations on the component 3 in different sizes and frequencies, while the component K2 itself Known and therefore not explained in detail, chemical substances usable for cleaning purposes, the component K3 also comprises known from the prior art, the surface tension of the water reducing surfactants and non-metal components complexing agents.The main component of the medium 2 is water The level of the medium 2 in the container 1 must be chosen so that the component 3 is completely or enclosed in the area to be machined by this. The vibration-generating vibrating rod 5 is completely enclosed by the medium 2. After applying a voltage, the vibrating rods 5 generate vibrations which propagate as sound waves 6 depending on the shape and arrangement of the vibrating rods 5 in the medium 2. A defined one is provided in the container 1, which is provided with one or more vibrating oscillating rods 5 and filled with medium 2 Given a component 3 for a period of time, the component K1 of the medium 2 leads to a change in the lattice structure of the oxide layer 4 in such a way that the glass-like oxide layer 4 produced by laser action is converted into an amorphous layer by chemical means.
Gleichzeitig führt die Komponente K2 im Zusammenwirken mit den Komponenten Kl und K3 zur Losung von Verunreinigungen an der Bauteiloberflache und der ebenfalls auf der Oberflache des Bauteils 3 befindlichen, in ihrer Gitterstruktur veränderten Oxidschicht 4 entlang der Kante 7 des Bauteils 3 Die von den Schwingstaben 5 erzeugten und sich im Medium 2 ausbreitenden Schallwellen 6 sorgen schließlich dafür, daß die vom Bauteil 3 geloste Oxidschicht 4 von diesem entfernt wird und daß das Bauteil 3 an diesen Stellen eine Oberflachengute erreicht, die gunstige Bedingungen für die Haftung eines oberflachenbeschichtenden Mediums schafft. Je nach Dicke und flächiger Ausdehnung der Oxidschicht 4 auf der Oberflache des in Medium 2 befindlichen
, ,,,„„ PCT/EP98/07116 O 99/36197At the same time, the component K2, in cooperation with the components K1 and K3, leads to the loosening of impurities on the component surface and the oxide layer 4 along the edge 7 of the component 3, which is also on the surface of the component 3 and changes in its lattice structure and sound waves 6 propagating in the medium 2 finally ensure that the oxide layer 4 detached from the component 3 is removed therefrom and that the component 3 reaches a surface good at these points, which creates favorable conditions for the adhesion of a surface-coating medium. Depending on the thickness and areal extent of the oxide layer 4 on the surface of the medium 2 , ,,, „„ PCT / EP98 / 07116 O 99/36197
Bauteils 3 können der oder die Schwingstabe 5 von Beginn des Eintauchens von Bauteil 3 in Medium 2 an oder erst nach einer bestimmten Einwirkzeit von Medium 2 auf Bauteil 3 in Betrtieb genommen werdenComponent 3, the vibrating rod (s) 5 can be put into operation from the beginning of the immersion of component 3 in medium 2 or only after a certain exposure time from medium 2 to component 3
In Figur 2 und 3 sind erfindungsgemaße Vornchtungen 8 beschrieben, in deren wannenfbrmig ausgeführten, obenseitig offenen, aus Anschaulichkeitsgrunden nur in seinen Umnssen angedeuteten Behalter 1 das erfindungsgemaße Verfahren durchgeführt wird Die Zuführung des Mediums 2 sowie das Abpumpen des Mediums 2 zu Reinigungszwecken des Behalters 1 und die Entsorgung von Ruckstanden 9 erfolgt über Rohrleitungssysteme und Absaugeinnchtungen. die aus dem Bereich des Reinigens mittels flussiger Medien bekannt und weit verbreitet sind, so daß diese nicht naher dargestellt und erläutert werden Die am Behalter 1 angebrachten Anschlußsysteme 10, 11, 12 für die nicht naher beschriebenen Rohrleitungssysteme und die Stromzufuhr sind so ausgeführt, daß die Vornchtung 8 entweder separat oder in bestehende, in der Praxis bei der Oberflachenbehandlung von Bauteilen 3 häufig anzutreffende technologische Ablaufe mtegnert. betπeben werden kann Die Beschickung des Behalters mit einem oder mehreren Bauteilen 3 kann entweder manuell oder wie in Figur 2 dargestellt über ein an sich bekanntes und deshalb nicht naher beschnebenes Befbrderungssystem 13 erfolgen, das eine honzontale und vertikale Bewegung der Bauteile 3 gemäß den Pfeilrichtungen 14 und 15 ermöglicht In einen bestehenden