WO2009092760A1

WO2009092760A1 - Verfahren und vorrichtung zum abtragen einer metallischen beschichtung

Info

Publication number: WO2009092760A1
Application number: PCT/EP2009/050711
Authority: WO
Inventors: Werner Staudinger; Michael Mues; Hans Reiner Gonska
Original assignee: Thyssenkrupp Steel Ag
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-07-30
Also published as: DE102008006241A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen einer metallischen Beschichtung einer Platine, wobei die Platine aus einer Stahllegierung besteht und bei welchem die metallische Beschichtung der Platine bereichsweise unter Verwendung mindestens eines Laserstrahls ein- oder beidseitig abgetragen wird. Die Aufgabe, ein Verfahren zum Abtragen einer metallischen Beschichtung sowie eine entsprechende Vorrichtung vorzuschlagen, mit welchem bzw. mit welcher eine ausreichende Abtragung der metallischen Beschichtung erfolgt, so dass einwandfreie Schweißnähte in den entsprechenden Bereichen erstellt werden können, wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass die metallische Beschichtung der Platine durch den Laserstrahl erhitzt wird und das zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung über eine Absaugvorrichtung von der Platine entfernt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Äbtragen einer metallischen

BeSchichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen einer metallischen Beschichtung einer Platine, wobei die Platine aus einer Stahllegierung besteht und bei welchem die metallische Beschichtung der Platine bereichsweise unter Verwendung mindestens eines Laserstrahls ein- oder beidseitig abgetragen wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Abtragen einer metallischen Beschichtung einer Platine aus einer Stahllegierung, mit welcher die metallische Beschichtung unter Verwendung mindestens eines Laserstrahls bereichsweise abgetragen wird.

Mit zunehmenden Anforderungen im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht bei gleichbleibenden oder verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere Crash-Eigenschaften, werden im Kraftfahrzeugbau zunehmend höherfeste Stähle eingesetzt bzw. deren Einsatz erforderlich. Platinen aus höherfesten Stählen werden zur Erzielung hoher Zugfestigkeiten auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und direkt im Anschluss in einem gekühlten Werkzeug zu einem Bauteil warmumgeformt und durch schnelle Abkühlung im Werkzeug vergütet. Unbeschichtete Platinen neigen dazu, während der Warmumformung zu verzundern, was dazu führt, dass die

Standzeiten der Umformwerkzeuge deutlich verringert werden. Eine Möglichkeit, die Verzunderung der umzuformenden Platine vor und während der Warmumformung und damit dem Verschleiß der Werkzeuge entgegenzuwirken, ist es, die Platinen zu beschichten. Es hat sich dabei gezeigt, dass insbesondere eine Aluminium-Silizium (AlSi ) -Beschichtung neben einem guten Korrosionsschutz auch gleichzeitig eine Verzunderung der Platine selbst bei sehr hohen Temperaturen während des Warmumformens verhindern kann. Für die Warmumformung vorgesehene, belastungsgerecht ausgelegte Halbzeuge, sogenannte „tailored Blanks", welche aus Platinen mit einer AlSi-Beschichtung hergestellt sind, zeigen aber Probleme im Bereich der Schweißnähte, welche auf das Eindringen von Aluminium in den Platinenwerkstoff während des Schweißprozesses zurückzuführen ist. Es treten Versprödung auf, welche bei der Warmumformung Fehler verursachen, die sogar zu einem Bauteilversagen während der Umformung führen können. Es ist daher wünschenswert, insbesondere im Bereich von Schweißnähten die Oberflächenbeschichtung selektiv, möglichst vollständig zu entfernen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 15 976 Al ist bereits bekannt, eine Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks im Fügebereich durch Einwirkung von Laserstrahlung abzutragen. Die genannte deutsche Offenlegungsschrift bezieht sich im

Wesentlichen auf eine Zinkschicht oder eine Bonazinc- Beschichtung, welche durch Verdampfen abgetragen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass alleine die Verwendung von Laserstrahlung noch nicht zu einer ausreichenden Entfernung der Beschichtung aus den für die Schweißnähte vorgesehenen Bereichen ermöglicht.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtragen einer metallischen Beschichtung sowie eine entsprechende Vorrichtung vorzuschlagen, mit welchem bzw. mit welcher einer ausreichende Abtragung der metallischen Beschichtung erfolgt, so dass einwandfreie Schweißnähte in den entsprechenden Bereichen erstellt werden können.

Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass die metallische

Beschichtung der Platine durch den Laserstrahl erhitzt wird und das zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung über eine Absaugvorrichtung von der Platine entfernt wird.

Es hat sich gezeigt, dass die Kombination von Erhitzen der Beschichtung zusammen mit der Nutzung einer Absaugvorrichtung dazu führt, dass vor allem metallische Beschichtungen einwandfrei und nahezu rückstandslos von der Platine aus den entsprechend behandelten Bereichen entfernt werden können.

