WO2011134721A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden prozesses an metallischen werkstücken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden prozesses an metallischen werkstücken Download PDF

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WO2011134721A1
WO2011134721A1 PCT/EP2011/054400 EP2011054400W WO2011134721A1 WO 2011134721 A1 WO2011134721 A1 WO 2011134721A1 EP 2011054400 W EP2011054400 W EP 2011054400W WO 2011134721 A1 WO2011134721 A1 WO 2011134721A1
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WO
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container
workpiece
section
electrode
process liquid
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PCT/EP2011/054400
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Buschke
Sven GÖBEL
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material
    • C23G3/04—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning pipes

Definitions

  • the present invention relates to a method for carrying out at least one surface-modifying and / or surface-removing process on at least one metallic workpiece by means of a process fluid.
  • the surface-removing process is, for example, pickling,
  • Electropolishing, or picking Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method.
  • Metallic workpieces are needed in the manufacture of many devices, for example in the form of tubes for process monitoring field devices.
  • machining metal workpieces for example when welding, often edges or seams with a high surface roughness.
  • Such sites provide an attack surface for corrosion or the attachment of bacteria or fungi, which is why it applies to reduce the surface roughness.
  • Workpieces during the manufacturing process usually first ground in a mechanical process and subsequent at least one chemical
  • the workpiece is electropolished, whereby the electropolishing can precede a pickling process.
  • electropolishing baths are known in which the workpieces are completely introduced. After electropolishing, the workpieces are usually placed in a second bath in which they are from
  • Electrolyte residues are cleaned. For workpieces of great length correspondingly large bathrooms are required, which takes up a lot of space. Due to the size of the baths a correspondingly large amount of electrolyte is needed, which is relatively expensive and pollutes the environment, since the commonly used
  • Electrolytes are assigned to hazardous substances.
  • the object of the invention is to provide a comparison with the prior art more cost-effective method for performing surface-modifying or surface-removing processes on metallic workpieces and to provide a corresponding device for performing the method.
  • the object is achieved by a method which comprises at least the following steps: providing a container for holding a process fluid, with at least one electrode; inserting the workpiece into the container such that the portion to be processed is within the container while at least another portion of the workpiece remains outside the container; Filling the container with the process fluid so that the portion of the workpiece to be machined is covered thereby and participates in the surface-modifying or surface-removing process and emptying the container after a predeterminable residence time of the workpiece in the process fluid.
  • a surface modifying process is picking; one
  • surface-removing process for example electropolishing or pickling.
  • the process liquid supplied to the workpiece If a plurality of surface-modifying and / or surface-removing processes are provided, the container is filled with the corresponding process liquid for a suitable period of time. It is also possible to rinse between the individual surface-removing processes. Thus, any number of processes can be carried out directly following each other, without the workpiece having to be changed in its position. This saves time and therefore costs.
  • the container provided has a wall with sealable recesses through which the workpiece is to be machined
  • Section is introduced into the container.
  • the container is then filled with the corresponding process fluid for each process and, if necessary, a voltage is applied to the electrode and workpiece. After completion of the processing of the surface and optionally completed cleaning by rinsing liquid, the workpiece is removed again.
  • the container is then filled with the corresponding process fluid for each process and, if necessary, a voltage is applied to the electrode and workpiece. After completion of the processing of the surface and optionally completed cleaning by rinsing liquid, the workpiece is removed again.
  • Wall of the container consistently configured without recesses and open at the top so that the workpiece with the section to be processed by means of a holding device arranged above the container from above into the container can be introduced. Also in this embodiment, the container
  • the container has small dimensions, so that it takes up little space.
  • a small amount of process liquid is needed, which in particular the treatment
  • a pickling agent is introduced into the container as the process fluid and the section of the workpiece to be machined is introduced cathodically, anodically or without applying a voltage
  • an electrolyte is introduced as process liquid into the container, the workpiece is temporarily subjected to a positive voltage, and the electrode is temporarily subjected to a negative voltage, so that the section of the workpiece to be machined is electropolished.
  • a decap solution is introduced as process liquid into the container and the section of the workpiece to be processed is pickled.
  • Workpiece is cleaned before and / or after the removal of surface of the section to be machined by filling the container with a cleaning liquid. For cleaning the workpiece from adhering residues of
  • Process liquid is thus no additional container required.
  • the workpiece can be used to treat the surface and to clean it in the same position remain and need not be transported, which saves effort and time, especially for large workpieces.
  • the process liquid is / are heated prior to filling into the container and / or the container at least before introducing the process liquid.
  • the container and the process liquid are preferably heated to a temperature which is favorable for the respective surface-modifying or surface-removing process, the process liquid is introduced into the container, and the process is started.
  • Process the container is further heated with the process liquid contained therein, so that the temperature is maintained.
  • the object of the invention is based on a device for carrying out at least one surface-modifying and / or surface-removing method on at least one to be processed
  • Section of a metallic workpiece at least comprising a container for holding a process fluid, at least one electrode, and a
  • Voltage supply unit for temporary loading of the workpiece and the electrode with a voltage, achieved in that the container is dimensioned such that the portion of the workpiece to be machined in the
  • Container is introduced while at least another portion of the workpiece is disposed outside of the container, and that the electrode is adapted to the container and the workpiece and introduced into the container that it at least partially surrounds the portion to be machined of the workpiece. Due to the design and arrangement of the electrode, a matched to the workpiece electropolishing or cathodic or anodic pickling is possible.
  • the container has a
  • Connection element via which the container with the process liquid can be filled and emptied.
  • a cock, valve and / or a pump in the region of the container bottom is arranged. This ensures a simple, clean and safe replacement of liquids, which is particularly advantageous for the hazardous substances associated electrolytes.
  • At least one storage container that can be connected to the container is provided, which forms a reservoir for the process liquid.
  • a storage container for a rinsing liquid for example demineralized water.
  • Container introduced, via which the container is heated. This allows a particularly simple and uniform temperature of the container and the process fluid contained therein.
  • the container has at least one sealable recess, which on a
  • Cross-section of the workpiece is tuned. Linked to this is a
  • the workpiece with an end portion or with a center piece equally in the container can be introduced.
  • the workpiece is aligned horizontally in this embodiment.
  • the recesses are sealed.
  • the electrode is either fixedly arranged in the container or it is introduced into the container before or after the workpiece.
  • the sealing portions are made to fit or consist of a material which adapts to the contour of the workpiece.
  • Recess insertable sealing portion includes a recess for the passage of the workpiece.
  • two sealing portions are provided in the form of a lower and an upper half, wherein the lower half includes a recess into which the workpiece is inserted, and wherein the upper half, which preferably also has a recess, on the lower half with the inserted
  • Workpiece can be applied.
  • the container is open at the top and a holding device is arranged above the container in which the workpiece is mounted, and via which the portion of the workpiece to be machined into the container can be introduced and out of the container.
