EP1518008A1 - Elektrochemisches verfahren zum reinigen von oberflächen met allischer werkstücke und reinigungselektrode - Google Patents

Elektrochemisches verfahren zum reinigen von oberflächen met allischer werkstücke und reinigungselektrode

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Publication number
EP1518008A1
EP1518008A1 EP03718535A EP03718535A EP1518008A1 EP 1518008 A1 EP1518008 A1 EP 1518008A1 EP 03718535 A EP03718535 A EP 03718535A EP 03718535 A EP03718535 A EP 03718535A EP 1518008 A1 EP1518008 A1 EP 1518008A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
electrode
electrolyte
insulating layer
electrode according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03718535A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Langeder
Günter TRETTENHAHN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fronius International GmbH
Original Assignee
Fronius International GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Fronius International GmbH filed Critical Fronius International GmbH
Publication of EP1518008A1 publication Critical patent/EP1518008A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling

Definitions

  • the invention relates to an electrochemical method for cleaning surfaces of metallic workpieces, in particular surfaces in the area of weld seams, using an electrode, an insulating layer being arranged between the electrode and the workpiece and a voltage being applied between the workpiece and the electrode Insulating layer is soaked with an electrolyte.
  • the invention further relates to an electrode for the electrochemical cleaning of surfaces of metallic workpieces, in particular surfaces in the area of weld seams, with a connection for connection to an electrical voltage source and an insulating layer for impregnation with an electrolyte.
  • Metal surfaces are often contaminated during processing, which should be avoided for reasons of corrosion but also for aesthetic reasons.
  • contamination which occurs during the welding of metal components due to the heat generated during the welding process.
  • oxide layers, slags or other welding residues which cannot be completely prevented even during welding processes in a protective gas atmosphere.
  • the workpieces are often cleaned in a separate operation, which can be done by mechanical action, chemical processes or electrochemical processes. Purely mechanical cleaning processes are very complex and lead to undesirable scratches even on those surfaces that were not contaminated. Such scratched surface areas are in turn characterized by an increased susceptibility to corrosion and often require further reworking. Chemical processes (e.g. pickling), in which the impurities are contaminated with certain oil, are gentler, but often not as effective. solvents are removed.
  • Optimal cleaning results have been achieved by electrochemical cleaning processes in which the contaminants can be removed quickly and gently by forming an electrochemical cell or an electrolytic cell with simultaneous mechanical action.
  • the workpiece to be cleaned is connected to one pole of a voltage source, while the electrode (cleaning electrode) is connected to the other pole of the voltage source.
  • the electrode is provided with an insulating layer so that no short circuit can be generated between the workpiece and the electrode.
  • the insulating layer which usually consists of a fabric, for example a glass fiber fabric, is impregnated with a liquid electrolyte.
  • the surface of the workpiece in the area between the electrode and the underlying surface of the workpiece is galvanically cleaned by the action of the electrolyte and the electric current.
  • the electrolyte can be applied manually to the insulating layer of the electrode or can be continuously fed to the electrode through a corresponding supply line.
  • DE 200 19 118 U1 describes a device for localized cleaning of metal surfaces, in particular in the area of weld seams, comprising a cell made of corrosion-resistant material, from which a used pickling acid is retained in the working position.
  • the decapitation acid inside this cell is set in vibration.
  • a generator for ultrasonic waves is placed at the end of the sonotrode.
  • the construction of the cleaning device is also particularly complex and complicated.
  • sealing against the surface to be cleaned is often difficult or not possible due to the roughness of the surface.
  • a device for the electrochemical cleaning of metal surfaces of this type is described for example in DE 298 23 753 U1.
  • a combination of a microabrasive treatment and an electrochemical treatment for the most effective removal of impurities while protecting adjacent, non-contaminated areas is described.
  • WO 97/12081 AI Another device for cleaning metals after their processing at high temperatures is known from WO 97/12081 AI, wherein the insulating layer which surrounds the end of the electrode consists of polyether ether ketone, so that burns of the insulating layer due to undesirably high currents between the electrode and the workpiece be avoided.