Einerseits kann die Temperatur beim Abtragen reduziert werden, da nicht nur verdampfte Bestandteile der Beschichtung entfernt werden, sondern auch teigige bzw. lediglich verflüssigte Bestandteile. Dies ermöglicht zudem eine Reduzierung der Temperatur während des Abtragens und eröffnet die Möglichkeit, die zu entfernenden Beschichtung durch Einstellung der Temperatur während des Abtragens selektiv auszuwählen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Platine zumindest einseitig eine AlSi- Beschichtung auf, welche zumindest bereichsweise abgetragen wird. Trotz der hohen Temperaturbeständigkeit der AlSi- Beschichtung kann diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einwandfrei von den entsprechenden Bereichen der Platine entfernt werden und so eine einwandfreie Schweißbarkeit mit einer verzunderungsfreien Warmumformung kombinieren. Insbesondere die Herstellung von „tailored Blanks" mit besonders hohen Festigkeitswerten bei geringem Gewicht wird dadurch erreicht, dass die Platine aus einem höherfesten Stahl, vorzugsweise aus einer Stahlegierung vom Typ 22MnB5 besteht. Diese Werkstoffe werden bevorzugt mit einer AlSi- Beschichtung versehen, da diese warm vergütbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher einen wirtschaftlichen Einsatz dieser Platinen zur Herstellung von Bauteilen für den Kraftfahrzeugbau, welche trotz des Vorhandenseins von Schweißnähten einer Warmumformung unterzogen werden können. Denkbar ist auch der Einsatz von weiteren warm vergütbaren Stahlgüten.

Wird eine Abblasvorrichtung verwendet, welche das lasergestützt aufgeweichte, zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung zusätzlich von der Platine entfernt, kann die Effizienz des Abtragens der metallischen Beschichtung weiter gesteigert werden .

Gemäß einer nächsten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Bereich einer Schweißstoßkante und/oder -fläche die metallische Beschichtung der Platine abgetragen, so dass die entsprechend behandelten Platinen in einem I-Stoß oder Überlappstoß verschweißbar sind. „Tailored Blanks" weisen typischerweise eine Schweißnaht in Form eines I-Stoßes auf. Die Breite des Bereichs, in welchem die metallische Beschichtung entfernt wird, beträgt typischerweise 0,6 mm bis 1 mm. Die Entfernung der Beschichtung im Bereich der Stoßkante erfolgt üblicherweise auf beiden Seiten der Platine entlang der Stoßkante, sofern die Platine beidseitig beschichtet ist. Die metallische Beschichtung, beispielsweise im Bereich einer Schweißstoßkante, kann auf einfache Weise kostengünstig dadurch abgetragen werden, dass die Platine während des Abtragens der metallischen Beschichtung kontinuierlich bewegt wird, da in diesem Fall eine feststehende Laseroptik zum

Einsatz kommen kann. Die feststehende Laseroptik ist nicht nur kostengünstiger, sie benötigt auch einen geringeren Wartungsaufwand als bewegbare Laseroptiken.

Eine verbesserte Flexibilität im Hinblick auf die Bereiche, in welchen die metallische Beschichtung auf der Platine entfernt werden soll, wird dadurch erreicht, dass mindestens eine feststehende und/oder mindestens eine bewegbare Laseroptik zum Fokussieren der Laserstrahlen in einem Arbeitsbereich auf der Platine verwendet wird. Beispielsweise können über zwei feststehende Laseroptiken zwei Laserstrahlen auf je einer Seite der Platine fokussiert werden, so dass die Beschichtung beidseitig einfach entfernt werden kann. Eine bewegbare Laseroptik ermöglicht dagegen auch in nicht linearen Bereichen, beispielsweise gekrümmten Bereichen, der Platine die metallische Beschichtung zu entfernen.

Wird die Platine zumindest im Arbeitsbereich der Laserstrahlen senkrecht oder in einer zur Horizontalen angewinkelten Position geführt, besteht die Möglichkeit, die

Laserstrahlquellen auf einfache Weise anzuordnen und auf die jeweilige Seite der Platine zu fokussieren. Der Wartungsaufwand wird aufgrund der Zugänglichkeit der Laseroptiken verbessert.

Die Genauigkeit des Abtragens der metallischen Beschichtung hängt unter anderem von der Positionsgenauigkeit der Platine zu den Laseroptiken ab. Insofern wird gemäß einer nächsten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Platine zumindest im Arbeitsbereich der Laserstrahlen zwischen beidseitig an der Platine anliegenden Andruckrollen geführt.

