EP1557241B1 - Verfahren zur Behandlung von Aluminiumgussteilen - Google Patents

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EP1557241B1
EP1557241B1 EP20040024901 EP04024901A EP1557241B1 EP 1557241 B1 EP1557241 B1 EP 1557241B1 EP 20040024901 EP20040024901 EP 20040024901 EP 04024901 A EP04024901 A EP 04024901A EP 1557241 B1 EP1557241 B1 EP 1557241B1
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EP
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aluminium castings
castings
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aluminium
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Marc Lösken
Olaf Heine
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0046—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier
    • B24C7/0053—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier with control of feed parameters, e.g. feed rate of abrasive material or carrier
    • B24C7/0061—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier with control of feed parameters, e.g. feed rate of abrasive material or carrier of feed pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of aluminum castings according to the preamble of patent claim 1.
  • Aluminum castings such as those used as a cylinder crankcase, cylinder head or the like.
  • a method for compressed air jetting is treated, wherein a granular blasting agent is conveyed by a carrying air flow, and accelerated - main stream - and for wetting the blasting agent by means of an additional air flow in this main stream, a liquid, in particular water is introduced in a distributed form.
  • the US-A-5 081 799 describes a device for irradiating a workpiece with a mixture of fine particles and compressed air. It is proposed for the removal of coatings of aluminum surfaces, the compressed air to add inorganic salts.
  • the advantages achieved by the invention are to be seen in the fact that the treatment of aluminum castings by dry blasting in the low pressure range -7 bar leads to good quality surfaces on said aluminum castings.
  • the compressed air is a mixture of salt crystals - potassium sulfate and soda - added, whereby a liberation of these surfaces of particles in a thorough, but gentle manner, with an abrasive effect.
  • the aluminum castings are then treated excellently when steps 1 through 7 are applied.
  • An internal combustion engine 1 includes aluminum castings 2 and 3 each having an outside As and an inside Is formed by a cylinder crankcase and a cylinder head. Other aluminum castings of the internal combustion engine 1 are a valve cover 4, a crankshaft bearing bridge 5 and an oil pan 6. On the internal combustion engine 1, a crankshaft 7 and camshafts 8 and 9 are also provided.
  • a method is used in which first the outside As is freed with a dry blasting and then the inside Is of said aluminum castings 2 and 3 with the same dry blasting of particles become.
  • compressed air is applied at high speed to the outside As or the inside Is of the aluminum die-cast parts 2 and 3, by means of a jet device 10, which operates at a pressure of 7 bar. Impact, deposits, corrosion and color are removed from aluminum castings 2 and 3 by the impact energy of dry blasting.
  • a beam angle ⁇ between the blasting device 10 and the surfaces for firmly adhering particles are 80 ° to 90 °; for loose lacquer layers or other easily adhered layers flatter angles, so that the blasting medium can penetrate under the particulate material and it breaks loose.
  • the dry blast air is mixed with a mixture of salt crystals containing potassium sulphate - K2SO4 - and soda - Na2C03 -, the potassium having abrasive action.
  • an alkaline immersion bath can be used in the 5th step, with turbulence being generated in the immersion bath to remove particles from the aluminum castings 2 and 3.
  • turbulence being generated in the immersion bath to remove particles from the aluminum castings 2 and 3.
  • desalted water to the rinsing bath, to which liquid preservation can also be added.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Aluminiumgussteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aluminiumgussteile wie sie bspw. als Zylinderkurbelgehäuse, Zylinderkopf oder dgl. bei Brennkraftmaschinen eingesetzt werden erfahren über ihren Lebenszyklus durch Oberflächenbelastungen, Temperatureinwirkungen usw. vor allem an ihren Außenseiten optische Qualitätsbeeinträchtigungen. Letztere können durch gezielte Oberflächenbehandlungen zumindest reduziert werden.
  • Es ist ein Strahlkopf für Hochdruck-Sandstrahlanlagen bekannt, DE 41 27 886 A1 , bei dessen Betrieb ein Wasser-Sandstrahl-Gemisch mit relativ geringem Druck (weniger 1 bar) durch Strahlmittel-Zuführung in einen Raum befördert wird. Gleichzeitig wird über die Hochdruck-Wasserzuführung unter hohem Druck (Größenordnung 100 bar) Wasser in besagten Raum eingebracht.
  • In der DE 34 15 174 C2 wird ein Verfahren zum Druckluftstrahlen behandelt, wobei ein körniges Strahlmittel durch einen Tragluftstrom gefördert, und beschleunigt wird - Hauptstrom - und zum Befeuchten des Strahlmittels mittels eines Zusatzluftstroms in diesem Hauptstrom eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser in verteilter Form eingebracht wird.
  • Die US-A-5 081 799 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestrahlen eines Werkstücks mit einer Mischung aus feinen Teilchen und Druckluft. Dabei wird zum Entfernen von Beschichtungen von Aluminiumüberflächen vorgeschlagen, der Druckluft anorganische Salze beizumengen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung von Aluminiumgussteilen, vorzugsweise für Brennkraftmaschinen zu schaffen, durch das die Oberflächen dieser Aluminiumgussteile einen hochwertigen Qualitätsstand erhalten. Dabei sollte aber auch sichergestellt werden, dass das Verfahren auf wirtschaftliche Weise durchführbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Behandlung der Aluminiumgussteile durch Trockenstrahlen im Niederdruckbereich -7 barzu qualitativ guten Oberflächen an besagten Aluminiumgussteilen führt. Dabei wird der Druckluft ein Gemisch aus Salzkristallen - Kaliumsulfat und Soda - beigemengt, wodurch eine Befreiung dieser Oberflächen von Partikeln auf gründliche, jedoch schonende Weise, und zwar mit abrasiver Wirkung erfolgt. Schließlich werden die Aluminiumgussteile dann vorzüglich behandelt, wenn die Schritte 1 bis 7 angewandt werden.