  • No. 6,315,885 B1 shows a further method for the electrochemical cleaning of workpieces, in which the electrolyte used is set into vibrations in the ultrasound range and the cleaning effect is thus improved.
  • the cleaning is carried out in a cleaning container by immersing the workpiece in the electrolyte. This process is particularly complex and for large workpieces such as Parts of car bodies are not suitable.
  • DE 33 43 396 AI describes a method for decontaminating metallic components of a nuclear installation, wherein a trough-shaped electrode filled with electrolyte liquid is moved along the component to be cleaned.
  • the object of the invention is to produce the smallest possible amounts of waste to be removed, which is achieved by guiding the electrolyte in a circuit via a filter. Except for the enclosure of a sponge body soaked with the electrolyte liquid, the specific design of the electrode is not discussed.
  • the object of the present invention is therefore a To create the above-mentioned electrochemical cleaning method, through which on the one hand an improved cleaning effect and on the other hand an acceleration of the cleaning process can be achieved with at the same time as little wear on the electrode.
  • Another object of the invention is to provide an electrode for electrochemical cleaning of metal surfaces, with which an improved cleaning effect can be achieved while accelerating the cleaning process and minimizing wear on the electrode.
  • the object according to the invention is achieved in that the electrode is set into vibrations with frequencies, preferably in the ultrasound range, during the cleaning process.
  • the vibration-related mechanical effect on the electrode or the transmission of the vibration from the electrode to the electrolyte and thus to the metal surface significantly accelerate the cleaning process and improve the cleaning effect.
  • the insulating layer provided with the electrolyte is arranged between the electrode and the surface of the workpiece, there is no direct mechanical action of the electrode surface on the metal surface and therefore no undesirable damage to the metal surface.
  • the electrode is set into vibrations in the frequency range above 20 kHz, preferably between 100 kHz and 2 MHz, optimal results can be achieved and at the same time the effort for generating the vibration can be kept low.
  • the cleaning effect can be adapted to the respective certain circumstances, such as the degree of contamination, can be adjusted manually or automatically.
  • the object according to the invention is also achieved by an electrode for the electrochemical cleaning of surfaces of metallic workpieces, in particular surfaces in the area of weld seams, with a connection for connection to an electrical voltage source and an insulating layer for impregnation with an electrolyte, in which a device for producing a Vibration is provided.
  • the oscillating device significantly improves the cleaning effect and accelerates the cleaning process without increasing the wear on the electrode.
  • the vibration device is preferably formed by an ultrasound transmitter.
  • Such vibration devices are relatively inexpensive and robust.
  • ultrasound sensors such as Piezocrystals deliver an optimal result.
  • the vibration device can be arranged directly in the electrode, form part of the electrode or can also be fastened to the outside of the electrode.
  • the latter embodiment is particularly suitable for retrofitting existing electrodes.
  • a handle is provided which is mounted in a vibration-damped manner or is provided with a vibration-damping layer. This makes it easy to handle the cleaning electrode, since the vibrations emanating from the vibration device are not, or only to a very small extent, passed on to the operator's hand.
  • Various elastic materials in particular plastics with an energy-absorbing effect, can be used.
  • a layer of elastic material can be provided, which prevents direct contact between the electrode surface and the workpiece and thus the electrode but also the workpiece surface. protects the surface.
  • the insulating layer for soaking with the electrolyte is preferably made of a fabric such as e.g. a glass fiber fabric.
  • the insulating layer must be porous so that a liquid or pasty electrolyte can be absorbed.
  • the insulating layer can also be formed from nubs or the like from plastic, by means of which the electrode surface is kept at a safe and defined distance from the workpiece surface and between which space is free for the introduction of a liquid or pasty electrolyte to form an electrochemical cell ,
  • the knobs or the like made of plastic can be glued to the electrode surface or, for example, attached to the electrode surface via a carrier fabric.
  • a line for conveying the electrolyte is preferably provided so that the electrolyte can be continuously conveyed to the electrode and the cleaning process can thus be carried out without interruption.
  • the delivery line can also contain a device for metering the electrolyte, so that an automatic or manual adjustment of the amount of electrolyte delivered to the respective conditions, such as the degree of contamination.