Eine erste einfache Möglichkeit eine Kante der Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen einfach zu positionieren wird dadurch erreicht, dass die Platine auf einer Führungsschiene unter Verwendung mindestens eines Mitnehmers transportiert wird und die Führungsschiene im Arbeitsbereich der

Laserstrahlen die Platine relativ zu den Laserstrahlen positioniert. Insbesondere kann die Führungsschiene zur Erzielung einer möglichst genauen Vertikalposition der Platine, beispielsweise beim Entfernen der metallischen Beschichtung an einer Schweißstoßkante, dienen.

Eine alternative Möglichkeit die Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen zu positionieren bzw. durch diesen mit hoher Genauigkeit durchzuführen, wird gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, dass die Platine alternativ auf einer Aufnahmeplatte aufgenommen wird und die Aufnahmeplatte mit der Platine in den Arbeitsbereich der Laserstrahlen transportiert wird. Über die Aufnahmeplatte kann die Position der Platine relativ zum Arbeitsbereich sehr genau eingestellt werden, wobei beispielsweise durch einen linearen Transport der Aufnahmeplatte in den Arbeitsbereich der Laserstrahlen eine sehr genaue Positionierung der Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen ermöglicht wird. Die Aufnahmeplatte kann beispielsweise durch mit oder ohne Dichtungen versehene Ansaugkanäle die Platine auf Position halten. Die Positionierung der Platine auf der Aufnahmeplatte verbessern auf einfache Weise Anschläge, welche in einem Einlaufbereich zum Bestücken der Aufnahmeplatte mit einer Platine angeordnet sein können.

Gemäß einer weiteren, alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Platine während des Abtragens der metallischen Beschichtung stationär, wobei eine bewegbare Laseroptik mit einer bewegbaren Absaugvorrichtung und optional mit einer bewegbaren Abblasvorrichtung verwendet wird. Hierdurch wird eine maximale Flexibilität erreicht, um beispielsweise auch in nicht linear verlaufenden Bereichen auf der Platine, beispielsweise zur Realisierung der Schweißbereiche von Verstärkungselementen auf der Platine, zu ermöglichen.

Vorzugsweise wird ein gütegeschalteter Laser verwendet. Dieser Laser zeichnet sich dadurch aus, dass er neben einer besonders kurzen Pulsdauer auch sehr hohe Energien bzw. Energiedichten zur Verfügung stellen kann. Diese sind hervorragend dazu geeignet, beispielsweise bei einem Pulsüberlapp ein nahezu vollständiges Abtragen der metallischen Beschichtung zu erzielen.

Dennoch ist es vorteilhaft gemäß einer nächsten weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bereiche mit abgetragener metallischer Beschichtung zusätzlich mechanisch, insbesondere unter Verwendung von Bürsten, zu reinigen. Die zusätzliche mechanische Reinigung verringert die Anwesenheit von metallischen Partikeln der Beschichtung in den für die Schweißnaht vorgesehenen Bereichen weiter. Werden die Bereiche der Platine mit abgetragener metallischer Beschichtung plasmaspektroskopisch überprüft, kann festgestellt werden, inwieweit die Platine für eine Weiterverarbeitung, d.h. für ein Schweißen und ein anschließendes Warmumformen, geeignet ist.

Schließlich wird das erfindungsgemäße Verfahren im Hinblick auf eine wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens dadurch verbessert, dass das Abtragen der Beschichtung, die optionale mechanische Reinigung der abgetragenen Bereiche der Platine sowie die plasmaspektroskopische Untersuchung in einer Bearbeitungslinie erfolgt, so dass Arbeitsschritte, beispielsweise notwendige Positionierungen etc. eingespart werden können.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für eine gattungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass Mittel zur Fokussierung des mindestens einen Laserstrahls in einem Arbeitsbereich und eine Absaugvorrichtung vorgesehen sind, wobei die Mittel zur

Fokussierung den Laserstrahl auf den abzutragenden Bereich der metallischen Beschichtung der Platine fokussieren und die Absaugvorrichtung im Arbeitsbereich der Laserstrahlen angeordnet ist, so dass das vom Laserstrahl erwärmte, zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung von der Platine abgesaugt wird.

Wie bereits zuvor ausgeführt hat es sich gezeigt, dass die Kombination aus lasergestütztem Erhitzen der Beschichtung unter Verwendung einer Absaugvorrichtung im Arbeitsbereich der

Laserstrahlen dazu führt, dass die Beschichtung sicher und nahezu rückstandsfrei von der Platine entfernt werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, welche auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zutreffen.

Die Wirtschaftlichkeit und die Positionsgenauigkeit der

Platine im Hinblick auf den Arbeitsbereich der Laserstrahlen kann durch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch verbessert werden, dass Mittel zum Transport und Positionieren der Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen vorgesehen sind. Diese ermöglichen auch eine starke Rationalisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß einer nächsten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen die Mittel zum Transport der Platine einen senkrechten oder zur Horizontalen angewinkelten

Transport der Platinen im Arbeitsbereich der Laserstrahlen, so dass die Mittel zur Fokussierung der Laserstrahlen auf einfache Weise, beispielsweise auf jeder Seite der Platine angeordnet werden können, ohne dass diese durch die Wärmeentwicklung während des Laserschweißens beeinträchtigt werden. Gleichzeitig ist bei dieser Anordnung der Mittel zur Fokussierung der Laserstrahlen eine leichte Wartung möglich.

