Vorrichtung und Verfahren zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Oberflächenbehand¬ lung von Metallteilen in einem Elektroiytbad gemäß dem Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1 sowie ein Verfahren zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallteilen in einem Elektrolytbad.
Elektrochemisches Beizen und Polieren ist ein bekanntes Verfahren zur elektrochemi¬ schen Oberflächenbehandlung von Metallgegenständen. Der zu bearbeitende Metall¬ gegenstand wird elektrisch kontaktiert, in einen geeigneten Elektrolyten getaucht und als Anode in einem Gleichstromkreis bestromt. Dabei wird von der Oberfläche des Gegenstands Metall abgetragen und man erhält eine Oberfläche mit bestimmten gewünschten Eigenschaften. Größere Metallgegenstände werden üblicherweise zur Halterung und Kontaktierung auf sogenannte Kontaktgestelle geklemmt oder in auf¬ gehängter Anordnung bearbeitet.
Zur Bearbeitung vieler kleiner Metallteile ist das soeben beschriebene Vorgehen je- doch ungeeignet, weil eine Einzelaufnahme der zu bearbeitenden Kleinteile unwirt¬ schaftlich wäre. Massenkleinteile werden deshalb lose als Schüttgut in Trommeln oder Glocken bearbeitet. Dazu wird jeweils eine bestimmte Menge von zu bearbei¬ tenden Metallkleinteilen, eine sogenannte Charge, in eine Trommel eingefüllt und die Trommel wird dann in das Elektrolytbad eingetaucht. Der Mantel der Trommel ist aus einem meist perforierten leitfähigen Metall, üblicherweise Titan, gefertigt. Er ist wäh¬ rend des Bearbeitungsprozesses als Anode im Prozessstromkreis geschaltet und leitet den Strom durch Berührungskontakt an die zu behandelnden Teile weiter. Die zum Schließen des Prozessstromkreises notwendigen Kathoden sind dabei sowohl außer¬ halb der Trommel und in deren Zentrum angeordnet (siehe hierzu Figur 1).
Aufgrund des Faraday-Effekts wirkt der elektrochemische Oberflächenbehandlungs- prozess allerdings nur an der Oberfläche der Schüttung und dringt kaum in die Schüttung ein, weshalb nur die sich jeweils an der Oberfläche der Schüttung befin¬ denden Metallteile bearbeitet werden. Eine gleichmäßige Bearbeitung aller in der Trommel befindlichen Metallteile setzt daher eine gleichmäßige Umwälzung der Schüttung voraus. Die Trommel oder Glocke wird hierzu während der Bearbeitungs¬ dauer um ihre Achse gedreht. Nach und nach gelangen damit periodisch alle Teile an
die Oberfläche und werden dort bearbeitet. Die Einstellung des zur Bearbeitung einer Charge notwendigen Stroms muss so erfolgen, dass die sich jeweils im Bereich der Oberfläche des Schüttvolumens befindenden Teile korrekt mit Strom beaufschlagt werden. Da die Anzahl dieser Teile nur einen Bruchteil X der gesamten Charge bildet, muss folglich zur Behandlung dieser gesamten Charge die Behandlungszeit um das X-fache der Zeit zur Behandlung eines einzelnen Teils verlängert werden. Aus dem beschriebenen Phänomen folgt auch, dass größere Chargen keine wesentliche Erhö¬ hung des Stroms erlauben, sondern dass sich nur die Behandlungszeit entsprechend verlängert.
Bei dem beschriebenen Prozess erfolgt der anodische Kontakt der in der Trommel befindlichen Schüttung (Charge) aus Metallteilen durch diejenigen Teile, die die In¬ nenseite des Trommelmantels berühren. Diese Teile leiten den Strom durch die ge¬ samte Schüttung an die sich an der Oberfläche der Schüttung befindenden Teile weiter. Diese wiederum werden nur durch ihr Eigengewicht kontaktiert. Ist das Ge¬ wicht eines einzelnen Metallteils sehr niedrig, beispielsweise aufgrund einer geringen Wanddicke des Teils, erfolgt unter Umständen kein ausreichend intensiver Kontakt, um den Strom ordnungsgemäß in das Teil einzuspeisen. Die Folge davon sind ent¬ weder ungleichmäßig bearbeitete Teile oder lokale Brandstellen an den Teileoberflä- chen aufgrund einer Überhitzung der Kontaktstellen. Teile mit sehr geringem Gewicht im Verhältnis zur Größe eignen sich daher nur schlecht zur Bearbeitung in herkömm¬ lichen elektrochemischen Oberflächenbehandlungsvorrichtungen.