  • At least one further line for conveying additional components to the electrolyte can be provided.
  • This mixture of the electrolyte with additional components can also take place before the conveyance, so that only one line to the Promotion of the electrolyte is necessary.
  • FIG. 2 shows a cross section through an electrode for the electrochemical cleaning of surfaces of metallic workpieces according to one embodiment of the invention
  • Fig. 7 a schematic view of a cleaning electrode provided with a handle in cross section.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an electrode 1 for the electrochemical cleaning of surfaces of metallic workpieces 2.
  • a voltage source 5 is connected between the workpiece 2 and the metallic electrode body 3 via corresponding lines 4.
  • the line 4 starting from the electrode body 3 can be arranged within a connecting piece 6 for connecting the electrode body 3 with a handle.
  • the electrode body 3 of the electrode 1 is at least partially covered with an insulating layer 7.
  • This insulating layer 7, which can be formed, for example, by a glass fiber fabric, prevents a short circuit between the electrode body 3 and the surface of the metallic workpiece 2.
  • the insulating layer 7 is now impregnated with a suitable electrolyte 8, for example a polyphosphoric acid solution.
  • the electrode 1 is placed on the workpiece 2 at the contaminated points and loaded moved.
  • the impurities are removed electrochemically and the surface of the workpiece 2 is largely protected.
  • Such a cleaning process takes a relatively long time by repeating the cleaning process and soaking the insulating layer 7 in the electrolyte 8.
  • a device 9 for generating a vibration for example an ultrasound transmitter, is installed inside the electrode body 3.
  • the vibration device 9 is supplied with electrical energy via corresponding connecting cables 10.
  • the connecting cable 10 and the connecting line 4 for connecting an electrical voltage source can be arranged in the corresponding connecting piece 6 to extend to a possible handle.
  • the vibration device 9 causes the electrode 1 to vibrate, in particular an ultrasonic vibration, which accelerates and supports the cleaning process.
  • the vibration device 9 can also be arranged on the electrode body 3 of the electrode 1, which makes it possible, for example, to retrofit existing cleaning electrodes 1.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an electrode 1, in which a part of the electrode body 3 is formed by the vibration device 9.
  • a layer 11 is arranged between the electrode body 3 of the electrode 1 and the insulating layer 7, which layer can consist, for example, of elastic material and protects the surface of the electrode 1 and the surface of the workpiece 2 from direct action of the vibration device 9 if, for example the insulating layer 7 is damaged.
  • FIG. 7 shows an electrode 1 which is connected to a handle 12 via connecting piece 6.
  • the handle 12 In order to avoid that vibrations originating from the vibration device 9 are transmitted to the handle 12, the handle 12 is supported in a vibration-damped manner by a vibration-damping layer 13 between the Handle 12 and the connector 6 is arranged.
  • the connecting lines 4, 10 for the electrode body 3 and the vibration device 9 run out.
  • a line 15 for conveying the electrolyte 8 to the insulating layer 7 can be arranged.
  • the detail according to FIG. 6 shows a part of the surface of the electrode body 3 and the surface of the workpiece 2.
  • the insulating layer 7 is formed from knobs 14 or the like from plastic, between which knobs the electrolyte 8 finds space.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiments of the electrodes 1.
  • a wide variety of devices 9 for generating a vibration can be arranged in or placed on the electrode 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrochemisches Verfahren zum Reinigen von Oberflächen metallischer Werkstücke sowie eine Elektrode 1 zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke 2, insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweissnähten, mit einem Anschluss 4 zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle 5 und einer Isolierschicht 7 zur Tränkung mit einem Elektrolyten B. Zur Erzielung eines verbesserten Reinigungseffektes und einer Beschleunigung des Reinigungsvorganges sowie einer möglichst guten Schonung der Elektrode 1 ist vorgesehen, dass eine Einrichtung 9 zur Erzeugung einer Schwingung, insbesondere ein Ultraschallgeber, in der Elektrode 1 oder an der Elektrode 1 vorgesehen ist.

