WO2007006755A1 - Elektrodenanordnung und verfahren zum entfernen einer metall umfassenden schicht von einer werkstückoberfläche - Google Patents

Elektrodenanordnung und verfahren zum entfernen einer metall umfassenden schicht von einer werkstückoberfläche Download PDF

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WO2007006755A1
WO2007006755A1 PCT/EP2006/064018 EP2006064018W WO2007006755A1 WO 2007006755 A1 WO2007006755 A1 WO 2007006755A1 EP 2006064018 W EP2006064018 W EP 2006064018W WO 2007006755 A1 WO2007006755 A1 WO 2007006755A1
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WO
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workpiece
electrodes
process medium
counter electrode
tubular elements
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PCT/EP2006/064018
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Inventor
Axel Arndt
Ursus KRÜGER
Volkmar LÜTHEN
Uwe Pyritz
Gabriele Winkler
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F5/00—Electrolytic stripping of metallic layers or coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte

Definitions

  • the present invention relates to a method for removing a metal-comprising layer from a workpiece surface by means of an electrochemical treatment.
  • the invention relates to a counter electrode arrangement for electrochemical treatment of a workpiece, in which the workpiece forms a working electrode.
  • Such methods and devices are used, for example, for cleaning or polishing workpiece surfaces.
  • a specific application is, for example, the removal of coatings from turbine blades, which are provided with a thermal protective layer and a protective layer which protects against corrosion and / or oxidation.
  • the thermal protection layer is typically egg ne ceramic protective layer, for example. Zirconia whose kri ⁇ stalline structure with yttrium stabili ⁇ is at least partially Siert.
  • MCrAlY coatings are often used as corrosion and / or oxidation-inhibiting protective coatings.
  • MCrAlY M stands for iron (Fe), cobalt (Co) or nickel (Ni) and Y for yttrium (Y) and / or silicon (Si) and / or at least one element of the rare earth or hafnium.
  • Corresponding coatings are known, for example, from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1. These documents are therefore referred to for possible compositions of the coating.
  • the coating system of a turbine blade represents a coating comprising both ceramic and metal.
  • EP 1 094 134 A1 describes a method and a device for the electrochemical removal of a metal coating from a turbine blade.
  • the turbine blade is placed as an anodic working electrode in a container with an electrolytic bath.
  • the electrolytic bath also has a number of cathodes forming counter-electrodes to the turbine blade.
  • a voltage is built up between the turbine blade as the anode and the cathodes.
  • the cathode may be specially shaped in view of the turbine blade to be machined.
  • Non-metallic layers and insoluble residues are removed in such processes before and after the electrochemical removal of the coating by means of mechanical methods, such as sandblasting or grinding. In this case, complete cycles of mechanical, chemical and electrochemical processes are often necessary to completely remove the coating.
  • DD 239 146 Al describes a device for separating by means of a moving tool electrode.
  • the zertinesde to the workpiece and the tool electrode are arranged in a bad electrolyte, in which the workpiece is the anode and the ⁇ tools form the cathode.
  • the separation process exits from the tool electrode from the electrolyte to generating electrode between the work and ⁇ lektrolytmaykeit bring about a forced flow of the E the workpiece.
  • the forced flow should ensure always that an electrolyte film of liquid between the workpiece and the tool electrode is present and is also the reaction products of ablation and ⁇ rinse.
  • An electrochemical machining unit with a rohrför--shaped hollow tool electrode spray them as a nozzle for Ver ⁇ is formed by electrolytic liquid, is described in SU 872 163 B.
  • the electrolyte fluid is used to rinse the obtained in the machining processing waste and exits via side in the electrode at ⁇ ordered slots in a direction away from the electrode tip ge ⁇ oriented direction.
  • the electrolyte liquid is sucked in with the processing waste and removed.
  • the object of the invention is to provide an alternative method for the electrochemical removal of a metal-comprising layer of a workpiece.
  • administration of the present invention is to provide a counter electrode assembly are available which can be used with particularly high flexibility and with which the dung OF INVENTION ⁇ proper method can be performed.
  • the first object is achieved by a method according to claim 1, the second object by a counter electrode arrangement according to claim 4.
  • the dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.
  • the workpiece as a working electrode is transformed into an electrolytic treatment solution.
  • the Electrolytic treatment solution is also located as a counter electrode assembly also at least one counter electrode. Between the working electrode and the counter electrode ei ⁇ ne voltage is applied.
  • at least one jet with a steel medium will act on the workpiece surface.
  • electrolytic departmentslö can this solution or gas are used.
  • the layer to be removed may in particular be a coating present on the workpiece surface. But it can also be an impurity or, for example, when polishing the workpiece, part of the surface of the workpiece itself.
  • the method according to the invention it is possible to remove the metallic constituents of the layer electrochemically, while at the same time mechanical removal of non-metallic constituents and insoluble residues takes place by means of the blasting medium.
  • the blasting medium in this case leads to an abrasive removal of the non-metallic constituents or loading of the insoluble residues so chanical to a me ⁇ ablation.
  • the mechanical pre- or post-treatment of the workpiece for example. When removing a coating can be shortened or even completely eliminated. Thus, the entire process of removing the layer can be shortened.
  • the mechanical removal can be carried out in particular if the blasting medium acts with a pressure on the workpiece surface, which is in the range between a few mbar to about 1000 bar.
  • a counter electrode arrangement according to the invention for the electrochemical treatment of a workpiece which in particular makes it possible to carry out the method according to the invention, holds a number of process electrodes, the workpiece forming a working electrode.
  • the counter-electrode arrangement furthermore comprises a process-medium supply device for supplying a process medium, which may in particular be an electrolytic treatment solution or gas, to the process electrodes.
  • the process electrodes are formed as tube-like elements with channels extending in their interior. They each have an end facing the process-medium supply device and an end facing away from the process-medium supply device with an opening arranged therein. In the region of the ends of the tube-like elements facing the process-medium supply device, the channels are in each case in communication with the process-medium supply device. At the end of the tube-like elements facing away from the process medium supply device, the channels wear into the opening at the opposite end of the process electrodes.
  • the configuration of the process electrodes as tubular elements and the channels arranged therein make it possible to radiate a process medium such as electrolytic treatment solution or gas in a targeted manner onto the workpiece surface and allow it to act there. In this way, an electrochemical and mechanical removal of, for example, a coating and any insoluble residues can take place at the same time.
  • a process medium such as electrolytic treatment solution or gas
  • the channels in the area in front of the openings and / or the apertures may be deformed itself so that a dü ⁇ sen shame opening is created that allows advantageously a targeted beam of the process medium surface on the workpiece upper ⁇ .
  • the quality of the jet for example the shape of the jet and / or the energy of the jet and / or the amount of escaping process medium, can be influenced in a targeted manner by a suitable structural design of the jet in particular by a suitable choice of the shape of the channels in the region of the openings and / or the shape of the openings themselves with regard to the quality of the beam to be achieved.
  • the counter electrode arrangement comprises an adjustment device for adjusting the pressure of the process medium in the process medium supply device and thus the pressure with which the process medium acts on the workpiece surface.