Teile, die sich während der Bearbeitung ineinander stecken können oder sich ver- hängen und einen zusammenhängenden Knäuel bilden können (auch als "verigeln" bezeichnet), eignen sich ebenfalls nicht zur Bearbeitung in herkömmlichen elektro¬ chemischen Oberflächenbehandlungsvorrichtungen, da sich die einzelnen Teile wäh¬ rend der Bearbeitung gegenseitig teilweise abdecken und so eine gleichmäßige Bearbeitung der Teile verhindert ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfah¬ ren zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallteilen in einem Elektro¬ lytbad bereitzustellen, mit der bzw. mit dem alle Teile einer Charge unabhängig von der Chargengröße weitgehend gleichzeitig bearbeitet werden können, so dass bei größeren Chargen nur der Strom entsprechend erhöht werden muss, die Behand¬ lungszeit der gesamten Charge jedoch weiterhin der Zeit entspricht, die zur Bearbei¬ tung eines Einzelteils erforderlich ist. Ferner sollen auch die Oberflächen solcher Teile
mit hoher Gleichmäßigkeit und Genauigkeit bearbeitbar sein, die sich ineinander ste¬ cken können, die zum Verigeln neigen oder die ein sehr geringes Eigengewicht auf¬ weisen.
Ausgehend von einer eingangs beschriebenen, bekannten Vorrichtung zur elektro¬ chemischen Oberflächenbehandlung von Metallteilen in einem Elektrolytbad ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Seitenwände der Trommel als Anode dienen, dass die Seitenwände zusammen mit dem Mantel einen spaltförmigen Arbeitsraum mit einer Spaltbreite begrenzen, die durch den Abstand zwischen den Seitenwänden definiert ist, und dass die Spaltbreite in Abhängigkeit der Größe und/oder der Geometrie der zu behandelnden Metallteile so gewählt ist, dass wäh¬ rend der elektrochemischen Oberflächenbehandlung der Metallteile alle im Arbeits¬ raum befindlichen Metallteile im Wesentlichen gleichermaßen mit Strom beaufschlagt werden.
Im Unterschied zu herkömmlichen Vorrichtungen dient also nicht der Trommelman¬ tel, sondern es dienen die Seitenwände der Trommel als Anode und der Arbeitsraum ist spaltförmig, d.h. seine Höhe (Erstreckung in Axialrichtung der Trommel) ist sehr viel geringer als seine Breite. Auf diese Weise, d.h. durch die im Verhältnis zum Schüttungsvolumen große Kontaktfläche der beiden Seitenwände der Trommel und durch die geringe, den Faraday-Effekt vermeidende Höhe des Arbeitsraumes wird die gesamte sich im Arbeitsraum befindende Schüttung aus Metallteilen vollständig und durchgehend mit Strom beaufschlagt, d.h. es befinden sich im Inneren der Schüttung keine Bereiche, die nicht ebenfalls bearbeitet werden. Die zur Behandlung der ge- samten Charge erforderliche Zeit entspricht somit weitgehend der Zeit, die zur Be¬ handlung eines Einzelteils erforderlich wäre. Das Gewicht der Schüttung drückt die Metallteile im Arbeitsraum gegen die Seitenwände und sorgt so für eine zuverlässige Kontaktierung mit der Anode. Ist der Arbeitsraum annähernd vollständig mit Teilen gefüllt, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch sehr leichte Teile bear- beitet werden.