technologischen Prozeß eingegliedert, wurde das bedeuten, daß sich das mit Bauteilen 3 bestuckte Befbrderungssystem 13 solange in Pfeilrichtung 14 bewegt, bis die Bauteile 3 eine Lage oberhalb des Behalters 1 einnehmen Anschließend werden die Bauteile automatisch oder von Hand gesteuert in das m Behalter 1 befindliche, in einem Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis 100 °C in an sich bekannter Weise über ein nicht naher dargestelltes Heizsystem erwarmbare Medium 2 getaucht und nach Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens wieder aus diesem herausgezogen und durch das Befbrderungssystem 13 von Behalter 1 wegtransportiert. Durch eine geeignete, aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Steuerung des Befbrde- rungssystems 13 kann so ein kontinuierlicher Ablauf des erfindungsgemaßen Verfahrens erreicht werdenIn FIGS. 2 and 3, devices 8 according to the invention are described, in the trough-shaped container 1 which is open on the top and is indicated for reasons of clarity only in its circumference, the method according to the invention is carried out residues 9 are disposed of via piping systems and suction devices. which are known and widely used in the field of cleaning by means of liquid media, so that they are not shown and explained in more detail. The connection systems 10, 11, 12 attached to the container 1 for the piping systems not described in detail and the power supply are designed so that the Vornchtung 8 either separately or in existing technological processes frequently encountered in practice in the surface treatment of components 3. The container can be loaded with one or more components 3 either manually or, as shown in FIG. 2, by means of a transport system 13 which is known per se and is therefore not described in detail, which causes the components 3 to move horizontally and vertically in accordance with the directions of the arrows 14 and 15 enables integrated into an existing technological process, this means that the conveyor system 13 equipped with components 3 moves in the direction of the arrow 14 until the components 3 assume a position above the container 1. The components are then controlled automatically or by hand into the Medium 1 located in a temperature range from ambient temperature to 100 ° C. in a manner known per se can be immersed in a medium 2 which can be heated via a heating system (not shown in more detail) and, after carrying out the method according to the invention, pulled out of it again and removed by container 1 by the conveying system 13 g transported. Through a suitable control of the transportation system 13, which is well known from the prior art, a continuous sequence of the method according to the invention can be achieved
Die im Behalter angeordneten Schwingstabe 5, 5a, 5b sind in Abhängigkeit von der Form ihres Querschnitts entweder an den Seltenwanden la-ld des Behalters 1 oder an dessen Boden le angebracht. Im Querschnitt eben ausgeführte Schwingstabe 5a können in Form von einseitig vibra- tionsabstrahlenden Schwingplatten 16 je nach Bedarf paarweise an gegenüberliegenden Seiten la, ld oder lb, lc, an allen Seiten la-d, oder jeweils nur an einer Seite la-d des Behalters 1 angeordnet sein Im Querschnitt kreisförmige Schwingstabe 5b (Figur 3) erzeugen im Medium 2 sich allseitig ausbreitende Schallwellen 6, so daß derartig ausgeführte Schwingstabe 5b freistehend in Behalter 1 und zwischen den im Medium 2 befindlichen Bauteilen 3 angeordnet werden können.
Auf diese Weise kann die Effektivität des Einwirkens der Schallwellen 6 auf die Bauteile 3 verbessert werden, da im Vergleich zu den an den Behälterseitenwänden la-d befindlichen Schwingplatten 16 freistehende Schwingstäbe 5b so zwischen den Bauteilen 3 angeordnet werden können, daß von ihnen erheblich weniger, die Schallwellen 6 abschwächende Bauteile 3 durchdrungen werden müssen. In vorteilhafter Weise ist die Frequenz der Schwingstäbe 5a, 5b so einstellbar, daß im Medium 2 Schallwellen 6 im Bereich von 10 kHz bis 100 kHz erzeugt werden können. Damit ist dem Fachmann eine Anleitung gegeben, daß erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahren offenbarte Vorrichtung in gleicher oder abgewandelter Form auch auf anderem als dem hier aufgezeigten Gebiet einzusetzen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen.