  • the workpiece is in a vertical position during the performance of the surface-modifying or surface-removing process.
  • the mounting device is for example a robot arm, which takes the workpiece to be machined from a depot and positioned above the container. After finishing the surface treatment of the
  • the robot arm can lay down the workpiece and the next one
  • the mounting device is rotatable so that
  • two end portions of a rohrformigen workpiece can be processed sequentially by a first end portion according to the
  • inventive method is processed, the workpiece is rotated by 180 ° and the process steps required for processing are performed again.
  • the invention further relates to a process device for determining at least one process variable of a medium, having a vibratable unit, which is attached to an end at least partially rohrformigen metallic housing, and configured as a process connection portion, wherein the housing and the process connection directly or via a connecting element are firmly connected.
  • the process device is characterized in that at least the surface of the region in which the housing is connected to the process connection or in which the housing and / or the process connection is / are connected to the connection element, in a method according to one of claims 1 -. 6 is processed.
  • Process connection or housing or process connection and connecting element is produced for example by welding.
  • the range of connection includes then the weld and its surroundings, where the environment is a few millimeters to centimeters wide.
  • the connecting element is a pipe extension. It is customary to combine process devices from several individual parts so that application-specific process devices can be produced. For vibronic level gauges to indicate a level limit, a pipe extension allows the unit to be mounted at different distances from the process connection. In an alternative embodiment, therefore, no pipe extension is provided and the housing with the
  • oscillatable unit is connected directly to the process connection.
  • Pipe extension is usually already electropolished when welded to the housing to which the vibratory unit is attached and to the process fitting.
  • the connecting regions which comprise at least the weld, are locally electropolished with the method according to the invention and preferably also pickled and dekapiert. If the weld has been mechanically polished in preparation, the surroundings of the weld are usually also roughened so that the section to be machined in the method according to the invention also extends to this area.
  • Fig. 2a shows schematically a section through a device with horizontal
  • Fig. 2b is a schematic plan view of the device of Fig. 2a;
  • Fig. 3 shows schematically a device with vertically introduced workpiece.
  • FIG. 1 shows a flowchart of a method according to the invention, in which a multiplicity of workpieces are each processed in a subarea by for example, pickled, electropolished and dekapiert. Between the different machining processes, the workpiece is rinsed. Variants of the method are conceivable in which the rinsing is completely or partially dispensed with or only at least one of the named processes is carried out.
  • a container is provided with an electrode.
  • the size of the container is such that the portion of a workpiece to be machined fits into it while the remainder of the workpiece remains outside the container.
  • the electrode is permanently mounted or is placed in the container before or after the workpiece.
  • the workpiece is provided, for example, by being brought by a gripper arm from a depot to the container. The workpiece is then positioned so that substantially only the portion to be machined is in the container.
  • the container is filled with a cleaning liquid.
  • the cleaning liquid is left in the container for a certain process time or it is rinsed, for example by the liquid being moved by circulating pumps. Is it a surface-modifying or
  • the process liquid or the cleaning liquid is removed from the container and, if appropriate, the power supply is switched off or disconnected. This is followed by the query as to whether the process just performed was the last process, i. whether the workpiece is subjected to further processing or cleaning, or whether the section to be machined
  • FIGS. 2 a and 2 b schematically illustrate a device 1 according to the invention for carrying out at least one surface-modifying and / or surface-removing method by means of a process liquid 4.
  • the device 1 comprises a container 2 with two recesses 21, two
  • FIG. 2a discloses a schematic sectional view, while in Fig. 2b schematically the view of the device 1 is shown from above.
  • the device 1 is equally suitable for
  • the workpiece 3 wherein only one of said processes or multiple processes can be performed sequentially. In addition, the cleaning of the workpiece is possible.
  • the device makes it possible for the workpiece 3 to remain in the same position during the individual processing steps and does not have to be removed, which results in a high time and cost savings in the surface treatment.
  • the workpiece 3 in the form of a tube is introduced into the wall of the container 2 with the section 31 comprising the section to be machined through the two recesses 21.
  • the tube is a
  • the container 2 is preferably made of a plastic, e.g. Made of polypropylene or polyethylene. To avoid leakage of the process liquid 4 from the container 2 are
  • Embodiment is one-piece sealing portions 22 made of silicone with a circular recess through which the workpiece 3 is passed.
  • the sealing portions 22 are each in two parts and consist of a lower sealing portion and an upper sealing portion. The lower sealing portion is respectively inserted into the recess 21, the workpiece 3 is inserted into a recess in the lower sealing portion and then the upper sealing portion, which also has a recess, placed. To achieve an optimal sealing effect are the
  • Recesses preferably adapted exactly to the contours of the workpiece 3. For in their shape different workpieces 3 can be accordingly
  • the device 1 is thus not limited to workpieces 3 of a certain shape.
  • the section 31 to be processed is shown in FIG. 2 a and is part of
  • the illustrated electrode 23 has a U-shape and lines the bottom and two opposite wall portions of the container 2. In other words, the electrode 23 is composed of three contiguous plates.
  • the workpiece 3 is according to this electrode shape only after the
  • the workpieces 3 are preferably electropolished and / or pickled in batches, i. a variety of identical
  • Workpieces 3 is successively the electropolishing process and / or the
  • This electrode shape has the advantage that the electrode 23 can remain in the container 2 when the workpiece 3 is exchanged, which leads to a small expenditure of time when replacing the workpiece 3.
  • the electrode 23 consists of two mutually parallel L-shaped side parts, which are interconnected via a connecting element. After insertion of the workpiece 3, this electrode 23 is introduced into the container 2 such that the two L-shaped side parts are each arranged parallel to a wall of the container 2 between the respective wall and the workpiece 3.
  • the connecting element runs like a
  • Shaping appropriate electrodes adapted to the contour 23 can be designed. Depending on the workpiece 3 then the matching electrode 23 is used, which is the
  • the electrode 23 and the workpiece 3 are so for example via terminals with a
  • the container 2 is for this purpose, for example, placed on a heated surface.
  • a heating element is integrated in the wall of the container 2.
  • the amount of process liquid 4 introduced into the container 2 is selected such that the portion 31 of the workpiece 3 to be processed located in the container 2 is completely surrounded by the process liquid 4, so that a uniform removal of material takes place.
  • the workpiece 3 and the electrode 23 are additionally subjected to a voltage, for example during electropolishing or during cathodic or anodic pickling.
  • the duration during which the voltage is applied to the workpiece 3 and the electrode 23 and the current density to be generated at the workpiece depend on the particular application, e.g. the surface roughness to be achieved, the nature of the section 31 to be processed and the composition of the electrolyte or mordant and are chosen according to the expert.
  • the illustrated device 1 it is possible, in particular in the case of pipes, to process a plurality of regions of the workpiece 3 in succession by displacing the workpiece 3 along its longitudinal axis Z in the container 2. It is also possible, along the longitudinal axis Z, several devices. 1 so that all sections 31 to be machined can be simultaneously subjected to a surface-modifying or surface-removing process.