Eine Bewegung der Teile während der Behandlung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur in geringem Maße notwendig, damit sich über die Behandlungszeit die Kontaktstellen verändern und so vermieden wird, dass diese nach dem Behand- lungsvorgang sichtbar sind. Es reicht beispielsweise aus, die Trommel während der Behandlung langsam zu drehen. Weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits eine geringe Bewegung der Teile während ihrer Behandlung dazu ausreicht, Kontakt-
stellen immer wieder neu zu bilden und die Bewegung nicht wie beim Stand der Technik so ausgeprägt sein muss, dass immer neue Teile an die Oberfläche der Schüttung gelangen, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Teile be¬ handelt werden, die normalerweise zum Verigeln und Verklumpen neigen.
Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommende Trommel kann beispielsweise die Gestalt eines Kreiszylinders haben. Statt einem kreisförmigen Querschnitt kann die Trommel aber ebenso einen rechteckigen, quadratischen, drei¬ eckigen oder auch vieleckigen Querschnitt haben. Allgemein ist man bei der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung hinsichtlich der Wahl der Querschnittsform der Trommel freier als beim Stand der Technik, da es nicht darauf ankommt, ständig neue Teile an die Oberfläche der in der Trommel befindlichen Schüttung befördern zu müssen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen die Seitenwände der Trommel als Anode. Dies bedingt eine Ausführung der Seitenwände aus Metall, beispielsweise aus einer Titanlegierung. Vorzugsweise sind die Seitenwände der Trommel perforiert, um einen möglichst ungehinderten Zutritt des Elektrolytbades zum spaltförmigen Arbeits¬ raum in der Trommel zu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil perforierter Seitenwände ist darin zu sehen, dass man gegenüber herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, bei denen die Trommel als Anode dient und in der Regel perforiert ist, hinsichtlich der Materialauswahl und konstruktiven Ausführung der Trommelwand freier ist. Auf diesen Gesichtspunkt wird später im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch näher eingegangen werden.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Spaltbreite des Arbeits¬ raumes verstellbar. Auf diese Weise kann der Arbeitsraum der Geometrie und den Abmessungen der jeweils zu bearbeitenden Teile angepasst werden. Bei einer bevor¬ zugten Ausführungsform ist die Spaltbreite des Arbeitsraumes in einem Bereich ver- stellbar, der dem Einfachen bis 10-fachen des Durchmessers der zu behandelnden Metallteile entspricht.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Arbeitsraum Einbauten zu seiner Unterteilung und/oder zur Führung der Metallteile während einer Drehung der Trommel auf. Durch solche Einbauten kann noch besser verhindert werden, dass Teile sich ineinander stecken. Die Einbauten können den Arbeitsraum beispielsweise in mehrere Kammern unterteilen. Die Einbauten können so gestaltet sein, dass sie die Bewegungsfreiheit der einzelnen
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nen so gestaltet sein, dass sie die Bewegungsfreiheit der einzelnen Teile beschrän¬ ken, so dass die Teile sich nicht miteinander verhaken können.
Um die Trommel der erfindungsgemäßen Vorrichtung drehen zu können, ist gemäß einer Ausführungsform an jeder Seitenwand der Trommel außen eine Welle befes¬ tigt. Die beiden außen an den Trommelseitenwänden befestigten Wellen fluchten miteinander und legen die Drehachse der Trommel fest. Wenn die beiden Wellen sich nicht in den Arbeitsraum der Trommel erstrecken, bleibt Letzterer unbeeinträchtigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mehrere Trommeln aufweisen. Jede Trom- mel kann ihre eigenen beiden Wellen aufweisen, oder es können mehrere Trommeln durch miteinander fluchtende Wellenabschnitte miteinander verbunden sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Trommel in einer drehbaren Halterung aufgenommen und es ist außen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Halterung je eine Welle befestigt. Diese beiden Wellen fluchten miteinander und legen die Dreh¬ achse der Trommel fest. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mehrere drehbare Halterungen aufweisen.