Eine kostengünstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht als Mittel zum Transport der Platine eine Transportkette mit mindestens einem Mitnehmer und mindestens einer Führungsschiene vor, wobei die Führungsschiene zur Positionierung der Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen dient. Mit dieser Vorrichtung können auf einfache Weise beispielsweise Stoßkanten und/oder -flächen von Platinen von metallischer Beschichtung befreit werden. Weist die Führungsschiene mindestens eine Öffnung im Arbeitsbereich der Laserstrahlen zur Bereitstellung eines Absaugkanals auf, besteht die Möglichkeit im unmittelbaren Arbeitsbereich der Laserstrahlen die Absaugvorrichtung auf einfache Weise zu realisieren. Gleichzeitig wird der

Arbeitsbereich der Laserstrahlen durch die Absaugvorrichtung nicht behindert.

Da das Abtragen der metallischen Beschichtung abhängig ist von der Genauigkeit der Positionierung der Platine im

Arbeitsbereich der Laserstrahlen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, dass in Transportrichtung der Platine gesehen zumindest vor und nach dem Arbeitsbereich der Laserstrahlen beidseitig an der Platine anliegende Andruckrollen vorgesehen sind. Diese führen die Platine exakt durch den Arbeitsbereich der Laserstrahlen, so dass ein sehr genaues Ergebnis im Hinblick auf das Abtragen der metallischen Beschichtung erzielt wird. Vorzugsweise verteilen sich die Andruckrollen über die gesamte zu führende Platinenbreite.

Alternativ zur Verwendung einer Transportkette mit mindestens einem Mitnehmer und einer Führungsschiene kann eine sehr genaue Positionierung der Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen auch dadurch erzielt werden, dass alternativ eine Aufnahmeplatte zur Aufnahme der Platine und Transportmittel zur Bewegung der Aufnahmeplatte zusammen mit der Platine vorgesehen sind, so dass die Platine in den Arbeitsbereich der Laserstrahlen bewegbar ist.

Um einerseits die Positionsgenauigkeit der Platine im Arbeitsbereich der Laserstrahlen zu verbessern und eine einfache Aufnahme der Platinen auf der Aufnahmeplatte zu gewährleisten, weist die Aufnahmeplatte Ansaugkanäle zur festen Positionierung der Platine auf. Die Ansaugkanäle können mit oder ohne Dichtgummis realisiert werden und ermöglichen die Aufnahme von Platinen mit unterschiedlichen Zuschnitten und Formen .

Vorzugsweise sind beidseitig der Platine Mittel zur Fokussierung des Laserstrahls auf die Platine vorgesehen, so dass die metallische Beschichtung der Platine auf beiden Seiten gleichzeitig entfernbar ist. Vorzugsweise sind die Mittel zur Fokussierung des Laserstrahls dann gegeneinander versetzt angeordnet, um eine Beeinflussung oder eine Zerstörung der Laserstrahlquellen zu vermeiden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens auf einer Seite der Platine im Arbeitsbereich eines Laserstrahls eine Abblasvorrichtung vorgesehen. Diese unterstützt die Absaugvorrichtung in der Entfernung der lasergestützt aufgeweichten, flüssigen oder gasförmigen Beschichtung der Platine.

Ist mindestens eine feststehende und/oder mindestens eine bewegbare Laseroptik vorgesehen, muss im Falle einer feststehenden Laseroptik lediglich die Platine im Hinblick auf die Laseroptik positioniert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft sofern gerade Kanten der Platine von der metallischen Beschichtung befreit werden müssen. Eine bewegbare Laseroptik ist dann von Vorteil, wenn nichtlineare, d.h. gekrümmte Bereiche der Platine von der metallischen Beschichtung befreit werden müssen. Vorzugsweise ist im Falle einer bewegbaren Laseroptik mindestens eine bewegbar angeordnete Absaugvorrichtung und optional eine bewegbar angeordnete Abblasvorrichtung vorgesehen, welche beispielsweise der an einem Robotterarm befestigten Laseroptik folgen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gemäß einer nächsten Ausgestaltung dadurch weiter verbessert werden, dass mindestens ein gütegeschalteter Laser vorgesehen ist. Gütegeschaltete Laser können, wie bereits ausgeführt,

Laserpulse mit besonders kurze Pulsdauern mit besonders hohen Energiedichten erzeugen und sind daher ideal geeignet, Oberflächenbeschichtungen stark zu erhitzen und aufzuweichen bzw. zu verdampfen.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung im Hinblick auf das Entfernen der metallischen Oberfläche dadurch weiterverbessert werden, dass eine Arbeitsstation vorgesehen ist, in welcher die Bereiche der Platine, in welchen die metallische Beschichtung entfernt wurde, zusätzlich mechanisch gereinigt werden. Eine zusätzliche mechanische Reinigung, beispielsweise durch Bürsten, verbessert das Abtragergebnis weiter und führt zu verbesserten Schweißnähten.