  • the container 2 is provided, for example, with a valve or tap, via which the process liquid 4 or the cleaning liquid can be discharged.
  • a pump is attached to the container 2, with which the liquids in the container 2 can be introduced and / or removed from this.
  • a circulation of the liquid in the container 2 is possible via a circulation pump. This facilitates, for example, the cleaning of the workpiece 3 or the temperature control of the process liquid 4 in the container 2.
  • a device 1 for performing the method in which the workpiece 3 is oriented substantially vertically.
  • the attachment and positioning of the workpiece 3 does not take place via recesses in the container 2, but via a mounting device 6, which is arranged above the container 2 which is open at the top. This allows the successive processing of several workpieces 3, without any changes to be made to the structure of the container 2.
  • the workpiece 3 is part of a
  • the sensor here is a fork-shaped oscillatable unit.
  • the oscillatable unit is attached to a tubular housing, which has a
  • Pipe extension is connected to a process connection.
  • the connections are each made by welding.
  • the workpiece 3 was pretreated by mechanically polishing. These areas each form a section 31 to be processed.
  • the holding device 6 is a robot arm which is movable on a rail 61 so that it can take out a workpiece 3 from a depot 8 and position it to machine the surface such that the portion 31 to be machined Workpiece 3 projects into the container 2, and that it supplies the workpiece 3 after processing a tray and provides the next workpiece 3 for processing.
  • the robot arm rotates the workpiece 3 by 180 ° after machining the first section 31 to be machined, so that the second section 31 can be readily machined as well.
  • the mounting device is stationary and that
  • the mounting device is in any case designed and arranged relative to the container 2 such that the areas 31 to be machined of differently sized workpieces 3 are correct
  • Storage container 7 contains a process liquid 4 or a rinsing liquid for cleaning the workpiece 3 or the container 2.
  • the storage container 7 are connected via a supply line to the container 2.
  • the respective liquid can thus be introduced into the container 2, e.g. via software-controlled pumps and valves.
  • the power supply unit 5 In addition to the container 2 is the power supply unit 5 or
  • the power supply of the workpiece 3 can be done via the mounting device 6 by the electrical leads are integrated into this and fixed or detachably connected to the power supply unit 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden und/oder oberflächenabtragenden Prozesses an mindestens einem zu bearbeitenden Abschnitt (31) mindestens eines metallischen Werkstücks (3), zumindest umfassend folgende Schritte: i) Bereitstellen eines Behälters (2) zur Aufnahme einer Prozessflüssigkeit (4) mit mindestens einer Elektrode (23), ii) Derartiges Einbringen des Werkstücks (3) in den Behälter (2), dass sich der zu bearbeitende Abschnitt (31) innerhalb des Behälters (2) befindet, während zumindest ein weiterer Abschnitt des Werkstücks (3) außerhalb des Behälters (2) verbleibt, iii) Befüllen des Behälters (2) mit der Prozessflüssigkeit (4), sodass der zu bearbeitende Abschnitt (31) des Werkstücks (3) davon bedeckt ist und an dem oberflächenmodifizierenden oder oberflächenabtragenden Prozess teilnimmt, iv) Entleeren des Behälters (2) nach einer vorgebbaren Verweildauer des Werkstücks (3) in der Prozessflüssigkeit (4). Weiterhin werden eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein mit dem Verfahren bearbeitetes Prozessgerät beansprucht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden Prozesses an metallischen Werkstücken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden und/oder oberflächenabtragenden Prozesses an mindestens einem metallischen Werkstück mittels einer Prozessflüssigkeit. Bei dem oberflächenabtragenden Prozess handelt es sich beispielsweise um Beizen,
Elektropolieren, oder Dekapieren. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Metallische Werkstücke werden bei der Herstellung vielerlei Geräte, beispielsweise in Form von Rohren für Feldgeräte zur Prozessüberwachung, benötigt. Bei der Bearbeitung metallischer Werkstücke, beispielsweise beim Schweißen, entstehen oft Kanten oder Nähte mit einer hohen Oberflächenrauhigkeit. Solche Stellen bieten eine Angriffsfläche für Korrosion oder die Anlagerung von Bakterien oder Pilzen, weshalb es die Oberflächenrauhigkeit zu verringern gilt. Hierzu werden metallische
Werkstücke während des Fertigungsprozesses meist erst in einem mechanischen Verfahren geschliffen und nachfolgenden mindestens einem chemischen
oberflächenabtragenden Verfahren unterzogen. In der Regel wird das Werkstück elektropoliert, wobei dem Elektropolieren ein Beizprozess vorangehen kann.
Aus dem Stand der Technik sind so genannte Elektropolierbäder bekannt, in welche die Werkstücke komplett eingebracht werden. Nach dem Elektropolieren werden die Werkstücke meist in ein zweites Bad eingebracht, in welchem sie von
Elektrolytresten gereinigt werden. Bei Werkstücken großer Länge sind entsprechend große Bäder erforderlich, was viel Platz in Anspruch nimmt. Auf Grund der Größe der Bäder wird eine entsprechend große Menge an Elektrolyt benötigt, was relativ kostenintensiv ist und die Umwelt belastet, da die üblicherweise verwendeten
Elektrolyte den Gefahrenstoffen zugeordnet sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gegenüber dem Stand der Technik kostengünstigeres Verfahren zur Durchführung oberflächenmodifizierender bzw. oberflächenabtragender Prozesse an metallischen Werkstücken anzugeben und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereit zu stellen. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches zumindest folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Behälters zur Aufnahme einer Prozessflüssigkeit, mit mindestens einer Elektrode; derartiges Einbringen des Werkstücks in den Behälter, dass sich der zu bearbeitende Abschnitt innerhalb des Behälters befindet, während zumindest ein weiterer Abschnitt des Werkstücks außerhalb des Behälters verbleibt; Befüllen des Behälters mit der Prozessflüssigkeit, sodass der zu bearbeitende Abschnitt des Werkstücks davon bedeckt ist und an dem oberflächenmodifizierenden oder oberflächenabtragenden Prozess teilnimmt und Entleeren des Behälters nach einer vorgebbaren Verweildauer des Werkstücks in der Prozessflüssigkeit. Ein oberflächenmodifizierender Prozess ist beispielsweise Dekapieren; ein
oberflächenabtragender Prozess beispielsweise Elektropolieren oder Beizen.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, in welchen das Werkstück in die jeweilige Flüssigkeit eingebracht wird, wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren die Prozessflüssigkeit dem Werkstück zugeführt. Sind mehrere oberflächenmodifizierende und/oder oberflächenabtragende Prozesse vorgesehen, wird der Behälter jeweils für eine geeignete Zeitdauer mit der entsprechenden Prozessflüssigkeit befüllt. Auch ein Spülen zwischen den einzelnen oberflächenabtragenden Prozessen ist möglich. Somit sind beliebig viele Prozesse direkt aufeinander folgend durchführbar, ohne dass das Werkstück in seiner Position verändert werden muss. Dies spart Zeit und somit auch Kosten.