  • the process electrodes are guided through a wax-filled carrier. They have securing elements, for example, in the circumferential direction of the tubular elements of the process electrodes extending ribs, which secure them against axial displacement relative to the wax in the solidified state.
  • This embodiment enables an advantageous method for adapting the process electrode arrangement to the geometry of the workpiece to be machined.
  • Wax is liquefied and pressed the process electrode assembly with liquefied wax to the workpiece.
  • the process electrodes are shifted in the wax so that the positions of the free ends of the process electrodes are adapted to the geometry of the workpiece.
  • the wax is solidified again, so that the process electrodes are fixed in their position.
  • the result is a counter ⁇ electrode arrangement optimally adapted to the geometry of the workpiece to be machined.
  • This adaptation is particularly important for non-planar workpieces and in the area concave corners of workpieces of importance.
  • concave corners can be processed particularly well when the tubular elements of the process electrodes have a needle shape.
  • the counterelectrode arrangement can be used in the case of an acicular design. taltung of the tubular elements are also used particularly advantageous in the electrochemical treatment of holes in the workpiece.
  • the tube-like elements of the process electrodes are guided through holes of at least one carrier plate.
  • a clamping device is provided, with the help of which the tubular elements can be pressed with a force against the edges of the holes such that they are secured due to the friction occurring against axial displacement relative to the support plate.
  • the counter electrode assembly can guide die in the first constructive ⁇ tive off in the second constructive embodiment in the are adapted to be machined workpiece to the geometry that it is pressed against the workpiece.
  • the tensioning device is in the relaxed state, so that the tubular elements of the process electrodes can move axially within the holes.
  • the clamping device is tensioned, so that the tubular elements are pressed against the edges of the holes, thereby they are secured by means of friction against further axial displacement.
  • process electrodes in needle form offer the advantages described with reference to the first embodiment.
  • the counter electrode arrangement according to the invention can be used particularly flexibly in the electrochemical treatment of workpieces.
  • the invention suitable counter electrode arrangement particularly variable for each workpiece shape used. It is therefore possible to dispense with specially prepared shaped electrodes for specific workpiece shapes.
  • Fig. 1 shows an arrangement for carrying out an embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 2 shows a first embodiment for the dung OF INVENTION ⁇ proper counter electrode assembly.
  • Fig. 3 shows a second embodiment for the dung OF INVENTION ⁇ proper counter electrode assembly.
  • Fig. 1 shows, inter alia, a workpiece 1, which may be formed in particular as a turbine blade.
  • a turbine blade is typically made from a high temperature nickel base alloy or cobalt base alloy.
  • MCrAlY coatings for corrosion and / or oxidation protection are applied to the turbine blades.
  • the method according to the invention will therefore be explained below using the example of removing such a coating from the surface of a turbine blade.
  • the arrangement shown in FIG. 1 accordingly represents a device for removing a coating 2 from the surface of a turbine blade.
  • the arrangement comprises ei ⁇ ne voltage source 7, the positive pole is electrically connected to the workpiece 1, so that it forms an anode.
  • the anode, so the workpiece 1, forms the working ⁇ electrode of the arrangement.
  • the negative pole of the voltage source 7, however, is connected to the electrode assembly 9 so that it becomes the cathode and forms the counter electrode to the working ⁇ electrode. Due to the voltage applied between the workpiece 1 and the counter-electrode arrangement 9, an electric field builds up between the counter-electrode arrangement and the workpiece 1, which transports positively charged ions away from the positively charged workpiece surface.
  • the electrolyte 3, which constitutes the electrolytic treatment solution, is chosen such that it causes corrosion of the metal constituents of the coating 2 when the voltage applied between the workpiece 1 and the counterelectrode arrangement is appropriately poled, that is to say that metal ions are removed from the coating 2 of the workpiece 1, leads.
  • the positively charged metal ions then migrate away from the likewise positively charged workpiece due to the applied voltage.
  • electrolytic treatment solution or gas is transported under high pressure to the coating 2.
  • the impinging high-pressure on the coating 2 spray coating insoluble residues and non-metallic constituents of the coating 2 Be ⁇ removed mechanically.
  • the zirconia layer of a turbine blade already in the electrolytic bath is removed. Once removed mechanically, the electrochemical attack on the MCrAlY layer begins without the need for further action.
  • the counter-electrode arrangement 9 is equipped with a number of tubular elements 11, which form the process electrodes 12 of the counter-electrode arrangement 9.
  • a tubular element 11 is shown in Fig. 1, for the sake of simplicity.
  • the tubular elements 11 have an axially extending channel 13, which opens into an opening 14 in the workpiece 1 facing the end of the tubular member 11.
  • the cross section of the channel the other end of the tubular EIe- tapers 13 mentes 11 is connected to a distribution tank 17 and to which a supply 19 which is formed in the present embodiment, as a feed pipe, electrolytic Be ⁇ treatment solution or Gas can be supplied.
  • the electrolytic treatment solution or gas is introduced under pressure via the inflow 19 into the distribution tank 17. Due to the pressure, the elektrolyti ⁇ specific treatment solution or the gas flows through the channel 13 to the opening 14.
  • the nozzle-like configuration of the opening 14 of the standing in communication with the manifold tank 17 tubular members 11 allows for targeted floodlighting 4 loading ⁇ coating 2 with the electrolytic treatment solution or the gas in order to prevent mechanical removal of insoluble conditions or non-metallic coating components.
  • the pressure set in the distribution tank 17 is selected so that the electrolyte or the gas is transported to the coating 2 at a pressure in the range between a few mbar and about 10000 bar.
  • a nied ⁇ engined pressure in the millibar range to a few leads bar substantially to a removal of relatively loosely attached to the surface layers, whereas at a pressure in the high pressure range, that is about a few bar to about lOOObar, also fixed to the workpiece surface bonded layers ablate .
  • the process can be adapted to the intensity of the binding of the components of the layer to be removed which are not to be removed electrochemically.
  • controlling the pressure in the distribution tank 17 may also the rate at which the mechanical removal ⁇ it follows, be adjusted. In this way, for example, the removal rate can be selectively increased or reduced as a function of the thickness of the layer to be ablated.
  • the pressure conditions in the distribution tank 17 can be adjusted for example via the inflow 19. Both continuous pressures and pulsating pressures are possible. Controlling the pressure may include controlling both the pressure amplitude and the frequency at pulsating pressures.
  • the counter electrode arrangement 9 comprises a plurality of tubular elements IIa to He, which form tubular process electrodes 12a to 12e.
  • the process electrodes 12a to 12e can be connected to the pole of a voltage source via a line (not shown in FIG. 2). All process electrodes 12a to 12e are at one end with the Distribution tank 17 in such a way that a process medium, so for example an electrolyte or a gas, through the channels 13 in the interior of the process electrodes 12a to 12e (see Fig. 1) can flow to the outlet openings 14a to 14e.
  • the channels 13, the outlet openings 14, the distribution tank 17 and the inflow 19 have already been described with reference to FIG. 1 and will therefore not be explained again at this point.