Gemäß einer noch anderen Ausführungsform sind mehrere Trommeln in einer dreh- baren Halterung aufgenommen, wobei die Halterung eine die Drehachse festlegende Welle aufweist, beiderseits derer wenigstens zwei Trommelaufnahmegestelle zur Drehung mit der Welle befestigt sind. Jeweils zwei Trommelaufnahmegestelle können bezüglich der Welle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. In axialer Rich¬ tung der Welle können mehrere solcher jeweils zwei Trommelaufnahmegestelle auf- weisender Ebenen angeordnet sein, so dass die Kapazität der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Bedarf festgelegt werden kann. Statt der paarweise in einer ge¬ meinsamen Ebene zur Drehung mit der Welle angebrachten Trommelaufnahmege¬ stelle können die einzelnen Trommelaufnahmegestelle aber auch bezüglich der Welle axial versetzt zueinander angeordnet sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Trommelaufnahmegestelle einseitig offen und zum Einstecken und Herausziehen der Trommeln ausgebildet. Ein Beschicken und Entleeren der Trommeln ist auf diese Weise schnell und damit wirtschaftlich möglich, weil die Halterung nicht aus dem Elektrolytbad herausgenommen werden muss, sondern lediglich die einzelnen Trom¬ meln aus der Halterung.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zum einfachen Be- füllen und Entleeren des Arbeitsraumes eine verschließbare Öffnung im Trommel-
mantel auf. Zum Entleeren des Arbeitsraumes wird die Trommel so positioniert, dass die verschließbare Öffnung unten zu liegen kommt. Beim Öffnen sorgt dann die Schwerkraft für eine selbsttätige Entleerung der Trommel. Zum erneuten Befüllen braucht die Trommel dann nur um 180° gedreht zu werden, so dass die Öffnung oben zu liegen kommt.
Eine etwas abgewandelte Ausführungsform weist im Trommelmantel eine erste ver¬ schließbare Öffnung zum Befüllen und eine gegenüberliegende zweite verschließbare Öffnung zum Entleeren des Arbeitsraumes auf. Auf diese Weise muss die Trommel nach einer Entleerung des Arbeitsraumes zum erneuten Befüllen nicht mehr um 180° gedreht werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Be¬ füllen und Entleeren des Arbeitsraumes wenigstens eine Seitenwand der Trommel so ausgebildet, dass sie zu öffnen ist oder abnehmbar ist. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere für Trommeln, die wie zuvor beschrieben in einer drehbaren Halterung aufgenommen sind und/oder die mit Einbauten versehen sind.
Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Trommelmantel durch einen als separates Bauteil ausgeführten Rahmen ge¬ bildet. Dieser Rahmen hindert die im Arbeitsraum befindlichen Metallteile am Heraus¬ fallen und kann ferner die Funktion haben, die Trommelseitenwände zu fixieren. Als Werkstoff für den Rahmen eignen sich alle Kunststoffe und Metalle, die bei den im jeweiligen Behandlungsprozess auftretenden Bedingungen beständig sind. Der Rah- men kann beispielsweise zwischen den beiden Trommelseitenwänden angeordnet sein. Bei einer solchen Ausführungsform lassen sich durch unterschiedlich breite Rahmen einfach unterschiedliche Spaltbreiten des Arbeitsraumes einstellen.
Der Rahmen kann gemäß einer anderen Ausführungsform jedoch auch die beiden Trommelseitenwände übergreifen. Auf der Innenseite des Rahmens können dann mehrere Nuten vorgesehen sein, in die die Trommelseitenwände eingesteckt werden. Durch Wahl der entsprechenden Nuten wird die gewünschte Spaltbreite des Arbeits¬ raumes festgelegt.
Gemäß einer noch anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Trommelmantel durch ineinander passende Umkantungen der Seitenwände gebildet. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Spaltbreite des Arbeitsraumes
einfach durch aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen der Trommelseiten¬ wände eingestellt werden.
Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise wenigstens eine Kathode auf jeder Seite der Trommel mit Abstand zur entsprechen¬ den Seitenwand und parallel zur Seitenwand im Elektrolytbad angeordnet. Eine sol¬ che Kathodenanordnung ist konstruktiv einfacher zu realisieren als die beim Stand der Technik gewählte Anordnung mit einer Kathode im Zentrum der Trommel.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur elektrochemi¬ schen Oberflächenbehandlung von Metallteilen in einem Elektrolytbad gelöst, das die Schritte des Bereitsteilens einer Trommel zur Aufnahme von zu behandelnden Metall¬ teilen, wobei die Trommel einen Mantel und Seitenwände aufweist, um eine Achse drehbar ist und wobei der Mantel und die Seitenwände einen spaltförmigen Arbeits- räum mit einer Spaltbreite begrenzen, des Vorgebens der Spaltbreite derart, dass während der elektrochemischen Oberflächenbehandlung der Metallteile im Wesentli¬ chen alle im Arbeitsraum befindlichen Metallteile gleichermaßen mit Strom beauf¬ schlagt werden, des annähernd vollständigen Füllens des Arbeitsraumes mit zu behandelnden Metallteilen, des Eintauchens der mit Metallteilen befüllten Trommel in das Elektrolytbad, des Schaltens der Seitenwände der Trommel als Anode, des Be¬ reitsteilens wenigstens einer Kathode auf jeder Seite der Trommel mit Abstand zur entsprechenden Seitenwand und parallel zu dieser im Elektrolytbad, und des Bestro- mens der Anode und der Kathoden mit Gleichstrom sowie langsames Drehen der Trommel um ihre Drehachse während einer vorbestimmten Behandlungsdauer um- fasst.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 das Funktionsprinzip einer herkömmlichen Vorrichtung zur elektroche¬ mischen Oberflächenbehandlung,
Figur 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung im Schnitt,
Figur 3 eine Trommel einer abgewandelten erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt,
Figur 4 eine weitere Abwandlung der Trommel einer erfindungsgemäßen Vor¬ richtung im Schnitt,
Figur 5 eine noch weitere Abwandlung der Trommel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt,
Figur 6 eine grundsätzlich andere Ausführungsform der Trommel einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt,
Figur 7 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Trommel in einer drehbaren Halterung aufge¬ nommen ist,
Figur 8 die Ausführungsform aus Figur 7 in Draufsicht,
Figur 9 eine mit Einbauten versehene Trommel einer erfindungsgemäßen Vor¬ richtung in auseinandergezogener und räumlicher Darstellung, und
Figur 10 eine räumliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung, bei der Trommeln in einer drehbaren Hal¬ terung aufgenommen sind.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zunächst anhand von Figur 1 das Funktionsprinzip der elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Me¬ tallteilen erläutert. Figur 1 zeigt hierzu schematisch eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallteilen in einem Elektrolytbad. Die Vorrichtung hat eine Trommel T mit einem Trommelman¬ tel M und zwei Seitenwänden E, von denen in Figur 1 die dem Betrachter zugewand- te Seitenwand E nicht dargestellt ist, um einen Einblick in das Innere der Trommel T zu ermöglichen.
In der Trommel T befindet sich eine Schüttung S aus zu bearbeitenden Metallteilen. Die Trommel T ist nahezu vollständig in ein Elektrolytbad B eingetaucht. Als Anode A zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung dient der aus einem leitfähigen Metall bestehende Trommelmantel M. Eine Kathode Ki umgibt die Trommel T im Elektrolyt¬ bad, während eine weitere Kathode K2 im Zentrum der Trommel T angeordnet ist.
Zur elektrochemischen Bearbeitung werden die Anode A sowie die beiden Kathoden Ki und K2 mit Gleichstrom bestromt und die Trommel T wird in Richtung des Pfeils R um eine Drehachse X gedreht. Aufgrund des Faraday-Effektes, der die im Inneren der Schüttung S befindlichen Metallteile abschirmt, werden letztere nicht bearbeitet. Durch die aufgrund der Drehung der Trommel T erfolgende Umwälzung der einzel¬ nen Metallteile in der Schüttung S gelangen jedoch immer wieder andere Metallteile an die Oberfläche der Schüttung S und werden dort bearbeitet.