Description

Elektrochemisches Verfahren zum Reinigen von Oberflächen metallischer Werkstücke und Reinigungselektrode
Die Erfindung betrifft ein elektrochemisches Verfahren zum Reinigen von Oberflächen metallischer Werkstücke, insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, unter Verwendung einer Elektrode, wobei zwischen der Elektrode und dem Werkstück eine Isolierschicht angeordnet ist und zwischen dem Werkstück und der Elektrode eine Spannung angelegt wird und die Isolierschicht mit einem Elektrolyt getränkt wird.
Die Erfindung betrifft weiters eine Elektrode zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke, insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, mit einem Anschluss zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungs- quelle und einer Isolierschicht zur Tränkung mit einem Elektrolyten.
Metalloberflächen werden während ihrer Verarbeitung häufig verunreinigt, was aus Korrosionsgründen aber auch aus ästhetischen Gründen vermieden werden sollte. Problematisch dabei sind vorwiegend Verunreinigungen, welche beim Schweißen von Metallbauteilen durch die während des Schweißvorganges auftretende Wärme entstehen. Dabei handelt es sich um Oxidschichten, Schlacken oder andere Schweißrückstände, welche sich auch bei Schweißvorgängen unter Schutzgasatmosphäre nicht völlig verhindern lassen.
Zur Entfernung derartiger Verunreinigungen werden die Werkstücke häufig in einem gesonderten Arbeitsgang gereinigt, was durch mechanische Einwirkung, chemische Verfahren oder elektrochemische Verfahren geschehen kann. Rein mechanische Reinigungsverfahren sind sehr aufwändig und führen zu unerwünschten Kratzern auch auf jenen Oberflächen, die nicht verunreinigt waren. Derartige zerkratzte Oberflächenbereiche sind wiederum durch eine erhöhte Korrosionsanfälligkeit ausgezeichnet und machen häufig eine weitere Nachbearbeitung erforderlich. Schonender, aber häufig nicht so wirkungsvoll sind dabei chemische Verfahren (beispielsweise Beizen) , bei welchen die Verunreinigungen mit bestimmten ö- sungsmitteln entfernt werden.
Optimale Reinigungsergebnisse, insbesondere bei Verunreinigungen, welche nach Schweißvorgängen auf Metalloberflächen auftreten, wurden durch elektrochemische Reinigungsverfahren erzielt, bei denen durch Bildung einer elektrochemischen Zelle oder einer Elektrolysezelle unter gleichzeitiger mechanischer Einwirkung die Verunreinigungen rasch und schonend entfernt werden können. Dabei wird das zu reinigende Werkstück an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen, während die Elektrode (Reinigungselektrode) mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden wird. Die Elektrode ist mit einer Isolierschicht versehen, sodass kein Kurzschluss zwischen dem Werkstück und der Elektrode erzeugt werden kann. Zur Bildung einer elektrochemischen Zelle oder einer Elektrolysezelle wird die Isolierschicht, welche in der Regel aus einem Gewebe, beispielsweise einem Glasfasergewebe, besteht, mit einem flüssigen Elektrolyt getränkt. Durch das Einwirken des Elektrolyten und des elektrischen Stromes wird die Oberfläche des Werkstückes im Bereich zwischen der Elektrode und der darunterliegenden Oberfläche des Werkstückes galvanisch gereinigt. Der Elektrolyt kann dabei manuell auf die Isolierschicht der Elektrode aufgebracht werden oder durch eine entsprechende Zuleitung auch kontinuierlich zur Elektrode geleitet werden.
Die DE 200 19 118 Ul beschreibt ein Gerät zur lokalisierten Reinigung von Metalloberflächen, insbesondere im Bereich von Schweißnähten, umfassend eine Zelle aus korrosionsbeständigem Material, von der eine verwendete Dekapiersäure in der Arbeitsposition zurückgehalten wird. Zur Verbesserung der Reinigungswirkung wird die im Inneren dieser Zelle befindliche Dekapiersäure in Schwingung versetzt. Zu diesem Zweck wird am Ende der Sonotrode ein Generator für Ultraschallwellen aufgesetzt. Abgesehen davon, dass die Verwendung derartiger Säuren zum Beizen der Metalloberfläche besondere SicherheitsVorkehrungen erfordert, ist auch der Aufbau des Reinigungsgeräts besonders aufwändig und kompliziert. Darüber hinaus ist die Abdichtung gegenüber der zu reinigenden Oberfläche häufig aufgrund einer Rauigkeit der Oberfläche schwierig bzw. nicht möglich. Eine Vorrichtung zum elektrochemischen Reinigen von Metalloberflächen dieser Art ist beispielsweise in der DE 298 23 753 Ul beschrieben. Dabei wird eine Kombination einer mikroabrasiven Behandlung und einer elektrochemischen Behandlung zur möglichst wirkungsvollen Beseitigung von Verunreinigungen bei gleichzeitiger Schonung angrenzender, nicht verunreinigter Bereiche, beschrieben.