  • the counter electrode arrangement 9 also comprises a number of measuring electrodes 21, which are electrically insulated from the process electrodes 12a to 12e.
  • the measuring electrodes 21 form reference electric ⁇ , 22 have their electrode tips without contact to the surface 2 of the workpiece 1 and the coating 2 are used for monitoring the elekt ⁇ step parameter during the electrochemical removal of the loading.
  • the measuring electrodes 21, like the process electrodes 12a to 12e, may be formed as tubular elements. Alternatively, however, it is also possible to form the measuring electrodes 21 as full electrodes, ie without an inner channel.
  • the process electrodes 12a to 12e extending in the axial direction by a space filled with wax 27 carrier 29.
  • the carrier 29 has a first, the manifold tank 17 facing carrier plate 31 and a second manifold tank 17 meet ⁇ turned support plate 33.
  • Both support plates 31, 33 have holes which allow axial displacement of the process electrodes 12a to 12e against the support plates 31, 33 and which are sealed against escape of liquid wax from the support 29.
  • the individual process electrodes 12a to 12e are provided with flange-like projections 35, 37 and 39 in the region of those sections which are located inside the carrier 29, which process electrodes 12a to 12e with solidified wax 27 secure against axial displacement relative to the carrier 29.
  • the described process electrode arrangement 9 can be adapted in an advantageous manner to the geometry of the workpiece surface.
  • the wax 27 is liquefied in the carrier 29, for example via a heater 29 arranged in the carrier or via a heating of the electrolyte 3 in the container 5, so that an axial displacement of the process electrodes 12a to 12e relative to the carrier 29 becomes possible.
  • the counter electrode assembly 9 is pressed with light pressure against the workpiece 1, so that the positions of the openings 14a to 14e of the individual process electrodes 12a to 12e conform to the geometric shape of the workpiece 1.
  • a cooling of the wax 27 is brought about, so that this solidifies and the process electrodes 12a to 12e secures against axial displacement relative to the carrier 29.
  • the counter-electrode arrangement 9 is led away again somewhat from the workpiece 1, whereby care is taken that the relative orientation of the counter-electrode arrangement 9 to the workpiece 1 is maintained.
  • the electrochemical see and mechanical removal of the coating 2 can take place.
  • the electrode assembly 9 according to the invention can be in the manner described particularly well to the geometry of a ⁇ piece factory customize, without the need to specially made for this purpose a specially ge ⁇ shaped electrode. Due to the sliding surfaces ⁇ removal of the various openings 14a to 14e of the process electrodes 12a to 12e from the component 1 can be a uniform transport of the process medium, ie the electro ⁇ lytic treatment solution or the gas to achieve the coating 2 to be removed.
  • FIG. 1 A second exemplary embodiment of the process electrode arrangement 90 according to the invention is shown in FIG.
  • the process electrode assembly 90 of the second embodiment differs from the process electrode assembly 9 of the first embodiment only by the Ausges- lay out your carrier 129.
  • the other design features of the second embodiment such as the Pro ⁇ zesselektroden 12a to 12e, the distribution tank 17 or the measuring electrodes 21 are Therefore, denoted by the same reference numerals as the corresponding design features in the first embodiment and will not be explained again at this point.
  • the carrier 129 comprises a first carrier plate 131 facing the distributor tank 17 and a second carrier plate 133 facing away from the distributor tank 17. Both carrier plates 131, 133 have openings whose sizes are chosen such that between the edges of the openings and through the carrier plates 131, 133 guided process electrodes 12a to 12e remains a game that allows axial displacement of the process electrodes 12a to 12e relative to the carrier 129.
  • Justageplat- th 134, 136, 138 Through the interior of the support 129 are Justageplat- th 134, 136, 138, which also have openings which are dimensioned such that in a first state of the Justageplatten 134, 136, 138, the process electrodes 12a to 12e are passed through with play .
  • the Justa ⁇ geplatten 134, 136, 138 therefore do not impede axial displacement of the process electrodes 12a to 12e in the first state.
  • the possible axial displacement of the process electrodes 12a to 12e is provided only by flange-like lugs 135, 137, 139 in the region of the process electrodes 12a to 12e, which is located inside the carrier 129 limited.
  • the adjustment plates 134, 136, 138 are held on two sides by a frame 140, against which the central adjustment plate 136 can be displaced.
  • the displacement of the adjustment plate 136 is parallel to the adjustment plates 134 and 138 and perpendicular to the direction of axial displacement of the process electrodes 12a to 12e.
  • the frame 140 has a fixing unit 142, for example in the form of one or more fixing screws, which makes it possible to fix the position of the middle adjustment plate 136 relative to the position of the two outer adjustment plates 134, 138.
  • the process electrode assembly 90 of the second embodiment can be adapted to the geometry of the workpiece 1 ⁇ the by the central adjustment plate is brought to a position 136 in which the holes in the individual adjustment plates 134, 136, 138 as well as the holes in the two carrier plates 131, 133 are centered relative to each other so that their openings are arranged in alignment with each other.
  • the counter-electrode arrangement 90 is pressed against the workpiece 1 with slight pressure in such a way that the ends of the process electrodes 12a to 12e provided with the openings 14a to 14e rest against the workpiece 1.
  • the geometry of the workpiece 1 ensures an axial Ver ⁇ shift of the process electrodes 12a to 12e, which leads to an adjustment of the position of the openings 14a to 14e to the geometry of the workpiece. 1
  • the middle adjustment plate 136 is moved parallel to the two outer Justageplat ⁇ th 134, 138, so that the openings of the Justageplatten 134, 136, 138 are no longer aligned.
  • the process electrodes 12a to 12e are attached to one side of the hole edges of the outer Justageplatten 134, 138 pressed.
  • the process electrodes 12a to 12e are pressed against the hole edges of the middle adjustment plate 136.
  • the middle adjustment plate 136 Since the hole edges of the outer adjustment plates 134, 138 press in the opposite direction as the hole edges of the middle adjustment plate 136 against the process electrodes 12a to 12e, the process electrodes 12a to 12e between the hole edges of the outer Justageplatten 134, 138 on the one hand and the hole edges of inner adjustment plate 136 on the other hand clamped.
  • the middle adjustment plate 136 is in this
  • the two outer adjustment plates displaceable and to fix the middle adjustment plate on the frame.
  • Another alternative is to use, instead of the adjustment plates, net-like constructions made, for example, of wires or ropes and having meshes through which the areas of the process electrodes located inside the carrier pass. By clamping the individual cables or wires against each other, the opening cross-section of the mesh can be reduced, so that the wires or cables press against the outside of the process electrodes, thus providing a friction preventing the axial displacement of the process electrodes.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht (2) von einem Werkstück (1) mittels einer elektrochemischen Behandlung, bei der das Werkstück (1) als eine Arbeitselektrode in eine elektrolytische Behandlungslösung (3), in der sich wenigstens eine Gegenelektrode (9) befindet, gegeben wird und eine Spannung zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode (9) angelegt wird. Während der elektrochemischen Behandlung wirkt wenigstens ein Strahl (4) mit einem Prozessmedium auf die zu entfernende Schicht (2) ein.

