METHOD AND DEVICE FOR TREATING THE SURFACES OF WORKPIECES BY ABRASIVE PARTICLES

Abstract: 1. A method for the surface treatment of workpieces by means of abrasive particles within a processing container being open at its upper side and being filled, at least partially, with a granular abrasive treating agent, which is maintained in constant vibration and circulation by pulses and wherein the workpieces are embedded and wherein the workpieces coming to lie at the surface of the filling of said processing container are blasted by means of a blasting agent stream, characterized in that the volume of said workpieces amounts to no more than 50% of the filling present within said processing container, that said blasting agent constitutes at the same time the only treating agent ; and that the blasting agent comes into the bowl via the stream of a centrifugal blasting mechanism to which the blasting agent is led in a circuit after having left the processing container and having passed a cleaning device.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken mithilfe abreibender Teilchen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken mithilfe abreibender Teilchen, in einem nach oben offenen Arbeitsbehälter, der wenigstens teilweise mit einem stückigen, abrasiven Behandlungsmittel gefüllt ist, in dem die Werkstücke eingebettet liegen und bei dem mithilfe eines Strahlmittelstrahls die an der Oberfläche der Arbeitsbehälter Füllung zu liegen kommenden Werkstücke gestrahlt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine zur Durchführung des Verfahrens -geeignete Vorrichtung. Das sogenannte Gleitschleif-Verfahren hat einen breiten Eingang in die Technik der Oberflächenbehandlung gefunden. Es beruht auf der Tatsache, dass die in einer Bettung aus Behandlungsmittel "schwimmenden" Werkstücke durch das Gleiten und Reiben nach und nach an ihrer Oberfläche entgratet, gerundet, geschliffen, gereinigt, entzundert oder entrostet werden. Auf der anderen Seite ist es bekannt, Werkstücke mithilfe eines Strahlmittel-Strahls zu bearbeiten, wobei wegen der wesentlich höheren Energie der Teilchen eine kürzere Bearbeitungszeit erforderlich ist. Während das Gleitschleif-Verfahren den Nachteil hat, dass die Werkstücke relativ lange in dem Arbeitsbehälter verbleiben müssen, bis die erwünschte Oberflächenbehandlung beendet ist, ergibt sich bei dem zweitgenannten Strahlverfahren der Nachteil, dass ausser den gestrahlten Werkstücken auch die Unterlage, d. h. das Tragerost, das Förderband und dergleichen, vom Strahlmittel getroffen werden, so dass sich diese Teile sehr stark mit abnutzen und relativ oft erneuert werden müssen. Aus der DE-OS 2 758 281 ist bekannt, eine Oberflächenbehandlung von Werkstücken dadurch durchzuführen, dass eine Schüttung von Werkstücken allein oder zusammen mit Hilfskörpern durch Impulse in ständiger Vibrationsund Umwälzbewegung gehalten wird, wobei der Strahlmittel-Strahl gegen die Oberfläche der in quaisi-flüssigem Zustand befindlichen Schüttung gerichtet wird. Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, dass dann, 1. wenn die Werkstücke allein sich in Vibration befin den, ein unerwünscht hoher gegenseitiger Abrieb und eine hohe Lärmentwicklung eintreten, oder 2. wenn Hilfskörper eingesetzt werden, auch die Hilfs körper verschleissen, wobei sowohl der Abrieb als auch das Strahlmittel wieder von den Hilfskörpern getrennt werden müssen. Es stellt sich demnach die Aufgabe, das aus der DE-OS 2 758 281 bekannte Verfahren so zu verbessern, dass bei optimalem Schutz des Arbeitsbehälters und minimaler Lärmentwicklung bei kurzer Bearbeitungszeit eine gleichmässige Bearbeitung der Werkstücke möglich ist, wobei die dazu verwendete Vorrichtung einfach herstellbar und die Werkstücke sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall bestehen können sollen. Diese Aufgabe wird gelöst bei dem Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken wie eingangs zitiert, bei dem das Strahlmittel gleichzeitig einziges Behandlungsmittel ist, wobei das Volumen der Werkstücke nicht mehr als 50 % der sich im Arbeitsbehältnis befindlichen Schüttung beträgt. Im Gegensatz zum Verfahren gemäss Stand der Technik werden keine Füllkörper, Flüssigkeiten