In einer Variante weist der bereitgestellte Behälter eine Wandung mit abdichtbaren Ausnehmungen auf, durch welche das Werkstück mit dem zu bearbeitenden
Abschnitt in den Behälter eingebracht wird. Der Behälter wird dann für jeden Prozess mit der entsprechenden Prozessflüssigkeit befüllt und gegebenenfalls eine Spannung an Elektrode und Werkstück angelegt. Nach Beendigung der Bearbeitung der Oberfläche und gegebenenfalls erfolgter Reinigung durch Spülflüssigkeit wird das Werkstück wieder ausgebaut. In einer weiteren vorteilhaften Variante ist die
Wandung des Behälters durchgängig ohne Ausnehmungen ausgestaltet und nach oben hin geöffnet, sodass das Werkstück mit dem zu bearbeitenden Abschnitt mittels einer oberhalb des Behälters angeordneten Haltevorrichtung von oben in den Behälter einbringbar ist. Auch in dieser Ausgestaltung wird der Behälter
nacheinander jeweils für eine geeignete Zeitdauer mit der für den jeweiligen Verfahrensschritt erforderlichen Prozessflüssigkeit befüllt, während das Werkstück in seiner Position verweilt. Es wird also im Wesentlichen nur derjenige Abschnitt des Werkstücks in den Behälter eingebracht, welcher zu bearbeiten ist. Der Teil des Werkstücks, welcher nicht bearbeitet werden muss, verbleibt außerhalb des
Behälters, in welchem der mindestens eine oberflächenmodifizierende bzw.
oberflächenabtragende Prozess stattfindet. Indem nur ein Abschnitt anstelle des kompletten Werkstücks in den Behälter eingebracht wird, weist der Behälter geringe Abmessungen auf, sodass er wenig Raum beansprucht. Darüber hinaus wird gegenüber einem herkömmlichen Beiz- oder Elektropolierbad nur eine geringe Menge an Prozessflüssigkeit benötigt, was insbesondere die Behandlung
metallischer Oberflächen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur kostengünstiger sondern auch umweltfreundlicher gestaltet.
In einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Beizmittel als Prozessflüssigkeit in den Behälter eingebracht und der zu bearbeitende Abschnitt des Werkstücks kathodisch, anodisch oder ohne Anlegen einer Spannung an
Elektrode und Werkstück gebeizt.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Elektrolyt als Prozessflüssigkeit in den Behälter eingebracht, das Werkstück temporär mit einer positiven Spannung beaufschlagt, und die Elektrode temporär mit einer negativen Spannung beaufschlagt, sodass der zu bearbeitende Abschnitt des Werkstücks elektropoliert wird. Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Dekapierlösung als Prozessflüssigkeit in den Behälter eingebracht und der zu bearbeitende Abschnitt des Werkstücks dekapiert.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das
Werkstück vor und/oder nach dem Abtragen von Oberfläche des zu bearbeitenden Abschnitts gereinigt wird, indem der Behälter mit einer Reinigungsflüssigkeit befüllt wird. Für die Reinigung des Werkstücks von anhaftenden Resten der
Prozessflüssigkeit ist somit kein zusätzlicher Behälter erforderlich. Zudem kann das Werkstück zur Behandlung der Oberfläche und zum Reinigen in derselben Position verbleiben und muss nicht transportiert werden, was insbesondere bei großen Werkstücken Aufwand und Zeit spart.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens werden/wird die Prozessflüssigkeit vor dem Einfüllen in den Behälter und/oder der Behälter zumindest vor dem Einbringen der Prozessflüssigkeit erwärmt. Bevorzugt werden Behälter und Prozessflüssigkeit auf eine für den jeweiligen oberflächenmodifizierenden bzw. oberflächenabtragenden Prozess günstige Temperatur erwärmt, die Prozessflüssigkeit in den Behälter eingebracht, und mit dem Prozess begonnen. Währen der Durchführung des
Prozesses wird der Behälter mit der darin enthaltenen Prozessflüssigkeit weiter erwärmt, damit die Temperatur beibehalten wird.
Weiter wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe von einer Vorrichtung zur Durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden und/oder eines oberflächenabtragenden Verfahrens an mindestens einem zu bearbeitenden
Abschnitt eines metallischen Werkstücks, mindestens aufweisend einen Behälter zur Aufnahme einer Prozessflüssigkeit, mindestens eine Elektrode, und eine
Spannungsversorgungseinheit zur temporären Beaufschlagung des Werkstücks und der Elektrode mit einer Spannung, dadurch gelöst, dass der Behälter derart dimensioniert ist, dass der zu bearbeitende Abschnitt des Werkstücks in den
Behälter einbringbar ist, während zumindest ein weiterer Abschnitt des Werkstücks außerhalb des Behälters angeordnet ist, und dass die Elektrode derart an den Behälter und das Werkstück angepasst und in den Behälter eingebracht ist, dass sie den zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks zumindest teilweise umgibt. Durch die Gestaltung und Anordnung der Elektrode ist ein auf das Werkstück abgestimmtes Elektropolieren bzw. kathodisches oder anodisches Beizen möglich.