Eine andere Vorrichtung zur Reinigung von Metallen nach deren Bearbeitung mit hohen Temperaturen ist aus der WO 97/12081 AI bekannt, wobei die Isolierschicht, welche das Ende der Elektrode umgibt, aus Polyetheretherketon besteht, sodass Verbrennungen der Isolierschicht durch unerwünscht hohe Ströme zwischen Elektrode und Werkstück vermieden werden.
Die US 6 315 885 Bl zeigt ein weiteres Verfahren zur elektrochemischen Reinigung von Werkstücken, bei dem der verwendete Elektrolyt in Schwingungen im Ultraschallbereich versetzt wird und somit die Reinigungswirkung verbessert wird. Dabei wird die Reinigung in einem Reinigungsbehälter durchgeführt, indem das Werkstück in den Elektrolyt getaucht wird. Dieses Verfahren ist besonders aufwändig und für große Werkstücke wie z.B. Teile von Autokarosserien nicht geeignet.
Weiters beschreibt die DE 33 43 396 AI ein Verfahren zum Dekontaminieren metallischer Komponenten einer kerntechnischen Anlage wobei eine mit Elektrolytflüssigkeit gefüllte trogförmige Elektrode längs der zu reinigenden Komponente bewegt wird. Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, möglichst geringe Mengen an zu beseitigenden Abfällen zu produzieren, was durch eine Führung des Elektrolyts in einem Kreislauf über einen Filter erzielt wird. Auf die konkrete Ausführung der Elektrode wird mit Ausnahme der Umschließung eines mit der Elektrolyt- flüssigkeit getränkten Schwammkörpers nicht eingegangen.
Zudem haben die bekannten elektrochemischen Reinigungsverfahren allesamt den Nachteil, dass die Dauer des Reinigungsvorganges für eine optimale Reinigungswirkung relativ lang ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein obengenanntes elektrochemisches Reinigungsverfahren zu schaffen, durch das einerseits eine verbesserte Reinigungswirkung und andererseits eine Beschleunigung des ReinigungsVorganges bei gleichzeitig möglichst geringem Verschleiß der Elektrode erzielt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer eingangs erwähnten Elektrode zur elektrochemischen Reinigung von Metalloberflächen, mit der eine verbesserte Reinigungswirkung bei gleichzeitiger Beschleunigung des Reinigungsvorganges und möglichst geringem Verschleiß der Elektrode erzielt werden kann.
Nachteile bekannter Reinigungsverfahren bzw. Reinigungselektroden sollen vermieden bzw. zumindest reduziert werden.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass die Elektrode während des Reinigungsvorganges in Schwingungen mit Frequenzen, vorzugsweise im Ultraschallbereich, versetzt wird. Durch die schwingungsbedingte mechanische Wirkung auf die Elektrode bzw. die Weiterleitung der Schwingung von der Elektrode auf den Elektrolyten und somit auf die Metalloberfläche wird eine wesentliche Beschleunigung des Reinigungsvorganges und eine Verbesserung der Reinigungswirkung erzielt. Dadurch, dass zwischen der Elektrode und der Oberfläche des Werkstückes die mit dem Elektrolyt versehene Isolierschicht angeordnet ist, kommt es zu keiner direkten mechanischen Einwirkung der Elektrodenfläche auf die Metalloberfläche und somit zu keiner unerwünschten Beschädigung der Metalloberfläche.