Ist schließlich eine Arbeitsstation vorgesehen, in welcher die Bereiche der Platine, in welchen die metallische Beschichtung abgetragen wurde, unter Verwendung eines Plasmaspektroskops untersucht werden, besteht die Möglichkeit das Ergebnis des Abtragens der metallischen Beschichtung zu klassifizieren und der Platine eine entsprechende Qualitätskennzahl zuzuordnen.

Eine Platine, welche in den Schweißnahtbereichen noch Beschichtungsanteile aufweist, kann so ausselektiert bzw. aus der weiteren Produktion ausgeschleust werden. Vorzugsweise sind die Arbeitsstationen, in welchen die metallische Beschichtung durch die Laserstrahlen abgetragen werden, die mechanische Reinigung durchgeführt wird und die plasmaspektrokopischen Untersuchungen durchgeführt werden, in einer Bearbeitungslinie angeordnet.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtragen einer metallischen Beschichtung einer Platine sowie die erfindungsgemäße

Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 17 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht die

Arbeitsstation zum Abtragen der Beschichtung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des Arbeitsbereichs der Laserstrahlen des ersten Ausführungsbeispiels aus Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Platine,

Fig. 4 in einer schematischen Seitenansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung, Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 6 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht der weiteren Arbeitsstationen gemäß des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels und

Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf alle

Arbeitsstationen des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Abtragen einer metallischen Beschichtung einer Platine in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Die Seitenansicht zeigt Platinen 2, welche mit Hilfe einer Transportkette 3 transportiert werden. Die Transportkette 3 weist hierzu Mitnehmer 4 und eine Führungsschiene 5 auf, über welche die Platinen 2 mit Hilfe der Mitnehmer 4 in Pfeilrichtung transportiert werden. Im Arbeitsbereich der Laserstrahlen A werden die Platinen 2 zusätzlich durch Andruckrollen 6 geführt, um eine möglichst genaue Positionierung im gesamten Arbeitsbereich A der Laserstrahlen zu ermöglichen. Im Arbeitsbereich der Laserstrahlen A sind Mittel zur Fokussierung von Laserstrahlen 7, 8 angedeutet, welche die Laserstrahlung eines Lasers auf den Bereich der Beschichtung der Platinen 2 fokussieren, in welchem die Beschichtung entfernt werden soll . In dem vorliegenden in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Platinen 2 kontinuierlich über die Transportkette 4 durch den Arbeitsbereich A der Laserstrahlen durchgeführt, so dass ein gleichbleibendes Ergebnis hinsichtlich des Abtragens der Beschichtung erzielt wird. Die Laseroptiken 7, 8 sind versetzt zueinander angeordnet, um eine gegenseitige Beeinflussung der Laserstrahlen zu vermeiden. Über die gegenüberliegend angeordneten Laseroptiken 7, 8 kann die Beschichtung beidseitig von der Platine entfernt werden. Zur Führung größerer Platinen sind zusätzliche Führungsschienen 5a, 5b vorgesehen, um den Transport und die Positionierung großer Platinen 2 im Arbeitsbereich A der Laserstrahlen zu verbessern. Die Platinen 2 werden in senkrechter Position durch den Arbeitsbereich A transportiert und deren Beschichtung an der unterer Stoßkante der Platine 2a, die auf der Führungsschiene 5 geführt wird, auf beiden Seiten entfernt. In Fig. 1 sind lediglich Andruckrollen 6 vorgesehen, welche die Platinen 2 nur im unteren Bereich führen. Es können aber auch mehrere Andruckrollen 6 vorgesehen sein, welche sich entlang der Platine 2 nach oben erstrecken und die Platine 2 noch besser führen. Dies ist insbesondere bei größeren Platinen 2 erforderlich.