Diese Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit genannten Vorteilen. Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Behälter ein
Anschlusselement auf, über welches der Behälter mit der Prozessflüssigkeit befüllbar und entleerbar ist. Bevorzugt ist ein Hahn, Ventil und/oder eine Pumpe im Bereich des Behälterbodens angeordnet. Dies gewährleistet einen einfachen, sauberen und sicheren Austausch der Flüssigkeiten, was insbesondere für die den Gefahrenstoffen zugeordneten Elektrolyte von Vorteil ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens ein mit dem Behälter verbindbarer Lagerbehälter vorgesehen, welcher ein Reservoir für die Prozessflüssigkeit bildet. Neben der Prozessflüssigkeit kann auch ein Lagerbehälter für eine Spülflüssigkeit, beispielsweise entmineralisiertes Wasser, bereitgestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Heizelement in die Wandung des
Behälters eingebracht, über welches der Behälter beheizbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache und gleichmäßige Temperierung des Behälters und des darin enthaltenen Prozessflüssigkeit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Behälter mindestens eine abdichtbare Ausnehmung auf, welche auf einen
Querschnitt des Werkstücks abgestimmt ist. Hiermit verbunden ist eine
Ausgestaltung, in welcher die abdichtbare Ausnehmung mindestens einen
Dichtabschnitt aufweist. Durch die mindestens eine Ausnehmung ist das Werkstück mit einem Endbereich oder mit einem Mittelstück gleichermaßen in den Behälter einbringbar. Das Werkstück ist in diesem Ausführungsbeispiel horizontal ausgerichtet. Um ein Auslaufen der Prozessflüssigkeit zu verhindern sind die Ausnehmungen abgedichtet. Die Elektrode ist in dieser Ausgestaltung entweder fest in dem Behälter angeordnet oder sie wird vor oder nach dem Werkstück in den Behälter eingebracht. Die Dichtabschnitte sind passgenau gefertigt oder bestehen aus einem Material, welches sich an die Kontur des Werkstücks anpasst. Ein einteiliger in die
Ausnehmung einbringbarer Dichtabschnitt enthält eine Aussparung zur Durchführung des Werkstücks. Bevorzugt sind zwei Dichtabschnitte in Form einer unteren und einer oberen Hälfte vorgesehen, wobei die untere Hälfte eine Aussparung enthält, in welche das Werkstück einlegbar ist, und wobei die obere Hälfte, welche bevorzugt ebenfalls eine Aussparung aufweist, auf die untere Hälfte mit dem eingelegten
Werkstück aufbringbar ist. Durch die Bereitstellung mehrerer derartig ausgestalteten Vorrichtungen ist es weiterhin möglich, bei Bedarf gleichzeitig mehrere Stellen des Werkstücks zu bearbeiten und so den gesamten Zeitaufwand, welcher zum Bearbeiten der Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht werden muss, zu minimieren.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Behälter nach oben hin geöffnet und eine Halterungsvorrichtung oberhalb des Behälters angeordnet, in welcher das Werkstück gelagert ist, und über welche der zu bearbeitende Abschnitt des Werkstücks in den Behälter einbringbar und aus dem Behälter ausbringbar ist. In dieser Ausgestaltung befindet sich das Werkstück während der Durchführung des oberflächenmodifizierenden bzw. oberflächenabtragenden Prozesses in einer vertikalen Lage. Die Halterungsvorrichtung ist beispielsweise ein Roboterarm, welcher das zu bearbeitende Werkstück aus einem Depot nimmt und oberhalb des Behälters positioniert. Nach Beendigung der Oberflächenbehandlung des
Werkstücks kann der Roboterarm das Werkstück ablegen und das nächste
Werkstück aus dem Depot bereitstellen, sodass das Verfahren automatisiert ablaufen kann. Bevorzugt ist die Halterungsvorrichtung drehbar, sodass
beispielsweise zwei Endbereiche eines rohrformigen Werkstückes nacheinander bearbeitet werden können, indem ein erster Endbereich gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wird, das Werkstück um 180° gedreht wird und die zur Bearbeitung erforderlichen Verfahrensschritte erneut durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Prozessgerät zur Bestimmung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums, mit einer schwingfähigen Einheit, welche endseitig an einem zumindest abschnittsweise rohrformigen metallischen Gehäuse angebracht ist, und mit einem als Prozessanschluss ausgestalteten Abschnitt, wobei das Gehäuse und der Prozessanschluss direkt oder über ein Verbindungselement fest miteinander verbunden sind. Das Prozessgerät zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die Oberfläche des Bereichs, in welchem das Gehäuse mit dem Prozessanschluss verbunden ist oder in welchem das Gehäuse und/oder der Prozessanschluss mit dem Verbindungselement verbunden sind/ist, in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6 bearbeitet ist. Die Verbindung zwischen Gehäuse und
Prozessanschluss bzw. Gehäuse oder Prozessanschluss und Verbindungselement ist beispielsweise durch Schweißen hergestellt. Der Bereich der Verbindung umfasst dann die Schweißnaht und deren Umgebung, wobei die Umgebung einige Millimeter bis Zentimeter breit ist.
In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Verbindungselement um eine Rohrverlängerung. Es ist üblich, Prozessgeräte aus mehreren Einzelteilen zusammenzufügen, sodass anwendungsspezifische Prozessgeräte herstellbar sind. Bei vibronischen Füllstandsmessgeräten zur Anzeige eines Grenzfüllstands ermöglicht es eine Rohrverlängerung, die schwingfähige Einheit in unterschiedlichen Abständen zum Prozessanschluss anzubringen. In einer alternativen Ausgestaltung ist daher keine Rohrverlängerung vorgesehen und das Gehäuse mit der
schwingfähigen Einheit ist direkt mit dem Prozessanschluss verbunden. Die
Rohrverlängerung ist in der Regel bereits elektropoliert, wenn sie mit dem Gehäuse, an welchem die schwingfähige Einheit befestigt ist, und mit dem Prozessanschluss verschweißt wird. Die Verbindungsbereiche, welche zumindest die Schweißnaht umfassen, sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lokal elektropoliert und bevorzugt auch gebeizt und dekapiert. Ist die Schweißnaht als Vorbereitung mechanisch poliert worden, ist die Umgebung der Schweißnaht meist ebenfalls aufgeraut, sodass sich der in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeitende Abschnitt auch auf diesen Bereich erstreckt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren werden anhand der nachfolgenden Figuren gemeinsam erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung des Verfahrens;
Fig. 2a schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit horizontal
eingebrachtem Werkstück;
Fig. 2b schematisch eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 2a;
Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung mit vertikal eingebrachtem Werkstück.
Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem eine Vielzahl von Werkstücken jeweils in einem Teilbereich bearbeitet wird, indem beispielsweise gebeizt, elektropoliert und dekapiert wird. Zwischen den verschiedenen Bearbeitungsprozessen wird das Werkstück gespült. Varianten des Verfahrens sind denkbar, bei welchen auf das Spülen vollständig oder teilweise verzichtet wird oder nur mindestens einer der genannten Prozesse durchgeführt wird.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Behälter mit einer Elektrode bereitgestellt. Der Behälter ist in seiner Größe derart gewählt, dass der zu bearbeitende Abschnitt eines Werkstückes darin Platz findet, während das übrige Werkstück außerhalb des Behälters verbleibt. Die Elektrode ist fest montiert oder wird vor oder nach dem Werkstück in den Behälter eingebracht. In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Werkstück bereitgestellt, beispielsweise indem es von einem Greifarm aus einem Depot zu dem Behälter gebracht wird. Das Werkstück wird dann so positioniert, dass sich im Wesentlichen nur der zu bearbeitende Abschnitt im Behälter befindet. Diese Schritte können als vorbereitende Schritte betrachtet werden.