Description

Beschreibung
Elektrodenanordnung und Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht von einer Werkstückoberfläche
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht von einer Werkstückoberfläche mittels einer elektrochemischen Behandlung. Daneben betrifft die Erfindung eine Gegenelektrodenanordnung zum e- lektrochemischen Behandeln eines Werkstückes, bei dem das Werkstück eine Arbeitselektrode bildet.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen beispielsweise beim Reinigen oder Polieren von Werkstückoberflächen zur An- wendung. Eine spezielle Anwendung ist beispielsweise das Ent¬ fernen von Beschichtungen von Turbinenschaufeln, die mit einer thermischen Schutzschicht und einer darunter befindlichen korrosions- und/oder oxidationshemmenden Schutzschicht verse¬ hen sind. Die thermische Schutzschicht ist typischerweise ei- ne keramische Schutzschicht, bspw. Zirkoniumoxid, dessen kri¬ stalline Struktur mit Yttrium wenigstens teilweise stabili¬ siert ist. Als korrosions- und/oder oxidationshemmende Schutzschichten kommen oft sog. MCrAlY-Beschichtungen zum Einsatz. Im Begriff MCrAlY steht M für Eisen (Fe), Kobalt (Co) oder Nickel (Ni) und Y für Yttrium (Y) und/oder Silizium (Si) und/oder zumindest ein Element der seltenen Erden bzw. Hafnium. Entsprechende Beschichtungen sind etwa aus EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al bekannt. Auf diese Dokumente wird daher bezüglich möglicher Zusammensetzungen der Beschichtung Bezug genommen. Das Be- schichtungssystem einer Turbinenschaufel stellt eine sowohl Keramik als auch Metall umfassende Beschichtung dar. Die EP 1 094 134 Al beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Entfernen einer Metallbe- schichtung von einer Turbinenschaufel. Die Turbinenschaufel wird als anodische Arbeitselektrode in einen Behälter mit ei- nem elektrolytischen Bad gegeben. Im elektrolytischen Bad befindet sich außerdem eine Anzahl von Kathoden, welche Gegenelektroden zur Turbinenschaufel bilden. Zum Entfernen der Me- tallbeschichtung wird eine Spannung zwischen der Turbinenschaufel als Anode und den Kathoden aufgebaut. Die Kathoden können speziell im Hinblick auf die zu bearbeitende Turbinen¬ schaufel geformt sein.
Nichtmetallische Schichten und unlösliche Rückstände werden bei derartigen Verfahren vor bzw. nach dem elektrochemischen Entfernen der Beschichtung mittels mechanischer Verfahren, etwa Sandstrahlen oder Schleifen, entfernt. Dabei sind zum vollständigen Entfernen der Beschichtung oft auch einander abwechselnde Zyklen von mechanischen, chemischen sowie elektrochemischen Prozessen notwendig.
Aus DD 239 146 Al und SU 872 163 B sind Trenn- und Bearbei¬ tungsverfahren unter Verwendung einer Elektrolytströmung bekannt. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Elektrolytströmungen dienen zum Ausspülen von elektrochemischen Reaktions- produkten aus dem Bearbeitungsbereich.
Die DD 239 146 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Trennen mittels einer bewegten Werkzeugelektrode. Das zu zertrennende Werkstück und die Werkzeugelektrode sind in einem Elektrolyt- bad angeordnet, in dem das Werkstück die Anode und das Werk¬ zeug die Kathode bilden. Während des Trennvorgangs tritt aus der Werkzeugelektrode Elektrolyt aus, um zwischen der Werk¬ zeugelektrode und dem Werkstück eine Zwangsströmung der E- lektrolytflüssigkeit herbeizuführen. Die Zwangsströmung soll sicherstellen, dass immer ein Elektrolytflüssigkeitsfilm zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode vorhanden ist und soll außerdem die Abtragungs- und Reaktionsprodukte aus¬ spülen.
Eine elektrochemische Bearbeitungseinheit mit einer rohrför- migen hohlen Werkzeugelektrode, die als eine Düse zum Ver¬ sprühen von Elektrolytflüssigkeit ausgebildet ist, ist in SU 872 163 B beschrieben. Die Elektrolytflüssigkeit wird zum Ausspülen des bei der Bearbeitung anfallenden Bearbeitungsabfalls verwendet und tritt über seitlich in der Elektrode an¬ geordnet Schlitze in einer von der Elektrodenspitze weg ge¬ richteten Richtung aus. Über eine in der Spitze der Werkzeugelektrode angeordnete Öffnung, die in eine zentrale Bohrung der Elektrode mündet, wird die Elektrolytflüssigkeit mit dem Bearbeitungsabfall eingesaugt und abgeführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zum elektrochemischen Entfernen einer Metall umfassenden Schicht eines Werkstückes zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Auf¬ gabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gegenelektrodenanordnung zur Verfügung zu stellen, die sich mit besonders hoher Flexibilität einsetzen lässt und mit der das erfin¬ dungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, die zweite Aufgabe durch eine Gegenelektrodenanordnung nach Anspruch 4 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht von einem Werkstück mittels einer elektrochemischen Behandlung wird das Werkstück als eine Arbeitselektrode in eine elektrolytische Behandlungslösung. In der elektrolytischen Behandlungslösung befindet sich als Gegenelektrodenanordnung außerdem wenigstens eine Gegenelektrode. Zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode wird ei¬ ne Spannung angelegt. Zudem wird während der elektrochemi- sehen Behandlung wenigstens ein Strahl mit einem Stahlmedium auf die Werkstückoberfläche einwirken lassen. Als Strahlmedi¬ um kann hierbei insbesondere elektrolytische Behandlungslö¬ sung oder Gas zur Anwendung kommen. Die zu entfernende Schicht kann insbesondere eine auf der Werkstückoberfläche vorhandene Beschichtung sein. Sie kann aber auch eine Verunreinigung oder, etwa bei einem Polieren der Werkstückes, Bestandteil der Oberfläche des Werkstückes selbst sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die me- tallischen Bestandteile der Schicht elektrochemisch zu entfernen, während gleichzeitig mittels des Strahlmediums ein mechanisches Entfernen nichtmetallischer Bestandteile sowie unlöslicher Rückstände erfolgt. Das Strahlmedium führt hierbei zu einem abrasiven Entfernen der nichtmetallischen Be- standteile bzw. der unlöslichen Rückstände, also zu einem me¬ chanischen Abtragen. Die mechanische Vor- oder Nachbehandlung des Werkstückes bspw. beim Entfernen einer Beschichtung kann dadurch verkürzt werden oder sogar ganz entfallen. Somit lässt sich der gesamte Prozess des Entfernens der Schicht verkürzen.
Das mechanische Abtragen lässt sich insbesondere durchführen wenn, das Strahlmedium mit einem Druck auf die Werkstückoberfläche einwirkt, der im Bereich zwischen einigen mbar bis ca. 1000 bar liegt.