Der Arbeitsbereich der Laserstrahlen A ist in einer schematischen Schnittansicht entlang der Schnittachse II-II in Fig. 2 dargestellt. Die Platinen 2 werden in dem Arbeitsbereich A der Laserstrahlen durch gegenüberliegende Andruckrollen 6 geführt. Dort wo die Laserstrahlen 9, 10 auf die Beschichtung der Platine 2 auftreffen, sind in der Führungsschiene 5 Absaugkanäle 11, 12 angeordnet, über welche das von den Laserstrahlen aufgeweichte, flüssige oder gasförmige Beschichtungsmaterial der Platine abgesaugt und damit von der Platine 2 entfernt wird. Zur Unterstützung des Absaugens der Bestandteile der Beschichtung sind noch AbblasVorrichtungen 13, 14 vorgesehen, welche den Absaugvorgang durch die Absaugkanäle 11, 12 unterstützen. Auch im Auslauf des Arbeitsbereichs A der Laserstrahlen werden die Platinen 2 über gegenüberliegend angeordnete Andruckrollen 6 geführt, so dass die Position der Platine beim Durchlauf insbesondere in dem Bereich, wo die Laserstrahlen auf die Platine 2 treffen, konstant gehalten wird. Nach dem Durchlauf der Platine 2 sind auf beiden Seiten der Platine 2 im Bereich der Stoßkante Bereiche erzeugt worden, in welchen die metallische Beschichtung entfernt worden ist. In Fig. 2 ist zudem zu erkennen, dass die Mittel zur Fokussierung des Lasers bzw. die entsprechenden Laseroptiken 7, 8 versetzt angeordnet sind, um sich nicht gegenseitig zu beeinflussen.

Ein Beispiel einer mit dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 bearbeiteten Platine 2 zeigt Fig. 3 in einer schematischen Schnittansicht. Die Platine 2 weist ein Kernmaterial 16 auf, welches beispielsweise eine höherfeste Stahllegierung vom Typ 22MnB5 sein kann. Die äußeren Beschichtungen 15 und 17 sind bei höherfesten Stählen wie der genannten Stahllegierung zumeist als Aluminium-Silizium-Beschichtung ausgelegt. Wie bereits ausgeführt, verhindert die AlSi-Beschichtung 15, 17 ein

Verzundern der Werkstücke bei höheren Warmumformtemperaturen und gewährleistet damit eine höhere Standzeit der Warmumformwerkzeuge. In den Bereichen der Schweißnaht, wie in der vorliegenden Fig. 3 an einer Stoßkante 18 der Platine gezeigt, muss die Beschichtung 15, 17 auf beiden Seiten der Schweißstoßkante entfernt werden, um eine einwandfreie Verschweißung der Platine 2 mit einer weiteren Platine zur Bereitstellung eines „tailored Blanks" zu ermöglichen. Typischerweise beträgt die Breite dieses Bereichs 0,6 mm bis 1,0 mm auf jeder Seite der Platine 2.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht, bei welchem eine Aufnahmeplatte 19 vorgesehen ist, welche über Transportmittel 20, beispielsweise einen Linearantrieb, in bzw. durch den Arbeitsbereich der Laserstrahlen bewegbar ist. Die Aufnahmeplatte 19 dient zur

Aufnahme von Platinen 21, 22, welche in einem Einlaufbereich B des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 auf der Aufnahmeplatte 19 positioniert werden. Hierzu dienen Positionsstifte 23, welche zur einwandfreien Positionierung der Platinen 21, 22 im Hinblick auf die Position der

Schweißstoßkante der Platine 2 zu den Laserstrahlen, in deren Bereich die Beschichtung auf der Platine 21, 22 entfernt werden .

in der Aufnahmeplatte sind Ansaugkanäle 24 vorgesehen, über welche die Platinen 21, 22 auf der Aufnahmeplatte 19 angesaugt werden, so dass es bei einem Transport in vertikaler Position, wie er in Fig. 1 und 4 dargestellt ist, zu keiner Positionsveränderung der Platine 21, 22 auf der Aufnahmeplatte 19 kommt. Durch die Ansaugkanäle 24 ist die Aufnahmeplatte 19 sehr flexibel hinsichtlich der Geometrien der auf ihr positionierbaren Platinen 21, 22 verwendbar. Die Abblas- und Absaugvorrichtung 25 zur Beseitigung der von den Laserstrahlen aufgeweichten, flüssigen oder gasförmigen Beschichtungsbestandteile ist in Fig. 4 lediglich angedeutet. Ein flexibleres Abtragen der Beschichtung, beispielsweise einer AlSi-Beschichtung, ermöglicht das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Abtragen einer Beschichtung. Zu erkennen ist schematisch ein Mehrachsenroboter 26, an welchem eine Laseroptik 27 angeordnet ist. Der Mehrachsenroboter 26 kann in beliebiger Art und Weise, beispielsweise gekrümmte Bereiche oder Flächen erzeugen, in welchen die AlSi-Beschichtung der Platine abgetragen ist. Dies ist beispielsweise bei der Herstellung von gepatchten bzw. lokal verstärkten Platinen notwendig. Eine Absaugvorrichtung 28 ermöglicht die erfindungsgemäße Verbesserung der Beseitigung der Beschichtung, wobei gleichzeitig eine Abblasvorrichtung 29 vorgesehen ist, welche die Beschichtung zusammen mit der Absaugvorrichtung noch gründlicher von der Platine entfernt.