In einem nachfolgenden Schritt wird abgefragt, welcher Prozess durchzuführen ist und in Folge dessen die entsprechende Flüssigkeit in den Behälter eingefüllt. Bei einem Reinigungsprozess wird der Behälter mit einer Reinigungsflüssigkeit befüllt. Bei einem Prozess zur Behandlung der Oberfläche wird entsprechend Beizmittel, Elektrolyt oder Dekapierflüssigkeit eingefüllt. Bei einem Reinigungsprozess wird die Reinigungsflüssigkeit für eine bestimmte Prozesszeit in dem Behälter belassen oder es wird gespült, beispielsweise indem die Flüssigkeit durch Umwälzpumpen bewegt wird. Handelt es sich um einen oberflächenmodifizierenden oder
oberflächenabtragenden Prozess, wird abgefragt, ob der Prozess rein chemisch oder unter zusätzlicher Anlegung einer Spannung ablaufen soll. Ist letzteres der Fall, werden die Elektrode und das Werkstück mit einer Spannung entgegengesetzter Polarität beaufschlagt. Dann wird die Prozessflüssigkeit während einer
anwendungsabhängigen Prozesszeit in Kontakt mit dem Werkstück belassen. Nach Ende der Prozesszeit wird die Prozessflüssigkeit oder die Reinigungsflüssigkeit aus dem Behälter entfernt und gegebenenfalls die Spannungsversorgung ausgeschaltet oder abgetrennt. Hiernach folgt die Abfrage, ob der soeben durchgeführte Prozess der letzte Prozess war, d.h. ob das Werkstück noch weiteren Bearbeitungsprozessen unterzogen oder gereinigt wird, oder ob der zu bearbeitende Abschnitt die
gewünschte Oberflächenbeschaffenheit erreicht hat und die Reinigung abgeschlossen ist. Folgt ein weiterer Prozess, wird das Verfahren ab der Entscheidung über den durchzuführenden Prozess erneut durchlaufen. Nach dem letzten Prozess wird das Werkstück aus dem Behälter entfernt. Gegebenenfalls wird das Werkstück umpositioniert und ein weiterer zu bearbeitender Abschnitt nach demselben Verfahren bearbeitet. In einem nächsten Schritt wird geprüft, ob das soeben bearbeitete Werkstück das letzte zu bearbeitende Werkstück war. Falls dies nicht der Fall ist wird das nächste Werkstück bereitgestellt und positioniert und das Verfahren weiter durchlaufen, bis kein weiteres Werkstück mehr zu bearbeiten ist. In Fig. 2a und Fig. 2b ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Durchführung von zumindest einem oberflächenmodifizierenden und/oder einem oberflächenabtragenden Verfahren mittels einer Prozessflüssigkeit 4 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Behälter 2 mit zwei Ausnehmungen 21 , zwei
Dichtabschnitten 22, und eine Elektrode 23. Fig. 2a offenbart eine schematische Schnittdarstellung, während in Fig. 2b schematisch die Sicht auf die Vorrichtung 1 von oben gezeigt ist. Die Vorrichtung 1 eignet sich gleichermaßen zum
abschnittsweisen Elektropolieren, Entgraten, Beizen und Dekapieren eines
Werkstücks 3, wobei nur einer der genannten Prozesse oder mehrere Prozesse nacheinander durchgeführt werden können. Darüber hinaus ist die Reinigung des Werkstücks möglich. Die Vorrichtung ermöglicht es, dass das Werkstück 3 während der einzelnen Bearbeitungsschritte in derselben Position verbleiben kann und nicht ausgebaut werden muss, wodurch eine hohe Zeit- und Kostenersparnis bei der Oberflächenbearbeitung erreicht wird. Das Werkstück 3 in Form eines Rohres ist mit einem den zu bearbeitenden Abschnitt 31 umfassenden Bereich durch die beiden Ausnehmungen 21 in der Wand des Behälters 2 in diesen eingebracht. Beispielsweise ist das Rohr eine
Rohrverlängerung einer Schwinggabel, wie sie für die Füllstandsmessung verwendet wird, und der zu bearbeitende Abschnitt 31 ist die Schweißnaht, über welche die Schwinggabel mit der Rohrverlängerung verbunden ist. Der Behälter 2 ist bevorzugt aus einem Kunststoff wie z.B. Polypropylen oder Polyethylen gefertigt. Um ein Auslaufen der Prozessflüssigkeit 4 aus dem Behälter 2 zu vermeiden sind
Dichtabschnitte 22 in die Ausnehmungen 21 eingebracht. In diesem
Ausführungsbeispiel handelt es sich um einteilige Dichtabschnitte 22 aus Silikon mit einer kreisförmigen Aussparung, durch welche das Werkstück 3 hindurchgeführt wird. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführung sind die Dichtabschnitte 22 jeweils zweiteilig und bestehen aus einem unteren Dichtabschnitt und einem oberen Dichtabschnitt. Der untere Dichtabschnitt wird jeweils in die Ausnehmung 21 eingebracht, das Werkstück 3 in eine Aussparung im unteren Dichtabschnitt eingelegt und dann der obere Dichtabschnitt, welcher ebenfalls eine Aussparung aufweist, aufgesetzt. Um eine optimale Dichtwirkung zu erzielen sind die
Aussparungen bevorzugt genau an die Konturen des Werkstücks 3 angepasst. Für in ihrer Formgebung unterschiedliche Werkstücke 3 lassen sich entsprechend
angepasste Dichtabschnitte 22 gestalten, sodass je nach Werkstück 3 die
entsprechenden Dichtabschnitte 22 verwendet werden können. Die Vorrichtung 1 ist somit nicht auf Werkstücke 3 einer bestimmten Formgebung beschränkt.
Der zu bearbeitende Abschnitt 31 ist in der Fig. 2a dargestellt und ist Teil der
Außenfläche des Werkstücks 3, sodass die Elektrode 23 um das Werkstück herum angeordnet wird. Die dargestellte Elektrode 23 besitzt eine U-Form und kleidet den Boden und zwei gegenüberliegende Wandabschnitte des Behälters 2 aus. Mit anderen Worten besteht die Elektrode 23 aus drei zusammenhängenden Platten. Das Werkstück 3 wird bei dieser Elektrodenform entsprechend erst nach der
Elektrode 23 in den Behälter 2 eingebracht. Die Werkstücke 3 werden bevorzugt chargenweise elektropoliert und/oder gebeizt, d.h. eine Vielzahl baugleicher
Werkstücke 3 wird hintereinander dem Elektropolierprozess und/oder dem
Beizprozess unterzogen. Diese Elektrodenform bietet den Vorteil, dass die Elektrode 23 in dem Behälter 2 verbleiben kann, wenn das Werkstück 3 ausgetauscht wird, was zu einem geringen Zeitaufwand beim Austausch des Werkstücks 3 führt.