Figur 2 zeigt im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor- richtung 10 zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallteilen. Die Vor¬ richtung 10 weist eine um eine Achse X drehbare Trommel 12 mit einem Mantel 14 und Seitenwänden 16, 18 auf. Die Seitenwände 16, 18, die aus einem leitfähigen Metall bestehen und im gezeigten Ausführungsbeispiel perforiert sind, begrenzen zusammen mit dem Mantel 14 einen spaltförmigen Arbeitsraum 20 zur Aufnahme der zu behandelnden Metallteile. Der Mantel 14 besteht hier aus einem unter Prozessbe¬ dingungen beständigen Kunststoff, er kann jedoch aus jedem Material bestehen, welches den Prozessbedingungen standhält. Zum Befüllen und Entleeren des Arbeits¬ raumes 20 können eine oder mehrere nicht gezeigte Öffnungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann im Trommelmantel 14 eine einzige Öffnung vorhanden sein. Zum Befüllen wird die Trommel 12 so gedreht, dass sich diese Öffnung oben befin¬ det. Zum Entleeren wird die Trommel 12 dann so gedreht, dass sich die Öffnung un¬ ten befindet. Alternativ können zwei einander gegenüberliegende Öffnungen im Trommelmantel 14 vorhanden sein, so dass die Trommel 12 bei entsprechender Stel¬ lung (eine Öffnung unten und eine Öffnung oben) zunächst entleert und nach Ver- schließen der unteren Öffnung von oben wieder befüllt werden kann, ohne dass eine Drehung der Trommel 12 notwendig ist. Gemäß einer noch anderen Alternative kön¬ nen in der oder den Seitenwänden 16, 18 eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein oder die Seitenwand kann so gestaltet sein, dass sie als Ganzes abnehmbar ist. Eine solche Ausführungsform wird später im Zusammenhang mit Figur 9 noch näher beschrieben.
Der Arbeitsraum 20 hat eine als Spaltbreite W bezeichnete Abmessung in Axialrich¬ tung, die deutlich kleiner als eine normal dazu gerichtete Abmessung L ist. Wenn die Trommel 12 eine kreiszylindrische Gestalt hat, dann entspricht die Abmessung L dem Durchmesser des Arbeitsraumes 20. Hat die Trommel 12 einen quadratischen Quer¬ schnitt, dann entspricht die Abmessung L der Seitenlänge des Arbeitsraumes 20. Die Trommel 12 kann jedoch auch einen dreieckigen, vieleckigen oder andersartigen
Querschnitt aufweisen, entscheidend ist lediglich, dass die Spaltbreite W klein im Vergleich zur Erstreckung des Arbeitsraumes 20 in Richtung der Abmessung L ist.
An jeder Seitenwand 16, 18 ist außen eine Welle 22, 24 befestigt. Die beiden Wellen 22, 24, die in nicht dargestellten Lagern drehbar aufgenommen sind, fluchten mit¬ einander und legen die Drehachse X der Trommel 12 fest.
Im Betrieb der Vorrichtung 10 ist der Arbeitsraum 20 annähernd vollständig mit einer Schüttung S aus zu bearbeitenden Metallteilen befüllt. Die Trommel 12 mit den darin befindlichen Metallteilen ist in ein Elektrolytbad B ein- bzw. untergetaucht. Die leitfä¬ higen Seitenwände 16, 18 der Trommel 12 dienen als Anode eines Prozessstromkrei¬ ses, zu dem ferner zwei Kathoden 26, 28 gehören, von denen sich jeweils eine auf jeder Seite der Trommel 12 mit etwas Abstand und parallel zur entsprechenden Sei¬ tenwand 16, 18 in das Elektrolytbad B erstreckt. Die Stromzuführung zu den als Ano- de dienenden Seitenwänden 16, 18 kann beispielsweise über die Wellen 22, 24 erfolgen.