Ähnlich flexibel ist das in Fig. 6 perspektivisch dargestellte vierte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abtragen einer Beschichtung einer Platine. Diese ist als Portalroboter 29 ausgebildet und weist eine Absaugvorrichtung

28 sowie optional eine Abblasvorrichtung 29 auf. Die Platinen werden in beiden Fällen fest auf einem Positioniertisch aufgelegt bzw. von einer entsprechenden Vorrichtung fest gespannt. Wie bereits zuvor ausgeführt, ermöglichen die in Fig. 5 und 6 dargestellten Varianten ein sehr flexibles

Abtragen der Beschichtung von der Platine. Denkbar ist auch der Einsatz einer Scanneroptik für die Laserstrahlen verbunden mit einer entsprechend nachgeführten Absaugvorrichtung.

Nach dem lasergestützten Abtragen der Platine können diese noch zusätzlich im abgetragenen Bereich mechanisch gereinigt werden. Eine entsprechende Arbeitsstation 31 zeigt Fig. 7 scherαatisch. Dargestellt ist eine Platine 2, welche auf einer Führungsschiene 5 mit dessen von der Beschichtung befreiten Stoßkante über die Bürsten 38, beispielsweise Tellerbürsten und/oder Bürsten 33 und 34 für den Flächenabtrag geführt wird, so dass im angetragenen Bereich der Platine dort ein erneutes Abtragen der Beschichtung bzw. ein Abtragen der restlichen Beschichtung erfolgt. Anschließend wird das Abtragungsergebnis in der Arbeitsstation 32 einer plasmaspektroskopischen Untersuchung unterzogen, bei welchem über Laserstrahlquellen 35 ein Plasma beispielsweise im Bereich der geplanten Schweißstoßkante der Platine 2 gezündet wird, um festzustellen, ob Beschichtungsbestandteile im Bereich der Schweißnähte noch vorhanden sind. Hierzu wird das vom Plasma erzeugte Licht über optische Elemente 36 einem Spektrometer 37 zugeführt, welches das Spektrum des Plasmas auswertet. Sollten noch Beschichtungsbestandteile über die Plasmaspektroskopie gemessen werden können, wird die Platine kann die Platine beispielsweise aussortiert werden.

Eine komplette Bearbeitungslinie umfassend einen

Einlaufbereich B, einen Arbeitsbereich der Laserstrahlen A sowie Arbeitsstationen zur mechanischen Reinigung 31 und spektroskopischen Untersuchungen 32 sowie einen Auslaufbereich C zeigt Fig. 8 in einer schematischen Ansicht. Aus Sicherheitsgründen ist der Arbeitsbereich A der Laserstrahlen in einer in den Figuren nicht dargestellten Schutzkabine untergebracht. Zusätzlich angedeutet sind Transportmittel 39, welche in unterschiedlicher Ausprägung beispielsweise in Form einer bewegbaren Aufnahmeplatte oder über eine Transportkette mit einer Führungsschiene realisiert werden können. Im Auslaufbereich C werden anhand der spektroskopischen Messung die Platine bezüglich ihrer Schweißbarkeit selektiert. Beispielsweise kann eine Selektion in brauchbar, nicht brauchbar erfolgen. Wie man in Fig. 8 erkennt, sind alle drei Arbeitsstationen hintereinander also inline angeordnet, so dass auf wirtschaftliche Weise Bleche für die Herstellung von „tailored Blanks" oder gepachte Blanks hergestellt werden können, welche beispielsweise aus einer höherfesten Stahllegierung bestehen und außer im Schweißnahtbereich mit einer Aluminium-Silizium-Beschichtung aufweisen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abtragen einer metallischen Beschichtung einer Platine, wobei die Platine aus einer Stahllegierung besteht und bei welchem die metallische Beschichtung der Platine bereichsweise unter Verwendung mindestens eines Laserstrahls ein- oder beidseitig im Bereich einer Schweißstoßkante und/oder -fläche die metallische Beschichtung der Platine abgetragen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die metallische Beschichtung der Platine durch den Laserstrahl erhitzt wird, das zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung über eine Absaugvorrichtung von der Platine entfernt wird, wobei die Platine zumindest einseitig eine AlSi-Beschichtung aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine aus einem höherfesten Stahl, vorzugsweise aus einer Stahlegierung vom Typ 22MnB5 besteht.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Abblasvorrichtung verwendet wird, welche das lasergestützt aufgeweichte, zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung zusätzlich von der Platine entfernt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine während des Abtragens der metallischen Beschichtung kontinuierlich bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine feststehende und/oder mindestens eine bewegbare Laseroptik zum Fokussieren der Laserstrahlen in einem Arbeitsbereich auf der Platine verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine zumindest im Arbeitsbereich der Laserstrahlen senkrecht oder in einer zur Horizontalen angewinkelten Position geführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine zumindest im Arbeitsbereich der Laserstrahlen zwischen beidseitig an der Platine anliegenden Andruckrollen geführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine auf einer Führungsschiene unter Verwendung mindestens eines Mitnehmers transportiert wird und die Führungsschiene im Arbeitsbereich der Laserstrahlen die Platine relativ zu den Laserstrahlen positioniert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine auf einer Aufnahmeplatte aufgenommen wird und die Aufnahmeplatte mit der Platine in den Arbeitsbereich der Laserstrahlen transportiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine während des Abtragens der metallischen Beschichtung stationär ist und eine bewegbare Laseroptik mit einer bewegbaren Absaugvorrichtung und optional mit einer bewegbaren Abblasvorrichtung verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein gütegeschalteter Laser verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Bereiche mit abgetragener metallischer Beschichtung zusätzlich mechanisch, insbesondere unter Verwendung von Bürsten, gereinigt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Bereiche der Platine mit abgetragener metallischer Beschichtung plasmaspektroskopisch überprüft werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Abtragen der Beschichtung, die optionale mechanische Reinigung der abgetragenen Bereiche der Platine sowie die plasmaspektroskopische Untersuchung in einer Bearbeitungslinie erfolgt.