Ein erfindungsgemäße Gegenelektrodenanordnung zum elektrochemischen Behandeln eines Werkstückes, die insbesondere das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, um- fasst eine Anzahl von Prozesselektroden, wobei das Werkstück eine Arbeitselektrode bildet. Die Gegenelektrodenanordnung umfasst weiterhin eine Prozessmediumzufuhreinrichtung zum Zuführen eines Prozessmediums, welches insbesondere elektroly- tische Behandlungslösung oder Gas sein kann, zu den Prozesselektroden. Die Prozesselektroden sind als rohrartige Elemente mit sich in ihrem Inneren erstreckenden Kanälen ausgebildet. Sie weisen jeweils ein der Prozessmediumzufuhreinrichtung zugewandtes Ende und ein der Prozessmediumzufuhreinrich- tung abgewandtes Ende mit einer darin angeordneten Öffnung auf. Im Bereich der der Prozessmediumzufuhreinrichtung zugewandten Enden der rohrartigen Elemente stehen die Kanäle jeweils mit der Prozessmediumzufuhreinrichtung in Verbindung. Am von der Prozessmediumzufuhreinrichtung abgewandten Ende der rohrartigen Elemente müden die Kanäle in die Öffnung am abgewandten Ende der Prozesselektroden.
Die Ausgestaltung der Prozesselektroden als rohrförmige Elemente und die darin angeordneten Kanäle ermöglichen es, ein Prozessmedium wie etwa elektrolytische Behandlungslösung oder Gas gezielt auf die Werkstückoberfläche zu strahlen und dort einwirken zu lassen. Auf diese Weise kann gleichzeitig ein elektrochemisches und mechanisches Entfernen bspw. einer Be- schichtung und etwaiger unlöslicher Rückstände stattfinden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gegenelektrodenanordnung können die Kanäle im Bereich vor den Öffnungen und/oder die Öffnungen selbst so verformt sein, dass eine dü¬ senartige Öffnung entsteht, die in vorteilhafter Weise ein gezieltes Strahlen des Prozessmediums auf die Werkstückober¬ fläche ermöglicht. Die Qualität des Strahls, bspw. die Form des Strahls und/oder die Energie des Strahls und/oder die Menge an austretendem Prozessmedium, kann durch eine geeignete konstruktive Ausgestaltung der Düse gezielt beeinflusst werden, insbesondere durch ein geeignetes Wählen der Form der Kanäle im Bereich der Öffnungen und/oder der Form der Öffnungen selbst im Hinblick auf die zu erzielende Strahlqualität.
Um die Wirksamkeit des Prozessmediums beim mechanischen Ab¬ tragen erhöhen oder verringern zu können, umfasst die Gegenelektrodenanordnung eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des Drucks des Prozessmediums in der Prozessmediumzufuhrein- richtung und damit des Druckes, mit der das Prozessmedium auf die Werkstückoberfläche einwirkt.
In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung der Gegenelektrodenanordnung sind die Prozesselektroden durch einen wachsgefüllten Träger geführt. Sie weisen Sicherungselemente auf, beispielsweise sich in Umfangsrichtung der rohrförmigen Elemente der Prozesselektroden erstreckende Rippen, welche sie gegen ein axiales Verschieben gegenüber dem Wachs im erstarrten Zustand sichern. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein vorteilhaftes Verfahren zum Anpassen der Prozesselektrodenanord- nung an die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes. Das
Wachs wird verflüssigt und die Prozesselektrodenanordnung bei verflüssigtem Wachs an das Werkstück angedrückt. Dabei werden die Prozesselektroden im Wachs verschoben, sodass sich die Positionen der freien Enden der Prozesselektroden an die Geo- metrie des Werkstückes anpassen. In diesem Zustand wird das Wachs wieder verfestigt, sodass die Prozesselektroden in ihrer Lage fixiert werden. Das Ergebnis ist eine optimal an die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes angepasste Gegen¬ elektrodenanordnung. Diese Anpassung ist insbesondere bei nicht planaren Werkstücken und im Bereich konkaver Ecken von Werkstücken von Bedeutung. Insbesondere konkave Ecken können besonders gut bearbeitet werden, wenn die rohrartigen Elemente der Prozesselektroden eine Nadelform aufweisen. Daneben kann die Gegenelektrodenanordnung bei nadeiförmiger Ausges- taltung der rohrartigen Elemente auch besonders vorteilhaft beim elektrochemischen Behandeln von Löchern im Werkstück eingesetzt werden.
In einer zweiten konstruktiven Ausgestaltung der Gegenelektrodenanordnung sind die rohrartigen Elemente der Prozesselektroden durch Löcher wenigstens einer Trägerplatte geführt. Zwischen den Rändern der Löcher und den jeweiligen rohrartigen Elementen ist dabei ein Spiel vorhanden, das eine axiale Verschiebung der rohrartigen Elemente erlaubt. Weiterhin ist eine Spannvorrichtung vorhanden, mit deren Hilfe sich die rohrartigen Elemente mit einer Kraft derart gegen die Ränder der Löcher drücken lassen, dass sie aufgrund der dabei auftretenden Reibung gegen ein axiales Verschieben gegenüber der Trägerplatte gesichert sind. Wie in der ersten konstruk¬ tiven Aus führungsform kann auch die Gegenelektrodenanordnung in der zweiten konstruktiven Ausführungsform dadurch an die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes angepasst werden, dass sie an das Werkstück angedrückt wird. Dabei ist die Spannvorrichtung im entspannten Zustand, sodass sich die rohrartigen Elemente der Prozesselektroden innerhalb der Löcher axial verschieben können. Nachdem die Position der freien Elektrodenenden and die Geometrie des Werkstückes ange¬ passt ist, wird die Spannvorrichtung gespannt, sodass die rohrförmigen Elemente gegen die Ränder der Löcher gedrückt werden, wodurch sie mittels Reibung gegen ein weiteres axiales Verschieben gesichert sind. Auch in dieser konstruktiven Ausgestaltung bieten Prozesselektroden in Nadelform die mit Bezug auf die erste Ausgestaltung beschriebenen Vorteile.
Insgesamt lässt sich die erfindungsgemäße Gegenelektrodenan¬ ordnung besonders flexibel beim elektrochemischen Behandeln von Werkstücken einsetzen. Insbesondere in den beiden beschriebenen konstruktiven Ausgestaltungen ist die erfindungs- gemäße Gegenelektrodenanordnung besonders variabel für jede Werkstückform einsetzbar. Auf speziell angefertigte Formelektroden für bestimmte Werkstückformen kann daher verzichtet werden.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Gegenelektro¬ denanordnung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegen- den Figuren.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Durchführen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfin¬ dungsgemäße Gegenelektrodenanordnung .
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfin¬ dungsgemäße Gegenelektrodenanordnung .