In einer alternativen Ausgestaltung besteht die Elektrode 23 aus zwei zueinander parallelen L-förmigen Seitenteilen, welche über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind. Diese Elektrode 23 wird nach dem Einsetzen des Werkstücks 3 derart in den Behälter 2 eingebracht, dass die beiden L-förmigen Seitenteile jeweils parallel zu einer Wandung des Behälters 2 zwischen der jeweiligen Wandung und dem Werkstück 3 angeordnet sind. Das Verbindungselement verläuft wie eine
Brücke über das Werkstück 3, wobei die langen Schenkel der L-förmigen Seitenteile die Pfeiler bilden. Die kurzen Schenkel verlaufen entlang des Werkstücks 3. Die beschriebenen Elektrodenformen sind besonders für zumindest abschnittsweise stab- oder rohrförmige Werkstücke 3 geeignet. Für Werkstücke 3 anderer
Formgebung sind entsprechende an die Kontur angepasste Elektroden 23 gestaltbar. Je nach Werkstück 3 ist dann die passende Elektrode 23 einsetzbar, was die
Vorrichtung 1 vielseitig einsetzbar macht. Die Elektrode 23 und das Werkstück 3 sind beispielsweise über Anschlussklemmen derart mit einer
Spannungsversorgungseinheit 5 bzw. Stromquelle verbunden, dass die Elektrode 23 die Kathode und das Werkstück 3 die Anode bildet. Die Prozessflüssigkeit 4 wird in den Behälter 2 eingefüllt, nachdem Werkstück 3,
Dichtabschnitte 22 und Elektrode 23 in den Behälter 2 eingebracht wurden. Bevor die Prozessflüssigkeit 4 in den Behälter 2 eingebracht wird, werden sowohl Behälter 2 als auch Prozessflüssigkeit 4 auf eine für den Elektropoliervorgang günstige
Temperatur erwärmt. Der Behälter 2 ist hierzu beispielsweise auf einer beheizbaren Unterlagsfläche aufgestellt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Heizelement in die Wandung des Behälters 2 integriert.
Die in den Behälter 2 eingebrachte Menge an Prozessflüssigkeit 4 ist so gewählt, dass der in dem Behälter 2 befindliche zu bearbeitende Abschnitt 31 des Werkstücks 3 vollständig von der Prozessflüssigkeit 4 umgeben ist, sodass ein gleichmäßiger Materialabtrag stattfindet. In Abhängigkeit des jeweiligen Bearbeitungsprozesses werden das Werkstück 3 und die Elektrode 23 zusätzlich mit einer Spannung beaufschlagt, beispielsweise beim Elektropolieren oder beim kathodischen oder anodischen Beizen. Die Dauer, während derer das Werkstück 3 und die Elektrode 23 mit der Spannung beaufschlagt werden, sowie die am Werkstück zu erzeugende Stromdichte, hängen von der jeweiligen Anwendung, z.B. der zu erreichenden Oberflächenrauheit, der Beschaffenheit des zu bearbeitenden Abschnitts 31 und der Zusammensetzung des Elektrolyts oder Beizmittels ab und werden vom Fachmann entsprechend gewählt.
Mit der dargestellten Vorrichtung 1 ist es insbesondere bei Rohren möglich, mehrere Bereiche des Werkstücks 3 hintereinander zu bearbeiten, indem das Werkstück 3 entsprechend entlang seiner Längsachse Z in dem Behälter 2 verschoben wird. Es ist ebenfalls möglich, entlang der Längsachse Z mehrere Vorrichtungen 1 anzubringen, sodass alle zu bearbeitenden Abschnitte 31 gleichzeitig einem oberflächenmodifizierenden bzw. oberflächenabtragenden Prozess unterzogen werden könne. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Werkstück 3 im
Anschluss an das Elektropolieren, Beizen und Dekapieren gespült, indem die jeweilige Prozessflüssigkeit durch ein Spülwasser oder eine andere
Reinigungsflüssigkeit ersetzt wird. Selbstverständlich kann das Werkstück 3 auch vor der Durchführung des ersten oberflächenmodifizierenden oder
oberflächenabtragenden Prozesses in dem Behälter 2 mit Spülwasser gereinigt werden. Ebenfalls vorteilhaft ist die Spülung mit heißem Wasser zumindest in einem letzten Verfahrensschritt vor Entfernung des Werkstücks 3 aus der Vorrichtung 1 , da das Werkstück dann sofort trocken ist, nachdem das Wasser wieder entfernt wurde. Der Behälter 2 ist beispielsweise mit einem Ventil oder Hahn versehen, über welchen die Prozessflüssigkeit 4 bzw. die Reinigungsflüssigkeit ablassbar ist. Bevorzugt ist eine Pumpe an den Behälter 2 angebracht, mit welcher die Flüssigkeiten in den Behälter 2 einbringbar und/oder aus diesem entfernbar sind. Zudem ist über eine Umwälzpumpe eine Umwälzung der Flüssigkeit im Behälter 2 möglich. Dies erleichtert beispielsweise das Reinigen des Werkstücks 3 oder die Temperierung der Prozessflüssigkeit 4 im Behälter 2. Bevorzugt sind alle notwendigen
Prozessflüssigkeiten 4 und die Reinigungsflüssigkeit jeweils in einem Lagerbehälter gelagert, welchem die benötigte Flüssigkeitsmenge entnehmbar und wieder zuführbar ist.
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des Verfahrens dargestellt, bei welcher das Werkstück 3 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Die Befestigung und Positionierung des Werkstücks 3 erfolgt nicht über Ausnehmungen in dem Behälter 2, sondern über eine Halterungsvorrichtung 6, welche oberhalb des nach oben hin geöffneten Behälters 2 angeordnet ist. Dies ermöglicht die aufeinander folgende Bearbeitung mehrerer Werkstücke 3, ohne dass an dem Aufbau des Behälters 2 Veränderungen vorzunehmen sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 3 ein Teil eines
Prozessgeräts zur Bestimmung von Füllstand, Dichte und/oder Viskosität. Der Sensor ist hierbei eine gabelförmige schwingfähige Einheit. Die schwingfähige Einheit ist an einem rohrförmigen Gehäuse befestigt, welches über eine
Rohrverlängerung mit einem Prozessanschluss verbunden ist. Die Verbindungen sind jeweils durch Schweißen hergestellt. Im Bereich der Schweißnähte wurde das Werkstück 3 vorbehandelt, indem mechanisch poliert wurde. Diese Bereiche bilden jeweils einen zu bearbeitenden Abschnitt 31 . In dieser bevorzugten Ausführung handelt es sich bei der Halterungsvorrichtung 6 um einen Roboterarm, welcher auf einer Schiene 61 derart bewegbar ist, dass er ein Werkstück 3 aus einem Depot 8 herausnehmen und zur Bearbeitung der Oberfläche derart positionieren kann, dass der zu bearbeitende Abschnitt 31 des Werkstücks 3 in den Behälter 2 ragt, und dass er das Werkstück 3 nach der Bearbeitung einer Ablage zuführt und das nächste Werkstück 3 zur Bearbeitung bereitstellt. Sind zwei Abschnitte 31 des Werkstücks 3 zu bearbeiten, dreht der Roboterarm das Werkstück 3 nach der Bearbeitung des ersten zu bearbeitenden Abschnitts 31 um 180°, sodass der zweite Abschnitt 31 sogleich ebenfalls bearbeitet werden kann. Diese
Ausgestaltung ermöglicht eine Automatisierung des Verfahrens und somit eine Zeit- und Kostenersparnis. Alternativ ist die Halterungsvorrichtung ortsfest und das
Werkstück wird manuell in diese eingebracht. Die Halterungsvorrichtung ist auf jeden Fall derart ausgestaltet und relativ zu dem Behälter 2 angeordnet, dass die zu bearbeitenden Bereiche 31 unterschiedlich langer Werkstücke 3 korrekt
positionierbar sind.