Die die Schüttung S bildenden- Metallteile stehen in Kontakt mit den Innenseiten der Seitenwände 16, 18, so dass der zur Anode gelangende Strom durch Berührungskon- takt an die zu behandelnden Metallteile weitergeleitet wird. Aufgrund der im Ver¬ hältnis zur Erstreckung L geringen Spaltbreite W des Arbeitsraumes 20 tritt der Faraday-Effekt nicht störend in Erscheinung, d.h. auch die im Inneren der Schüttung S befindlichen Metallteile werden bestromt und folglich elektrochemisch oberflächen¬ behandelt. Weil der Faraday-Effekt praktisch nicht vorhanden ist, kann der durch den Prozessstromkreis fließende Strom so hoch gewählt werden, dass die Behandlungs¬ dauer sehr kurz ist und im Wesentlichen derjenigen Zeit entspricht, die zur Behand¬ lung eines einzelnen Metallteils erforderlich ist. Während der Behandlungszeitdauer wird die Trommel 12 langsam gedreht, symbolisiert durch den Pfeil R in Figur 2, um Kontaktstellen zwischen den einzelnen Metallteilen bzw. zwischen den Metallteilen und einer angrenzenden Seitenwand 16 oder 18 immer wieder neu zu schaffen.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 werden nun verschiedene Bauformen der Trommel 12 beschrieben. Gemäß Figur 3 ist der Mantel 14 der Trommel 12 von ei¬ nem Rahmen 30 gebildet, der die beiden Seitenwände 16, 18 übergreift und sie so fixiert. Gemäß Figur 4 ist ein Rahmen 30a zwischen den beiden Seitenwänden 16, 18 der Trommel 12 angeordnet. Bei beiden Ausführungsformen kann die Spaltbreite W des Arbeitsraumes 20 auf einfache Weise durch Verwendung eines Rahmens 30, 30a
mit entsprechender Breite eingestellt werden. Insbesondere bei der Ausführung nach Figur 4 kann der Rahmen 30a als sogenannter Wechselrahmen ausgebildet sein, d.h. der Rahmen 30a ist mittels einfach lösbarer Verbindungsmechanismen mit den bei¬ den Seitenwänden 16, 18 verbunden. Auch beim Rahmen 30 aus Figur 3 ist eine sol- 5 che Ausgestaltung möglich, beispielsweise kann dieser Rahmen 30 aufklappbar gestaltet sein, so dass sich die von ihm gehaltenen Seitenwände 16, 18 einfach ent¬ nehmen lassen.
Figur 5 zeigt eine Trommel 12 mit einem abgewandelten Rahmen 30b, der auf seiner lo Innenseite mit hier gleichmäßig in Achsrichtung X voneinander beabstandeten Nuten 32 versehen ist, die zur Aufnahme der Seitenwände 16, 18 dienen. Durch Auswahl der entsprechenden Nuten 32 für die Seitenwände 16, 18 wird die gewünschte Spalt¬ breite W des Arbeitsraumes 20 eingestellt.
i5 Gemäß Figur 6 wird der Mantel 14 der Trommel 12 durch Umkantungen 34, 36 der Seitenwände 16, 18 gebildet. Dabei können die Umkantungen 36 der Seitenwand 18 in den von den Umkantungen 34 der Seitenwand 16 umgrenzten Raum eingescho¬ ben werden. Auf diese Weise lässt sich die Spaltbreite W des Arbeitsraumes 20 eben¬ falls innerhalb der Grenzen, die durch die Abmessungen der Umkantungen 34, 36 in 20 Achsrichtung X vorgegeben sind, einstellen. Es versteht sich, dass bei dieser Ausfüh¬ rungsform die Umkantungen 34, 36 in aller Regel aus demselben Material bestehen wie die Seitenwände 16, 18. Die Umkantungen 34, 36 brauchen nicht perforiert zu sein.
25 Die Figuren 7 und 8 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind an der Trommel 12 selbst keine Wellen 22, 24 befestigt, sondern die Trommel 12 ist in einer drehbaren Halte- rung 38 aufgenommen. An der drehbaren Halterung 38 ist außen an zwei gegenü¬ berliegenden Seiten je eine Welle 40, 42 befestigt. Die beiden Wellen 40, 42 fluchten 30 miteinander und legen die Drehachse X für die Trommel 12 fest. Die drehbare Halte¬ rung 38 kann jede beliebige Gestalt und konstruktive Ausführung haben, die dazu geeignet ist, die Trommel 12 aufzunehmen. Gemäß Figur 8 ist die drehbare Halte¬ rung 38 ein weitgehend offenes Gestell 43, in dem die Trommel 12 durch zwei Siche¬ rungsklammern 44 am Herausfallen gehindert wird. Obwohl die Trommel 12 und die 35 drehbare Halterung 38 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine quaderförmige Gestalt haben, können selbstverständlich viele andere Formen zum Einsatz gelangen. So kann die Trommel 12 beispielsweise kreiszylindrisch sein oder einen polygonalen
Querschnitt aufweisen. Die drehbare Halterung 38 muss nicht notwendigerweise eine der Trommel 12 entsprechende Gestalt haben, solange sie nur zum sicheren Halten der Trommel 12 geeignet ist.