  • In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben wird.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Brennkraftmaschine mit Aluminiumgussteilen, die mit dem Verfahren nach der Erfindung behandelt werden;
    Fig. 2
    ein schematische Einrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung;
    Fig. 3
    ein Diagramm bezüglich Ablauf des Verfahrens nach der Erfindung.
  • Eine Brennkraftmaschine 1 umfasst Aluminiumgussteile 2 und 3 mit jeweils einer Außenseite As und einer Innenseite Is, die durch ein Zylinderkurbelgehäuse und einen Zylinderkopf gebildet werden. Weitere Aluminiumgussteile der Brennkraftmaschine 1 sind eine Ventilhaube 4, eine Kurbelwellenlagerbrücke 5 und eine Ölwanne 6. An der Brennkraftmaschine 1 sind ferner eine Kurbelwelle 7 und Nockenwellen 8 und 9 vorgesehen.
  • Zur Behandlung der Oberflächen der Außenseite As und der Innenseite Is der Aluminiumgussteile 2 und 3 wird ein Verfahren angewandt, bei dem zunächst die Außenseite As mit einem Trockenstrahlen und danach die Innenseite Is der besagten Aluminiumgussteile 2 und 3 mit dem gleichen Trockenstrahlen von Partikeln befreit werden. Dabei wird Druckluft mit hoher Geschwindigkeit auf die Außenseite As bzw. die Innenseite Is der Aluminiumdruckgussteile 2 und 3 aufgebracht, und zwar mittels einer Strahleinrichtung 10, die mit einem Druck um 7 bar arbeitet. Durch die Aufprallenergie des Trockenstrahlens werden Verunreinigungen, Ablagerungen, Korrosion und Farbe von den Aluminiumgussteilen 2 und 3 befreit. Als Strahlwinkel α zwischen Strahleinrichtung 10 und den Oberflächen für fest anhaftende Partikel eignen sich 80° bis 90°; für lockere Lackschichten oder andere leicht anhaftende Schichten flachere Winkel, damit das Strahlmedium unter das Partikelmaterial dringen kann und es losbricht.
  • Der Druckluft des Trockenstrahlens wird ein Gemisch aus Salzkristallen beigemengt, die Kaliumsulfat - K2SO4 - und Soda - Na2C03 - umfassen, wobei das Kalium abrasive Wirkung besitzt.
  • Für die Durchführung des Verfahrens werden folgende Verfahrensschritte eingesetzt:
    1. 1. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden an ihren Außenseiten mittels Trockenstrahlen behandelt, wobei dem Trockenstrahlen ein Gemisch aus Kaliumsulfat und Soda beigemengt wird,
    2. 2. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden durch Blasen unter Verwendung von Druckluft beaufschlagt,
    3. 3. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden an ihren Innenseiten mittels Trockenstrahlen behandelt, wobei dem Trockenstrahlen feinkörniges Soda beigemengt wird,
    4. 4. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden durch Spülen bspw. mit Zitronensäure von Strahlmittel befreit,
    5. 5. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden in einem Tauchbad von Partikeln befreit,
    6. 6. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden in ein Spülbad eingetaucht,
    7. 7. Schritt: Die Aluminiumgussteile werden mittels eines Trocknungsprozesses behandelt.
  • Zur Optimierung dieses aus 7 Schritten bestehenden Verfahrens kann beim 5. Schritt ein alkalisches Tauchbad eingesetzt werden, wobei im Tauchbad Turbulenzen zur Entfernung von Partikeln von den Aluminiumgussteilen 2 und 3 erzeugt werden. Schließlich besteht die Möglichkeit im 6. Schritt dem Spülbad entsalztes Wasser beizugeben, dem auch noch eine flüssige Konservierung beigemengt werden kann.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Behandlung von Aluminiumgussteilen, vorzugsweise für Brennkraftmaschinen, bei dem die Aluminiumgussteile mittels Strahlen bearbeitet werden, wobei die Aluminiumgussteile (2 und 3) durch Trockenstrahlen im Niederdruckbereich behandelt werden, und wobei der Druckluft ein Gemisch aus Salzkristallen beigemengt wird, dergestalt, dass eine Oxidschicht und darunter liegende Verunreinigungen und Korrosion ohne Materialabtrag entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst:
    1. Schritt: Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden an ihren Außenseiten (As) mittels Trockenstrahlen behandelt, wobei dem Trockenstrahlen ein Gemisch aus Kaliumsulfat (K2S04) und Soda (Na2C03) beigemengt wird,
    2. Schritt: Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden durch Blasen unter Verwendung von Druckluft beaufschlagt:
    3. Schritt: Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden an ihren Innenseiten (Is) mittels Trockenstrahlen behandelt, wobei dem Trockenstrahlen feinkörniges Soda beigemengt wird
    4. Schritt: Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden durch Spülen bspw. mit Zitronensäure von Strahlmittel befreit,
    5. Schritt: Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden in einem Tauchbad von Partikeln befreit;
    6. Schritt: Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden in ein Spülbad eingetaucht,
    7. Schritt. Die Aluminiumgussteile (2 und 3) werden mittels eines Trocknungsprozess behandelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenstrahlen mit einem Druck bis zu 7 bar erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im 5. Schritt das Tauchbad von alkalischer Gattung ist, wobei im Tauchbad Turbulenzen zur Entfernung von Partikeln von den Aluminiumgussteilen (2 und 3) erzeugt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im 6. Schritt das Spülbad entsalztes Wasser umfasst, dem eine flüssige Konservierung beigemengt wird.
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