Wenn die Elektrode in Schwingungen im Frequenzbereich über 20 kHz, vorzugsweise zwischen 100 kHz und 2 MHz, versetzt wird, können optimale Ergebnisse erzielt werden und gleichzeitig der Aufwand für die Erzeugung der Schwingung gering gehalten werden.
Vorteile können weiters dadurch erzielt werden, dass die Schwingungsamplitude verändert werden kann. Somit kann durch Änderung der Schwingungsamplitude, beispielsweise durch Änderung der VersorgungsSpannung eines elektromagnetischen oder piezoelektrischen Schwingungsgebers , die Reinigungswirkung an die je- weiligen Gegebenheiten, wie z.B. an den Grad der Verunreinigung, manuell oder automatisch angepasst werden.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine Elektrode zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke, insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, mit einem Anschluss zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle und einer Isolierschicht zur Tränkung mit einem Elektrolyten, bei der eine Einrichtung zur Erzeugung einer Schwingung vorgesehen ist. Durch die Schwingungseinrichtung wird die Reinigungswirkung wesentlich verbessert und eine Beschleunigung des ReinigungsVorganges erzielt, ohne dass der Verschleiß der Elektrode erhöht wird.
Dabei wird die Schwingungseinrichtung vorzugsweise durch einen Ultraschallgeber gebildet. Derartige Schwingungseinrichtungen sind relativ kostengünstig und robust. Weiters kann mit Ultraschallgebern wie z.B. Piezokristallen ein optimales Ergebnis geliefert werden.
Die Schwingungseinrichtung kann direkt in der Elektrode angeordnet sein, einen Teil der Elektrode bilden oder auch an der Außenseite der Elektrode befestigt sein. Die letztgenannte Ausführungsform eignet sich besonders zur Nachrüstung bestehender Elektroden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Griff vorgesehen, welcher schwingungsgedämpft gelagert ist oder mit einer schwingungsdämpfenden Schicht versehen ist. Dadurch kann eine bequeme Handhabung der Reinigungselektrode erzielt werden, da die von der Schwingungseinrichtung ausgehenden Schwingungen nicht bzw. nur zu einem sehr geringen Teil an die Hand der bedienenden Person weitergeleitet werden. Dabei können verschiedene elastische Materialien, insbesondere Kunststoffe mit energieabsorbierender Wirkung, zur Anwendung kommen.
Zusätzlich zur vorhandenen Isolierschicht kann eine Schicht aus elastischem Material vorgesehen sein, welche den direkten Kontakt zwischen der Elektrodenoberfläche und dem Werkstück verhindert und somit die Elektrode aber auch die Werkstückober- f1äche schont .
Wenn eine Schicht aus Kohlenstoff vorgesehen ist, können die SpannungsVerluste und der Verschleiß an der Elektrode minimiert werden. Dadurch wird eine erhöhte Leistung für den eigentlichen Reinigungsprozess erzielt. Anstelle einer Kohlenstoffbeschich- tung können auch andere Beschichtungen aus speziellen Materialien an der Elektrode vorgesehen sein, wodurch der Verschleiß der Elektrode herabgesetzt werden kann.
Die Isolierschicht zum Tränken mit dem Elektrolyten ist vorzugsweise aus einem Gewebe, wie z.B. einem Glasfasergewebe, gebildet. Die Isolierschicht muss porös sein, sodass eine Aufnahme eines flüssigen oder pastösen Elektrolyten möglich ist.
Alternativ dazu kann die Isolierschicht auch aus Noppen oder dgl. aus Kunststoff gebildet sein, durch die die Elektrodenoberfläche in einem sicheren und definierten Abstand von der Werkstückoberfläche gehalten wird und zwischen denen Raum für die Einbringung eines flüssigen oder pastösen Elektrolyten zur Bildung einer elektrochemischen Zelle frei ist. Die Noppen oder dgl. aus Kunststoff können dabei mit der Elektrodenoberfläche verklebt sein oder beispielsweise über ein Trägergewebe an der Elektrodenoberfläche angebracht sein.
Vorzugsweise ist eine Leitung zur Förderung des Elektrolyten vorgesehen, sodass der Elektrolyt kontinuierlich zur Elektrode gefördert werden kann und somit der Reinigungsvorgang ohne Unterbrechung vollzogen werden kann.