15. Vorrichtung (1) zum Abtragen einer metallischen Beschichtung (15, 17) einer Platine (2) aus einer Stahllegierung, mit welcher die metallische Beschichtung (15, 17) unter Verwendung mindestens eines Laserstrahls (9, 10) bereichsweise abgetragen wird, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Mittel zur Fokussierung (7, 8) des mindestens einen

Laserstrahls (9, 10) in einem Arbeitsbereich (A) und eine Absaugvorrichtung (11, 12) vorgesehen sind, wobei die Mittel zur Fokussierung (7, 8) den Laserstrahl (9, 10) auf den abzutragenden Bereich der metallischen Beschichtung (15, 17) der Platine (2) fokussieren und die

Absaugvorrichtung (11, 12) im Arbeitsbereich (A) der Laserstrahlen (9, 10) angeordnet ist, so dass das vom Laserstrahl (9, 10) erwärmte, zumindest teilweise gasförmige und/oder flüssige Material der metallischen Beschichtung (15, 17) von der Platine (2) abgesaugt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Mittel zum Transport (3, 4, 5, 6, 19, 20) der Platine im Arbeitsbereich (A) der Laserstrahlen (9, 10) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Mittel zum Transport der Platine (3, 4, 5, 6, 19, 20) einen senkrechten oder zur Horizontalen angewinkelten Transport der Platinen (2) im Arbeitsbereich (A) der Laserstrahlen (9, 10) ermöglichen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s als Mittel zum Transport der Platine (3, 4, 5, 6, 19, 20) eine Transportkette (3) mit mindestens einem Mitnehmer (4) und mindestens einer Führungsschiene (5) vorgesehen sind und die Führungsschiene (5) zur Positionierung der Platine (2) im Arbeitsbereich (1) der Laserstrahlen (9, 10) dient.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Führungsschiene (5) mindestens eine Öffnung (11, 12) im Arbeitsbereich (1) der Laserstrahlen zur Bereitstellung eines Absaugkanals (11, 12) aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in Transportrichtung der Platine (2) gesehen zumindest im

Arbeitsbereich (A) der Laserstrahlen beidseitig an der Platine (2) anliegende Andruckrollen (6) vorgesehen sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s alternativ eine Aufnahmeplatte (19) zur Aufnahme der Platine (2) und Transportmittel (20) zur Bewegung der Aufnahmeplatte (19) zusammen mit der Platine (2) vorgesehen sind, so dass die Platine (2) in den Arbeitsbereich (A) der Laserstrahlen bewegbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Aufnahmeplatte (19) Ansaugkanäle (24) zur festen Positionierung der Platine (2) aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s beidseitig der Platine (2) Mittel zur Fokussierung (7, 8) des Laserstrahls auf die Platine (2) vorgesehen sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens auf einer Seite der Platine (2) im Arbeitsbereich (A) eines Laserstrahls eine Abblasvorrichtung (13) vorgesehen ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine feststehende und/oder mindestens eine bewegbare Laseroptik (7, 8, 27) vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine bewegbar angeordnete Absaugvorrichtung (29) und optional eine bewegbar angeordnete Abblas Vorrichtung

(28) vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens ein gütegeschalteter Laser vorgesehen ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Arbeitsstation (31) vorgesehen ist, in welcher die Bereiche der Platine (2), in welchen die metallische Beschichtung (15, 17) entfernt wurde, zusätzlich mechanisch gereinigt werden.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Arbeitsstation (32) vorgesehen ist, in welcher die Bereiche der Platine (2), in welchen die metallische Beschichtung (15, 17) abgetragen wurde, unter Verwendung eines Plasmaspektroskops (35, 37) untersucht werden.