Fig. 1 zeigt u. a. ein Werkstück 1, welches insbesondere als Turbinenschaufel ausgebildet sein kann. Eine Turbinenschaufel ist typischerweise aus einer hochtemperaturfesten Nickel- Basislegierung oder Kobalt-Basislegierung hergestellt. Häufig sind auf die Turbinenschaufeln MCrAlY-Beschichtungen zum Korrosions- und/oder Oxidationsschutz aufgebracht. Über der MCrAlY-Beschichtung befindet sich in der Regel eine mit Yttrium stabilisierte Zirkonoxidschicht als Wärmedämmschicht. Das erfindungsgemäße Verfahren soll daher nachfolgend am Bei- spiel des Entfernens einer derartigen Beschichtung von der Oberfläche einer Turbinenschaufel erläutert werden. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung stellt entsprechend eine Vor¬ richtung zum Entfernen einer Beschichtung 2 von der Oberfläche einer Turbinenschaufel dar. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zum Entfernen einer Be- schichtung 2 von der Oberfläche einer Turbinenschaufel als Werkstück 1 umfasst neben dem Werkstück 1 selbst eine Elekt- rodenanordnung 9 sowie einen mit Elektrolyt 3 gefüllten Behälter 5, in dem sowohl das Werkstück 1 als auch die Elektrodenanordnung angeordnet sind. Zudem umfasst die Anordnung ei¬ ne Spannungsquelle 7, deren positiver Pol elektrisch leitend mit dem Werkstück 1 verbunden ist, sodass dieses eine Anode bildet. Die Anode, also das Werkstück 1, bildet die Arbeits¬ elektrode der Anordnung. Der negative Pol der Spannungsquelle 7 ist dagegen mit der Elektrodenanordnung 9 verbunden, sodass diese zur Kathode wird und die Gegenelektrode zur Arbeits¬ elektrode bildet. Aufgrund der zwischen dem Werkstück 1 und der Gegenelektrodenanordnung 9 anliegenden Spannung baut sich zwischen der Gegenelektrodenanordnung und dem Werkstück 1 ein elektrisches Feld auf, welches positiv geladene Ionen von der positiv geladenen Werkstückoberfläche weg transportiert.
Der Elektrolyt 3, der die elektrolytische Behandlungslösung darstellt, ist so gewählt, dass er bei zwischen dem Werkstück 1 und der Gegenelektrodenanordnung anliegender und geeignet gepolter Spannung zu einer Korrosion der Metallbestandteile der Beschichtung 2, also zu einem Herauslösen von Metallionen aus der Beschichtung 2 des Werkstücks 1, führt. Die positiv geladenen Metallionen wandern dann aufgrund der anliegenden Spannung vom ebenfalls positiv geladenen Werkstück weg.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird außerdem elektrolytische Behandlungslösung oder Gas unter Hochdruck auf die Beschichtung 2 transportiert. Durch den unter Hochdruck auf die Beschichtung 2 auftreffenden Strahl werden unlösliche Beschich- tungsrückstände und nichtmetallische Bestandteile der Be¬ schichtung 2 mechanisch entfernt. Auf diese Weise kann z.B. die Zirkoniumoxidschicht einer bereits im elektrolytischen Bad befindlichen Turbinenschaufel entfernt werden. Sobald diese mechanisch entfernt ist, beginnt der elektrochemische Angriff auf die MCrAlY-Schicht, ohne dass dazu weitere Maß- nahmen nötig sind.
Das Zuführen der elektrolytischen Behandlungslösung bzw. des Gases zur Beschichtung 2 erfolgt durch die Gegenelektrodenanordnung 9 hindurch. Zu diesem Zweck ist die Gegenelektroden- anordnung 9 mit einer Anzahl rohrförmiger Elemente 11 ausgestattet, welche die Prozesselektroden 12 der Gegenelektrodenanordnung 9 bilden. In Fig. 1 ist der Einfachheit halber lediglich ein rohrförmiges Element 11 dargestellt.
Die rohrförmigen Elemente 11 weisen einen in Axialrichtung verlaufenden Kanal 13 auf, welcher in eine Öffnung 14 im dem Werkstück 1 zugewandten Ende des rohrförmigen Elementes 11 mündet. Im Bereich der Öffnung 14 verjüngt sich der Querschnitt des Kanals 13. Das andere Ende des rohrförmigen EIe- mentes 11 steht mit einem Verteilertank 17 in Verbindung, dem über einen Zufluss 19, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zuflussrohr ausgebildet ist, elektrolytische Be¬ handlungslösung oder Gas zugeführt werden kann.
Während des elektrochemischen Entfernens der Beschichtung 2 vom Werkstücks 1 wird die elektrolytische Behandlungslösung oder Gas unter Druck über den Zufluss 19 in den Verteilertank 17 eingeleitet. Aufgrund des Druckes strömt die elektrolyti¬ sche Behandlungslösung bzw. das Gas durch den Kanal 13 zur Öffnung 14. Die düsenartige Ausgestaltung der Öffnung 14 der mit dem Verteilertank 17 in Verbindung stehenden rohrförmigen Elemente 11 ermöglicht eine gezielte Anstrahlung 4 der Be¬ schichtung 2 mit der elektrolytischen Behandlungslösung bzw. dem Gas, um einen mechanischen Abtrag von unlöslichen Rück- ständen oder nichtmetallischen Beschichtungskomponenten herbeizuführen. Der im Verteilertank 17 eingestellte Druck ist dabei so gewählt, dass der Elektrolyt bzw. das Gas mit einem Druck im Bereich zwischen einigen mbar und ca. lOOObar auf die Beschichtung 2 transportiert wird. Dabei führt ein nied¬ riger Druck im Millibarbereich bis einige bar im Wesentlichen zu einem Abtragen von relativ lose an der Oberfläche angelagerten Schichten, wohingegen sich mit einem Druck im Hochdruckbereich, also etwa einige bar bis ca. lOOObar, auch fest an die Werkstückoberfläche gebundene Schichten abtragen las¬ sen. Über eine geeignete Steuerung des Druckes im Verteilertank 17 kann daher das Verfahren an die Intensität der Bindung der nicht elektrochemisch abzutragenden Bestandteile der abzutragenden Schicht angepasst werden.
Über die Steuerung des Druckes im Verteilertank 17 kann außerdem auch die Rate, mit der das mechanische Abtragen er¬ folgt, eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich bspw. die Abtragungsrate in Abhängigkeit von der Dicke der abzutra- genden Schicht gezielt erhöhen oder vermindern. Die Druckverhältnisse im Verteilertank 17 können beispielsweise über den Zufluss 19 eingestellt werden. Es sind sowohl kontinuierliche Drücke als auch pulsierende Drücke möglich. Das Steuern des Druckes kann hierbei ein Steuern sowohl der Druckamplitude als auch der Frequenz bei pulsierenden Drücken umfassen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Ge¬ genelektrodenanordnung 9 wird nun mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Die Gegenelektrodenanordnung 9 umfasst eine Mehr- zahl von rohrförmigen Elementen IIa bis He, welche rohrför- mig Prozesselektroden 12a bis 12e bilden. Die Prozesselektro¬ den 12a bis 12e sind über eine in Fig. 2 nicht dargestellte Leitung mit dem Pol einer Spannungsquelle verbindbar. Alle Prozesselektroden 12a bis 12e stehen mit einem Ende mit dem Verteilertank 17 derart in Verbindung, dass ein Prozessmedium, also beispielsweise ein Elektrolyt oder ein Gas, durch die Kanäle 13 im Inneren der Prozesselektroden 12a bis 12e (vgl. Fig. 1) zu den Austrittsöffnungen 14a bis 14e strömen kann. Die Kanäle 13, die Austrittsöffnungen 14, der Verteilertank 17 sowie der Zufluss 19 wurden bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben und werden daher an dieser Stelle nicht noch einmal erläutert.