Dabei kann die Förderleitung auch eine Einrichtung zur Dosierung des Elektrolyten enthalten, sodass eine automatische oder manuelle Anpassung der geförderten Elektrolytmenge an die jeweiligen Bedingungen, wie z.B. an den Grad der Verunreinigung, erfolgen kann.
Darüberhinaus kann zumindest eine weitere Leitung zur Förderung von Zusatzkomponenten zum Elektrolyten vorgesehen sein. Diese Mischung des Elektrolyten mit Zusatzkomponenten kann aber auch vor der Förderung erfolgen, sodass nur eine Leitung zur Förderung des Elektrolyten notwendig ist.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand der beigefügten Abbildungen, welche verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, näher erläutert.
Darin zeigen:
Fig. 1: eine Prinzipskizze einer Elektrode zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke;
Fig. 2: einen Querschnitt durch eine Elektrode zur elektroche- mishen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 bis 5: weitere Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 6: ein Detail einer an einem Werkstück aufliegenden Elektrode mit einer Isolierschicht in Form von Kunststoffnoppen; und
Fig. 7: eine schematische Ansicht einer mit einem Griff versehenen Reinigungselektrode im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Elektrode 1 zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke 2. Zwischen dem Werkstück 2 und dem metallischen Elektrodenkörper 3 wird über entsprechende Leitungen 4 eine Spannungsquelle 5 angeschlossen. Dabei kann die vom Elektrodenkörper 3 ausgehende Leitung 4 innerhalb eines AnschlussStückes 6 zur Verbindung des Elektrodenkörpers 3 mit einem Griff angeordnet sein. Der Elektrodenkörper 3 der Elektrode 1 ist mit einer Isolierschicht 7 zumindest teilweise umhüllt. Diese Isolierschicht 7, welche beispielsweise durch ein Glasfasergewebe gebildet sein kann, wird ein Kurzschluss zwischen dem Elektrodenkörper 3 und der Oberfläche des metallischen Werkstückes.2 verhindert. Zur Bildung einer elektrochemischen Zelle wird nun die Isolierschicht 7 mit einem geeigneten Elektrolyten 8, beispielweise einer Poly- phosphorsäurelösung, getränkt. Danach wird die Elektrode 1 auf das Werkstück 2 an den verunreinigten Stellen aufgelegt und be- wegt. Die Verunreinigungen werden elektrochemisch entfernt und die Oberfläche des Werkstückes 2 weitestgehend geschont. Ein derartiger Reinigungsvorgang dauert jedoch durch oftmaliges Wiederholen des Reinigungsvorganges und des Tränkens der Isolierschicht 7 im Elektrolyten 8 relativ lange.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode 1 zeigt Fig. 2 im Querschnitt. Dabei ist innerhalb des Elektrodenkörpers 3 eine Einrichtung 9 zur Erzeugung einer Schwingung, beispielsweise ein Ultraschallgeber, eingebaut. Die Schwingungseinrichtung 9 wird über entsprechende Verbindungskabel 10 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei können die Verbindungskabel 10 sowie die Verbindungsleitung 4 zum Anschluss einer elektrischen Spannungsquelle im entsprechenden Verbindungsstück 6 zu einem allfälligen Griff verlaufend angeordnet sein. Durch die Schwingungseinrichtung 9 wird die Elektrode 1 in eine Schwingung, insbesondere eine UltraschallSchwingung, versetzt, welche den Reinigungsprozess beschleunigt und unterstützt.
Gemäß Fig. 3 kann die Schwingungseinrichtung 9 auch am Elektrodenkörper 3 der Elektrode 1 angeordnet sein, was beispielsweise ein Nachrüsten bestehender Reinigungselektroden 1 möglich macht.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Elektrode 1, bei der ein Teil des Elektrodenkörpers 3 durch die Schwingungseinrichtung 9 gebildet ist.