The vibrating rods 5, 5a, 5b arranged in the container are, depending on the shape of their cross section, either attached to the rare walls la-ld of the container 1 or to the base le thereof. In cross-section, the oscillating rod 5a can, in the form of oscillating plates 16 that emit vibration on one side, as required in pairs on opposite sides la, ld or lb, lc, on all sides la-d, or only on one side la-d of the container 1 Be arranged in cross section circular vibrating rod 5b (Figure 3) generate in the medium 2 sound waves 6 spreading on all sides, so that vibrating rod 5b designed in this way can be arranged free-standing in the container 1 and between the components 3 located in the medium 2. In this way, the effectiveness of the action of the sound waves 6 on the components 3 can be improved, since in comparison to the vibrating plates 16 located on the container side walls la-d, free-standing vibrating rods 5b can be arranged between the components 3 in such a way that considerably fewer of them the sound waves 6 attenuating components 3 must be penetrated. The frequency of the vibrating rods 5a, 5b is advantageously adjustable so that 2 sound waves 6 in the range from 10 kHz to 100 kHz can be generated in the medium. The person skilled in the art is thus provided with instructions that the method according to the invention and the device disclosed for carrying out the method can also be used in the same or modified form in another field than the one shown here in order to achieve the effects described.
BezugszeichenlisteReference list
1 Behälter la-d Behälterseitenwände le Behälterboden1 container la-d container side walls le container bottom
2 flüssiges Medium2 liquid medium
Bauteilcomponent
4 Oxidschicht4 oxide layer
5 Schwingstab5 vibrating rod
5a Schwingstab mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt5a vibrating rod with square or rectangular cross-section
5b Schwingstab mit kreisförmigem Querschnitt5b vibrating rod with circular cross-section
6 Schallwelle6 sound wave
7 Kante7 edge
8 erfindungsgemäße Vorrichtung8 device according to the invention
9 Rückstände9 residues
10 Ablaufanschluß für Medium 210 drain connection for medium 2
11 Zulaufanschluß für Medium 211 Inlet connection for medium 2
12 Stromanschluß12 power connection
13 Befbrderungssystem13 Transport system
14 horizontale Pfeilrichtung14 horizontal arrow direction
15 vertikale Pfeilrichtung15 vertical arrow direction
16 Schwingplatte16 oscillating plate
Kl Gitterstruktur der Oxidschicht wandelnde Komponente des Mediums 2 K2 Verunreinigungen beseitigende Komponente des Mediums 2 K3 oxidschichtlösende Komponente des Mediums 2
Kl Lattice structure of the oxide layer converting component of the medium 2 K2 Component of the medium 2 K3 removing impurities Component of the medium 2 that removes the oxide layer
Claims
1. Verfahren zur Reinigung von Bauteilen, wobei die verunreinigenden, an den Bauteilen haftenden Medien u.a. Schmutzpartikel, Rückstände vorhergehender Bearbeitungsverfahren, Öle und Fette sein können, und zur Entfernung auf ihnen befindlicher, durch thermische Bearbeitungsverfahren, insbesondere unter Verwendung eines Lasers entstandener Oxidschichten, wobei die Bauteile wenigstens teilweise von einem flüssigen Mehrkomponenten-Medium umgeben sind, welches gleichzeitig zur Übertragung von Schallwellen zwischen einer Schallwellen erzeugenden Quelle und den Bauteilen dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (2) wenigstens eine Komponete (Kl) enthält, die in der Lage ist, auf chemischem Weg die Gitterstruktur der auf dem Bauteil (3) befindlichen Oxidschicht (4) so umzuwandeln, daß die sich im Medium (2) ausbreitenden Schwingungen (6) zu einer Ablösung der Oxidschicht (4) vom Bauteil (3) führen.1.Procedure for cleaning components, whereby the contaminating media adhering to the components include Dirt particles, residues from previous processing methods, oils and greases, and for removal of oxide layers on them, which have been created by thermal processing methods, in particular using a laser, the components being at least partially surrounded by a liquid multicomponent medium which is simultaneously used for the transfer of Serves sound waves between a source generating sound waves and the components, characterized in that the medium (2) contains at least one component (Kl) which is able to chemically remove the lattice structure of the oxide layer (4) located on the component (3) ) so that the vibrations (6) propagating in the medium (2) lead to a detachment of the oxide layer (4) from the component (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (Kl) des Mediums (2) zur Umwandlung der Gitterstruktur der Oxidschicht (4) des Bauteils (3) durch Phosphorderivate gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the component (Kl) of the medium (2) for converting the lattice structure of the oxide layer (4) of the component (3) is formed by phosphorus derivatives.