Unterhalb des Behälters 2 sind mehrere Lagerbehälter 7 angeordnet. Jeder
Lagerbehälter 7 enthält eine Prozessflüssigkeit 4 oder eine Spülflüssigkeit zur Reinigung des Werkstücks 3 bzw. des Behälters 2. Die Lagerbehälter 7 sind über eine Zuleitung mit dem Behälter 2 verbunden. In Abhängigkeit des durchzuführenden Prozesses ist die jeweilige Flüssigkeit somit in den Behälter 2 einleitbar, z.B. über softwaregesteuerte Pumpen und Ventile.
Neben dem Behälter 2 befindet sich die Spannungsversorgungseinheit 5 bzw.
Stromquelle zum Anlegen einer Spannung an die in den Behälter 2 eingebrachten Elektroden 23, sowie das Werkstücks 3. Die Spannungsversorgung des Werkstücks 3 kann hierbei über die Halterungsvorrichtung 6 erfolgen, indem die elektrischen Zuleitungen in diese integriert und mit der Spannungsversorgungseinheit 5 fest oder lösbar verbunden sind.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Behälter
21 Ausnehmung
22 Dichtabschnitt
23 Elektrode
3 Werkstück
31 zu bearbeitender Abschnitt
4 Prozessflüssigkeit
5 Spannungsversorgungseinheit
6 Halterungsvorrichtung
61 Schiene
7 Lagerbehälter
8 Depot

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden und/oder oberflächenabtragenden Prozesses an mindestens einem zu bearbeitenden Abschnitt (31 ) mindestens eines metallischen Werkstücks (3), zumindest umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen eines Behälters (2) zur Aufnahme einer Prozessflüssigkeit (4) mit mindestens einer Elektrode (23),
- Derartiges Einbringen des Werkstücks (3) in den Behälter (2), dass sich der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) innerhalb des Behälters (2) befindet, während zumindest ein weiterer Abschnitt des Werkstücks (3) außerhalb des Behälters (2) verbleibt,
- Befüllen des Behälters (2) mit der Prozessflüssigkeit (4), sodass der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) des Werkstücks (3) davon bedeckt ist und an dem oberflächenmodifizierenden bzw. oberflächenabtragenden Prozess teilnimmt,
- Entleeren des Behälters (2) nach einer vorgebbaren Verweildauer des Werkstücks (3) in der Prozessflüssigkeit (4).
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Beizmittel als Prozessflüssigkeit (4) in den Behälter (2) eingebracht wird und der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) des Werkstücks (2) kathodisch, anodisch oder ohne Anlegen einer Spannung an Elektrode (23) und
Werkstück (3) gebeizt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Elektrolyt als Prozessflüssigkeit (4) in den Behälter
(2) eingebracht wird, dass das Werkstück (3) temporär mit einer positiven Spannung beaufschlagt wird, und dass die Elektrode (23) temporär mit einer negativen Spannung beaufschlagt wird, sodass der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) des Werkstücks
(3) elektropoliert wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 -3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Dekapierlösung als Prozessflüssigkeit (4) in den Behälter (2) eingebracht wird und der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) des Werkstücks (3) dekapiert wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2-4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkstück (3) vor und/oder nach dem Abtragen von Oberfläche des zu bearbeitenden Abschnitts (31 ) gereinigt wird, indem der Behälter (2) mit einer Reinigungsflüssigkeit befüllt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Prozessflüssigkeit (4) vor dem Einfüllen in den Behälter (2) und/oder der Behälter (2) zumindest vor dem Einbringen der Prozessflüssigkeit (4) erwärmt werden/wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung mindestens eines oberflächenmodifizierenden und/oder oberflächenabtragenden Verfahrens an mindestens einem zu bearbeitenden Abschnitt (31 ) eines metallischen Werkstücks (3), mindestens aufweisend
- einen Behälter (2) zur Aufnahme einer Prozessflüssigkeit (4)
- mindestens eine Elektrode (23)
- eine Spannungsversorgungseinheit (5) zur temporären Beaufschlagung des
Werkstücks (3) und der Elektrode (23) mit einer Spannung
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter (2) derart dimensioniert ist, dass der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) des Werkstücks (3) in den Behälter (2) einbringbar ist, während zumindest ein weiterer Abschnitt des Werkstücks (3) außerhalb des Behälters
(2) angeordnet ist,
und dass die Elektrode (23) derart an den Behälter (2) und das Werkstück (3) angepasst und in den Behälter (2) eingebracht ist, dass sie den zu
bearbeitenden Abschnitt (31 ) des Werkstücks (3) zumindest teilweise umgibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter (2) ein Anschlusselement aufweist, über welches der
Behälter (2) mit der Prozessflüssigkeit (4) befüllbar und entleerbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein mit dem Behälter (2) verbindbarer Lagerbehälter (7) vorgesehen ist, welcher ein Reservoir für die Prozessflüssigkeit (4) oder die Reinigungsflüssigkeit bildet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Heizelement in die Wandung des Behälters (2) eingebracht ist, über welches der Behälter (2) beheizbar ist.
1 1 .Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter (2) mindestens eine abdichtbare Ausnehmung (21 ) aufweist, welche auf einen Querschnitt des Werkstücks (3) abgestimmt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abdichtbare Ausnehmung (21 ) mindestens einen Dichtabschnitt (22) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter (2) nach oben hin geöffnet ist,
und dass eine Halterungsvorrichtung (6) oberhalb des Behälters (2)
angeordnet ist, in welcher das Werkstück (3) gelagert ist, und über welche der zu bearbeitende Abschnitt (31 ) des Werkstücks (3) in den Behälter (2) einbringbar und aus dem Behälter (2) ausbringbar ist.
14. Prozessgerät zur Bestimmung mindestens einer Prozessgröße eines
Mediums, mit einer schwingfähigen Einheit, welche endseitig an einem zumindest abschnittsweise rohrförmigen metallischen Gehäuse angebracht ist, und mit einem als Prozessanschluss ausgestalteten Abschnitt, wobei das Gehäuse und der Prozessanschluss direkt oder über ein Verbindungselement fest miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest die Oberfläche des Bereichs, in welchem das Gehäuse mit dem Prozessanschluss verbunden ist oder in welchem das Gehäuse und/oder der Prozessanschluss mit dem Verbindungselement verbunden sind/ist, in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6 bearbeitet ist.
15. Prozessgerät nach Anspruch 14
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Verbindungselement um eine Rohrverlängerung handelt.
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