Neben den Prozesselektroden 12a bis 12e umfasst die Gegenelektrodenanordnung 9 auch eine Anzahl von Messelektroden 21, die gegenüber den Prozesselektroden 12a bis 12e elektrisch isoliert sind. Die Messelektroden 21 bilden Referenzelektro¬ den, deren Elektrodenspitzen 22 berührungsfrei zur Oberfläche 2 des Werkstückes 1 weisen und die zum Überwachen der elekt¬ rischen Parameter beim elektrochemischen Entfernen der Be- schichtung 2 dienen. Die Messelektroden 21 können ebenso wie die Prozesselektroden 12a bis 12e als rohrförmige Elemente ausgebildet sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Messelektroden 21 als Vollelektroden, d.h. ohne inneren Kanal auszubilden.
Die Prozesselektroden 12a bis 12e erstrecken sich in Axialrichtung durch einen mit Wachs 27 gefüllten Träger 29. Der Träger 29 weist eine erste, dem Verteilertank 17 zugewandte Trägerplatte 31 und eine zweite, dem Verteilertank 17 abge¬ wandte Trägerplatte 33 auf. Beide Trägerplatten 31, 33 weisen Löcher auf, die ein axiales Verschieben der Prozesselektroden 12a bis 12e gegen die Trägerplatten 31, 33 zulassen und die gegen einen Austritt flüssigen Wachses aus dem Träger 29 abgedichtet sind. Die einzelnen Prozesselektroden 12a bis 12e sind im Bereich derjenigen Abschnitte, welche sich im Inneren des Trägers 29 befinden, mit flanschartigen Ansätzen 35, 37 und 39 ausgestattet, die die Prozesselektroden 12a bis 12e bei erstarrtem Wachs 27 gegen eine axiale Verschiebung relativ zum Träger 29 sichern.
Die beschriebene Prozesselektrodenanordnung 9 lässt sich in vorteilhafter Weise an die Geometrie der Werkstückoberfläche anpassen. Dazu wird das Wachs 27 im Träger 29 verflüssigt, beispielsweise über eine im Träger 29 angeordnete Heizung o- der über eine Erwärmung des Elektrolyten 3 im Behälter 5, so- dass ein axiales Verschieben der Prozesselektroden 12a bis 12e relativ zum Träger 29 möglich wird. In diesem Zustand wird die Gegenelektrodenanordnung 9 mit leichtem Druck an das Werkstück 1 angedrückt, sodass sich die Positionen der Öffnungen 14a bis 14e der einzelnen Prozesselektroden 12a bis 12e an die geometrische Form des Werkstückes 1 anpassen. So- dann wird eine Abkühlung des Wachses 27 herbeigeführt, sodass dieses erstarrt und die Prozesselektroden 12a bis 12e gegen ein axiales Verschieben relativ zum Träger 29 sichert. Danach wird die Gegenelektrodenanordnung 9 wieder etwas vom Werkstück 1 weggeführt, wobei darauf geachtet wird, dass die re- lative Orientierung der Gegenelektrodenanordnung 9 zum Werkstück 1 erhalten bleibt.
Nachdem die Gegenelektrodenanordnung 9 an die geometrische Form des Werkstücks 1 angepasst ist, kann das elektrochemi- sehe und mechanische Abtragen der Beschichtung 2 erfolgen.
Mittels der Messelektroden 21 kann die Einhaltung konstanter elektrischer Parameter überwacht werden.
Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung 9 lässt sich auf die beschriebene Weise besonders gut an die Geometrie eines Werk¬ stückes anpassen, ohne dass hierzu extra eine speziell ge¬ formte Elektrode hergestellt werden muss. Aufgrund der glei¬ chen Entfernung der verschiedenen Öffnungen 14a bis 14e der Prozesselektroden 12a bis 12e vom Bauteil 1 lässt sich ein gleichmäßiger Transport des Prozessmediums, also der elektro¬ lytischen Behandlungslösung oder des Gases, auf die abzutragende Beschichtung 2 erzielen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Pro- zesselektrodenanordnung 90 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Prozesselektrodenanordnung 90 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Prozesselektrodenanordnung 9 des ersten Ausführungsbeispiels lediglich durch die Ausges- taltung des Trägers 129. Die übrigen Konstruktionsmerkmale des zweiten Ausführungsbeispiels, wie beispielsweise die Pro¬ zesselektroden 12a bis 12e, der Verteilertank 17 oder die Messelektroden 21 sind daher mit den selben Bezugsziffern bezeichnet wie die entsprechenden Konstruktionsmerkmale im ers- ten Ausführungsbeispiel und werden an dieser Stelle nicht noch einmal erläutert.
Der Träger 129 umfasst eine erste, dem Verteilertank 17 zugewandte Trägerplatte 131 sowie eine zweite, dem Verteilertank 17 abgewandte Trägerplatte 133. Beide Trägerplatten 131, 133 weisen Öffnungen auf, deren Größen so gewählt sind, dass zwischen den Rändern der Öffnungen und den durch die Trägerplatten 131, 133 hindurch geführten Prozesselektroden 12a bis 12e ein Spiel verbleibt, das ein axiales Verschieben der Prozess- elektroden 12a bis 12e relativ zum Träger 129 ermöglicht.
Durch das Innere des Trägers 129 erstrecken sich Justageplat- ten 134, 136, 138, welche ebenfalls Öffnungen aufweisen, die derart dimensioniert sind, dass in einem ersten Zustand der Justageplatten 134, 136, 138 die Prozesselektroden 12a bis 12e mit Spiel durch sie hindurchgeführt sind. Auch die Justa¬ geplatten 134, 136, 138 behindern daher im ersten Zustand ein axiales Verschieben der Prozesselektroden 12a bis 12e nicht. Die mögliche axiale Verschiebung der Prozesselektroden 12a bis 12e wird lediglich durch flanschartige Ansätze 135, 137, 139 in demjenigen Bereich der Prozesselektroden 12a bis 12e, der sich im Inneren des Trägers 129 befindet, begrenzt.
Die Justageplatten 134, 136, 138 werden an zwei Seiten von einem Rahmen 140 gehalten, gegenüber dem die mittlere Justa- geplatte 136 verschoben werden kann. Die Verschiebung der Justageplatte 136 erfolgt parallel zu den Justageplatten 134 und 138 und senkrecht zur Richtung der axialen Verschiebung der Prozesselektroden 12a bis 12e. Zudem weist der Rahmen 140 eine Fixiereinheit 142, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Fixierschrauben, auf, welche ein Fixieren der Position der mittleren Justageplatte 136 relativ zur Position der beiden äußeren Justageplatten 134, 138 ermöglicht.