Bei der AusführungsVariante gemäß Fig. 5 ist zwischen dem Elektrodenkörper 3 der Elektrode 1 und der Isolierschicht 7 eine Schicht 11 angeordnet, welche beispielsweise aus elastischem Material bestehen kann und die Oberfläche der Elektrode 1 sowie die Oberfläche des Werkstückes 2 vor direkter Einwirkung der Schwingungseinrichtung 9 schützt, wenn z.B. die Isolierschicht 7 beschädigt ist.
Fig. 7 zeigt eine Elektrode 1, welche über Verbindungsstück 6 mit einem Griff 12 verbunden ist. Zur Vermeidung, dass von der Schwingungseinrichtung 9 ausgehende Schwingungen an den Griff 12 übertragen werden, ist der Griff 12 schwingungsgedämpft gelagert, indem eine schwingungsdämpfende Schicht 13 zwischen dem Griff 12 und dem Verbindungsstück 6 angeordnet ist. Am hinteren Ende des Griffes 12 laufen die Anschlussleitungen 4, 10 für den Elektrodenkörper 3 und die Schwingungseinrichtung 9 heraus . Ebenso kann durch den Griff 12 das Verbindungsstück 6 und dem Elektrodenkörper 3 eine Leitung 15 zur Förderung des Elektrolyten 8 zur Isolierschicht 7 angeordnet sein.
Das Detail gemäß Fig. 6 zeigt einen Teil der Oberfläche des Elektrodenkörpers 3 und der Oberfläche des Werkstückes 2. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Isolierschicht 7 aus Noppen 14 oder dgl. aus Kunststoff gebildet, zwischen welchen Noppen der Elektrolyt 8 Raum findet. Dies stellt eine alternative Ausführungsform der Isolierschicht 7, wie die häufig verwendeten Gewebeschichten, dar.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungformen der Elektroden 1 beschränkt. Insbesondere können verschiedenste Einrichtungen 9 zur Erzeugung einer Schwingung in der Elektrode 1 angeordnet oder an dieser platziert sein.

Claims

Patentansprüche :
1. Elektrochemisches Verfahren zum Reinigen von Oberflächen metallischer Werkstücke, insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, unter Verwendung einer Elektrode, wobei zwischen der Elektrode und dem Werkstück eine Isolierschicht angeordnet ist und zwischen dem Werkstück und der Elektrode eine Spannung angelegt wird und die Isolierschicht mit einem Elektrolyt getränkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode während des Reinigungsvorganges in Schwingungen mit Frequenzen vorzugsweise im Ultraschallbereich, versetzt wird.
2. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode in Schwingungen im Frequenzbereich über 20 kHz, vorzugsweise zwischen 100 kHz und 2 MHz versetzt wird.
3. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsamplitude verändert wird.
4. Elektrode (1) zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke (2), insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, mit einem Anschluss (4) zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle (5) und einer Isolierschicht (7) zur Tränkung mit einem Elektrolyten (8) , dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (9) zur Erzeugung einer Schwingung vorgesehen ist.
5. Reinigungselektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungseinrichtung (9) durch einen Ultraschallgeber gebildet ist.
6. Reinigungselektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungseinrichtung (9) in der Elektrode (1) angeordnet ist.
7. Reinigungselektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungseinrichtung (9) einen Teil der Elektrode (1) bildet.
8. Reinigungselektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Schwingungseinrichtung (9) an der Elektrode (1) befestigt ist.
9. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Griff (12) vorgesehen ist, welcher schwingungsgedämpft gelagert ist oder mit einer schwingungs- dämpfenden Schicht (13) versehen ist.
10. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (11) aus elastischem Material vorgesehen ist.
11. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht aus Kohlenstoff vorgesehen ist.
12. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (7) aus einem Gewebe, vorzugsweise einem Glasfasergewebe gebildet ist.
13. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (7) aus Noppen (14) od. dgl. aus Kunststoff gebildet ist.
14. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung (15) zur Förderung des Elektrolyten (8 ) vorgesehen ist.
15. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (15) eine Einrichtung zur Dosierung des Elektrolyten (8) enthält.
16. Reinigungselektrode nach einem der Ansprüche 10 bis 15', dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung zur Förderung von Zusatzkomponenten zum Elektrolyten (8) vorgesehen ist.
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