3 Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil des flüssigen, die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden und die Oxidschicht (4) lösenden Mediums (2) Wasser ist.3 The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the main component of the liquid, the component contaminating media removing and the oxide layer (4) dissolving medium (2) is water.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (2) neben der die Gitterstruktur der Oxidschicht (4) umwandelnden Komponente (Kl) weitere bauteilverunreinigende Medien entfernende und oxidschichtlösende Komponenten (K2, K3) enthalten kann.4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the medium (2) in addition to the component (K1) converting the lattice structure of the oxide layer (4) can contain further component-contaminating media and components (K2, K3) which remove the oxide layer.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden Komponenten (K2) des flüssigen Medi-
ums (2) an sich bekannte Denvate anorganischer Sauren sind5. The method according to claim 4, characterized in that the component-contaminating media removing components (K2) of the liquid medium um (2) are known denvates of inorganic acids
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidschichtlosenden Komponenten (K3) des flussigen Mediums (2) an sich bekannte ionische oder amomsche Tenside sowie ebenfalls bekannte, als Komplexbildner wirkende Salze sindA method according to claim 4, characterized in that the oxide layer-loosening components (K3) of the liquid medium (2) are ionic or amomic surfactants which are known per se and also known salts which act as complexing agents
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (Kl, K2, K3) in emer Substanz oder m getrennten Substanzen enthalten smdMethod according to one or more of the preceding claims, characterized in that the components (C1, K2, K3) contain a substance or m separate substances
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des flussigen, die bauteilverunreinigenden Medien entfernenden und die Oxidschicht (4) losenden Mediums (2) in einem Temperaturbereich bis 100°C einstellbar istMethod according to one or more of the preceding claims, characterized in that the temperature of the liquid medium (2) which removes the media contaminating the component and removes the oxide layer (4) can be set in a temperature range up to 100 ° C
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in das flussige Medium (2) eingeleiteten Schwingungen (6) in einem Frequenzbereich zwischen 10 kHz und 100 kHz einstellbar sindMethod according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vibrations (6) introduced into the liquid medium (2) can be set in a frequency range between 10 kHz and 100 kHz
Vomchtung zur Reinigung von Bauteilen, wobei die verunreinigenden, an den Bauteilen haftenden Medien u a Schmutzpartikel, Ruckstande vorhergehender Bearbeitungsverfahren, Ole und Fette sein können, und zur Entfernung auf ihnen befindlicher, durch thermische Bearbei- tungsverfahren, insbesondere unter Verwendung eines Lasers entstandener Oxidschichten, wobei die Bauteile wenigstens teilweise von einem flussigen Mehrkomponenten-Medium umgeben smd, welches gleichzeitig zur Übertragung von Schallwellen zwischen emer Schallwellen erzeugenden Quelle und den Bauteilen dient, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige, die bauteilverunreinigenden Medien entfernende und die Oxidschicht (4) losende Medium (2), mindestens ein Bauteil (3) und em oder mehrere frequenzerzeugende Schwingstabe (5, 5a, 5b) von einem Behalter (1) aufgenommen werden und der Behalter (1) kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickt werden kann, so daß eine Eingliederung in be-
stehende technologische Abläufe möglich ist.Appropriate for cleaning components, whereby the contaminating media adhering to the components can include dirt particles, residues from previous processing methods, oils and greases, and for removing oxide layers on them which have been created by thermal processing methods, in particular using a laser, whereby the components are at least partially surrounded by a liquid multi-component medium smd, which at the same time serves to transmit sound waves between the source generating sound waves and the components, characterized in that the liquid medium (2 which removes the component-contaminating media and loosens the oxide layer (4)) ), at least one component (3) and one or more frequency-generating vibrating rods (5, 5a, 5b) are received by a container (1) and the container (1) can be fed continuously or discontinuously, so that an inclusion in standing technological processes is possible.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) von beliebigem Querschnitt und zur Beschickung obenseitig geöffiiet ausgeführt ist .11. The device according to claim 10, characterized in that the container (1) of any cross-section and for loading on the top is open.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingstäbe (5, 5a, 5b) eckigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.12. The device according to one or more of claims 10 and 11, characterized in that the vibrating rods (5, 5a, 5b) have angular or circular cross-section.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingstäbe (5a) über einen Teil oder die gesamte Innenseite (la-d) des Behälers (1) verteilt an dieser befestigt sind.13. The device according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the vibrating rods (5a) distributed over a part or the entire inside (la-d) of the container (1) are attached to this.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere im Querschnitt kreisförmige Schwingstäbe (5b) an beliebiger Stelle des Behälterbodens (le) angeordnet sind.
14. The device according to one or more of claims 10 to 13, characterized in that one or more oscillating rods (5b) which are circular in cross section are arranged at any point on the container base (le).
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