Figur 9 zeigt eine Trommel 12, bei der die Seitenwand 16 abnehmbar ausgebildet ist. Ein Befüllen und Entleeren des Arbeitsraumes 20 ist so einfach und vollständig mög¬ lich. An der Seitenwand 16 ist die Welle 22 befestigt, analog dazu ist an der Seiten¬ wand 18 die Welle 24 befestigt (nicht dargestellt). Werden diese beiden Wellen 22, 24 weggelassen, eignet sich die in Figur 9 wiedergegebene Trommel 12 auch zur Verwendung in einer Vorrichtung 10 gemäß den Figuren 7 und 8.
In Figur 9 sind ferner Einbauten 46 im Arbeitsraum 20 gezeigt. Die Einbauten 46 ha¬ ben hier die Gestalt von Trennwänden, die den Arbeitsraum 20 in vier gleich große Kammern 48 unterteilen. Die Einbauten 20 begrenzen die Bewegungsfähigkeit der zu behandelnden Metallteile im Arbeitsraum 20 und sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Metallteile zum ineinander stecken oder verhaken neigen. Andere Einbau¬ ten, beispielsweise in Form einer spiralförmigen Wand im Arbeitsraum 20, können ebenfalls verwendet werden. Die Einbauten werden zur optimalen Wirksamkeit auf die Geometrie und die Abmessungen der zu behandelnden Metallteile abgestimmt.
In Figur 10 ist ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 in räumlicher Ansicht dargestellt, das in Übereinstimmung mit dem in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Halterung 38a aufweist, in der mehrere Trommeln 12 (im dargestellten Beispiel sechs Stück) aufgenommen sind. Die HaItB- rung 38a hat eine Welle 50, die die Drehachse X der gesamten Vorrichtung 10 fest¬ legt. An der Welle 50 sind beiderseits derselben sechs hier U-förmige Trommelaufnahmegestelle 52 befestigt, die jeweils eine Trommel 12 aufnehmen können. Je zwei Trommelaufnahmegestelle 52 sind bezüglich der Welle 50 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Drei solcher Ebenen sind im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel axial vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet auf der Welle 50 angeordnet.
Jedes Trommelaufnahmegestell 52 ist einseitig offen, so dass eine zugehörige Trommel 12 einfach in das Trommelaufnahmegestell 52 eingesteckt und wieder he- rausgezogen werden kann, ohne die Halterung 38a aus dem hier nicht dargestellten Elektrolytbad herausnehmen zu müssen. Das Beschicken und Entleeren der Trom¬ meln 12 ist somit rasch und wirtschaftlich möglich.
Eine solche Ausführungsform, bei der die Trommelaufnahmegestelle 52 zur Drehung mit der Welle 50 verbunden sind, ermöglicht auf einfache Weise eine Anpassung der " Kapazität der Vorrichtung 10 an vorgegebene Bedürfnisse, indem mehr oder weniger Trommelaufnahmegestelle 52 vorgesehen werden. In Abweichung vom dargestellten Ausführungsbeispiel können die Trommelaufnahmegestelle 52 selbstverständlich auch eine andere Form haben und brauchen nicht paarweise in einer Ebene ange¬ ordnet zu sein. Unabhängig davon, ob dies der Fall ist oder nicht, dient vorzugsweise die Welle 50 als Anode. Die Kathoden, die im Betriebszustand zwischen den Trom- mein 12 und außerhalb der axial ersten und letzten Trommel 12 vorzugsweise paral¬ lel zu den Trommelseitenwänden angeordnet sind, wurden aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in Figur 10 weggelassen.
Obwohl nicht dargestellt, kann die Vorrichtung 10 ohne Weiteres mehrere Trommeln 12 in einem Elektrolytbad B umfassen, gegebenenfalls in einer entsprechenden An¬ zahl drehbarer Halterungen 38. Beispielsweise können mehrere Trommeln hinterein¬ ander aufgereiht und durch Wellenabschnitte, die zusammen die Drehachse X festlegen, miteinander verbunden sein. Alternativ können mehrere Trommeln 12 mit jeweils eigener Drehachse X in dem Elektrolytbad B angeordnet sein.