Die Prozesselektrodenanordnung 90 des zweiten Ausführungsbeispiels kann an die Geometrie des Werkstücks 1 angepasst wer¬ den, indem die mittlere Justageplatte 136 in eine Stellung gebracht wird, in der die Löcher in den einzelnen Justageplatten 134, 136, 138 sowie die Löcher in den beiden Träger- platten 131, 133 derart relativ zueinander zentriert sind, dass ihre Öffnungen fluchtend zueinander angeordnet sind. In diesem ersten Zustand wird die Gegenelektrodenanordnung 90 mit leichtem Druck derart an das Werkstück 1 angedrückt, dass die mit den Öffnungen 14a bis 14e versehenen Enden der Pro- zesselektroden 12a bis 12e an dem Werkstück 1 anliegen. Die Geometrie des Werkstückes 1 sorgt dabei für eine axiale Ver¬ schiebung der Prozesselektroden 12a bis 12e, die zu einer Anpassung der Position der Öffnungen 14a bis 14e an die Geometrie des Werkstückes 1 führt. Anschließend wird die mittlere Justageplatte 136 parallel zu den beiden äußeren Justageplat¬ ten 134, 138 verschoben, sodass die Öffnungen der Justageplatten 134, 136, 138 nicht mehr miteinander fluchten. In diesem zweiten Zustand der Justageplatten 134, 136, 138 werden die Prozesselektroden 12a bis 12e an eine Seite der Loch- ränder der äußeren Justageplatten 134, 138 angedrückt. Gleichzeitig werden die Prozesselektroden 12a bis 12e an die Lochränder der mittleren Justageplatte 136 angedrückt. Da die Lochränder der äußeren Justageplatten 134, 138 in die entge- gengesetzte Richtung wie die Lochränder der mittleren Justageplatte 136 gegen die Prozesselektroden 12a bis 12e drücken, werden die Prozesselektroden 12a bis 12e zwischen den Lochrändern der äußeren Justageplatten 134, 138 einerseits und den Lochrändern der inneren Justageplatte 136 andererseits eingeklemmt. Die mittlere Justageplatte 136 wird in diesem
Zustand mittels der Fixiereinrichtung 142 fixiert. Auf diese Weise sind die Prozesselektroden 12a bis 12e gegen axiale Verschiebung gesichert. Mit der so an die Geometrie des Werk¬ stückes 1 angepassten Gegenelektrodenanordnung 9 wird dann das elektrochemische Beschichtungsverfahren wie mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben durchgeführt.
In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, die beiden äußeren Justageplatten verschiebbar auszugestalten und die mittlere Justageplatte am Rahmen zu fixieren. Eine weitere Alternative besteht darin, statt der Justageplatten netzartige Konstruktionen zu verwenden, die beispielsweise aus Drähten oder Seilen hergestellt sind und Maschen aufweisen, durch welche die im Inneren des Trägers befindlichen Bereiche der Prozesselektroden hindurchgeführt sind. Durch Verspannen der einzelnen Seile bzw. Drähte gegeneinander lässt sich der Öffnungsquerschnitt der Maschen vermindern, sodass die Drähte bzw. Seile gegen die Außenseite der Prozesselektroden drücken und so eine die axiale Ver- Schiebung der Prozesselektroden verhindernde Reibung bereitstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht (2) von einem Werkstück (1) mittels einer elektrochemischen Behandlung, bei der das Werkstück (1) als eine Arbeitselekt¬ rode in ein Bad einer elektrolytischen Behandlungslösung (3), in dem sich wenigstens eine Gegenelektrodenanordnung (9) befindet, gegeben wird und eine Spannung zwischen der Arbeits¬ elektrode und der Gegenelektrodenanordnung (9) angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der elektrochemischen Behandlung wenigstens ein Strahl (4) mit einem Prozessmedium in dem Bad auf die zu entfernende Schicht (2) einwirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium mit einem Druck auf die zu entfernende
Schicht (2) einwirkt, der im Bereich zwischen einigen mbar bis ca. 1000 bar liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessmedium elektrolytische Behandlungslösung oder Gas zur Anwendung kommen.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium durch mindestens eine rohrförmige Pro¬ zesselektrode (12), die als Teil der Gegenelektrodenanordnung (9) ausgebildet ist, geleitet wird, wobei der Strahl (4) aus deren Ende austritt.
5. Gegenelektrodenanordnung (9) mit einer Anzahl von Prozesselektroden (12) zum elektrochemischen Behandeln eines Werk- Stückes (1), bei dem das Werkstück (1) eine Arbeitselektrode bildet, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) zum Zuführen ei- nes Prozessmediums zu den Prozesselektroden (12) vorhanden ist,
- die Prozesselektroden (12) als rohrartige Elemente (11) mit sich in ihrem Inneren erstreckenden Kanälen (13) ausgebildet sind, und jeweils ein der Prozessmediumzufuhrein- richtung (17) zugewandtes Ende und ein von der Prozessme¬ diumzufuhreinrichtung (17) abgewandtes Ende mit einer darin angeordneten Öffnung (14) aufweisen, und
- die Kanäle (13) jeweils im Bereich der der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) zugewandten Enden der rohrartigen Elemente (11) mit der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) in Verbindung stehen und in die Öffnung (14) am von der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) abgewandten Ende der rohrartigen Elemente (11) münden.
6. Gegenelektrodenanordnung (9) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (13) im Bereich vor der Öffnung (14) und/oder die Öffnung selbst so geformt ist bzw. sind, dass eine düsen¬ artige Öffnung vorliegt.
7. Gegenelektrodenanordnung (9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Kanäle (13) im Bereich der Öffnungen (14) und/oder die Form der Öffnungen (14) selbst im Hinblick auf eine zu erzielende Strahlqualität des aus den Öffnungen (14) Prozessmediums gewählt ist.
8. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des Drucks des Prozessmediums in der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) vorhanden ist.
9. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (11) der Prozesselektroden (12) eine Nadelform aufweisen.
10. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (11) der Prozesselektroden (12) durch ein wachsgefüllten Träger (29) geführt sind und Sicherungselemente (35, 37, 39) aufweisen, welche die Prozess¬ elektroden (12) gegen eine axiales Verschieben gegenüber dem Wachs (27) im erstarrten Zustand sichern.
11. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (11) der Prozesselektroden (12) durch Löcher wenigstens einer Trägerplatte (131, 133) geführt sind, wobei ein geringes Spiel zwischen den Rändern der Lö¬ cher und den jeweiligen rohrartigen Elementen (11) vorhanden ist, und dass eine Spannvorrichtung (134, 136, 138) vorhanden ist, mit deren Hilfe sich die rohrartigen Elemente (11) mit einer Kraft derart gegen die Ränder der Löcher drücken lassen, dass sie aufgrund der dabei auftretenden Reibung gegen ein axiales Verschieben gegenüber der Trägerplatte (131,133) gesichert sind.
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