oder Hilfskörper verwendet, sondern der gesamte Kreislauf des Verfahrens vollzieht sich ausschliesslich mit einem einzigen Behandlungsmittel, das gleichzeitig Strahlmittel ist. Für dieses Verfahren eignen sich daher nicht alle möglichen Behandlungsmittel oder als Füllkörper bekannte Mittel, nämlich keine Flüssigkeiten, keine splitternden oder zerplatzenden Teilchen, wie Glasteilchen, oder stark in sich abreibende Teilchen. Geeignet dagegen sind die aus der Oberflächen-Strahltechnik bekannten Strahlmittel,wie Stahl- oder Aluminium-Strahlschrot. Für Kunststoff-Teile können auch Walnuss-Granulate oder Runststoffperlen, beispielsweise aus Hart-Polyvinylchlorid, verwendet werden. Vorzugsweise liegt die Korngrösse des Strahl- bzw. Behandlungsmittels in seiner mittleren Grosse zwischen 0,3 und 2,5 mm. Das Strahlmittel muss geeignet sein, mithilfe von Schleuderstrahlwerken bekannter Bauart verarbeitet zu werden. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt - als Arbeitsbehälter einen sogenannten Vibrotrog; - wobei der Strahl mithilfe eines Schleuderstrahl werkes erzeugt wird, - und am Ende des Vibrotroges eine Strahlmittel-Ent nahmestation mit einer nachgeschalteten Reinigungs vorrichtung vorgesehen ist. Der Strahlmittel-Strahl des Schleuderstrahlwerkes ist auf die Oberfläche des Arbeitsbehälter-Inhaltes gerichtet. Die Strahlenergie ist so gross, dass eine dünne Schicht von Strahlmittel, die oberhalb der eingebetteten Werkstücke liegt, fortgeblasen wird. Die freiliegende, exponierte Fläche des Werkstückes wird dann gereinigt. Entsprechend der Umwälzgeschwindigkeit der Werkstücke erscheinen diese dann regelmässig wieder an der Bettungsoberfläche und werden vom Strahl erfasst. Es ist auch möglich, das Strahlwerk relativ zur Länge des Arbeitsbehälters beweglich zu machen, so dass jeweils die ganze Reihe der obenliegenden Werkstücke erfasst wird. Am Ende des Arbeitsbehälters ist eine Strahlmittel-Entnahmestation angenordnet, die mit einer Strahlmittel Rückführung und Reinigungsvorrichtung verbunden ist, wie sie an sich aus der Oberflächentechnik bekannt sind. Die Entnahmestation ermöglicht auch, dass das Niveau der Schüttung exakt konstant gehalten werden kann. Weitere Eigenschaften des Verfahrens und einer zur Durchführung des Verfahrens verwendbaren Vorrichtung werden anhand der Zeichnung dargestellt, deren Figuren zeigen: Figur 1 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung in Seitenansicht; Figur 2 einen Schnitt A - A gemäss Figur 1. In den beiden Figuren ist als Hauptteil einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung ein sogenannter Vibrotrog 1 dargestellt, der in der Praxis eine teilweise geschlossene Rinne ist, die mithilfe eines Schwingmotors (nicht dargestellt) in Schwingungen mit kleiner Amplitude versetzt wird. Der Vibrotrog ist beispielsweise 3 m lang und hat einen Durchmesser von 65 cm. Die Schwingungsamplitude liegt beispielsweise zwischen 1 und 5 mm, wobei die Frequenz beispielsweise 16 - 30 Hz betragen kann. Diese Massangaben sind jedoch nicht einschränkend zu verstehen, sondern sollen lediglich andeuten, dass es sich um ein längliches, rinnenartiges Gebilde mit bestimmten Schwingungseigenschaften handelt. Abweichend von dieser Ausführungsform kann auch ein kreisringförmiger (torusförmiger) Arbeitsbehälter verwendet werden oder ein solcher, der mehr quadratische Abmessungen hat. An seiner Eingangsseite 2 ist auf den Vibrotrog 1 ein Trichter 3 aufgesetzt, durch den Werkstücke 4 und/oder eine Anfangsbeschickung einer Strahlmittelbettung 5 eingegeben werden können. Als Strahlmittel werden die aus der Oberflächen-Strahltechnik bekannten Strahlmittel, wie Stahl- oder Aluminium-Strahlschrot verwendet. Ebenfalls geeignet sind für Kunststoff-Teile Walnuss-Granulate oder Kunststoff-Perlen aus Hart-Kunststoffen, beispielsweise PVC, mit der genannten Körnung. Der mittlere Durchmesser dieser an sich bekannten Strahlmittel beträgt zwischen 0,3 bis 2,5, auch bis zu 3 mm, wobei auch diese Angaben nicht einschränkend verstanden werden sollen. Grösse und Auswahl der Strahlmittel richtet sich nach der Grösse des Vibrotroges, der Werkstücke und der weiteren, für die Durchführung des Verfahrens verwendeten Aggregate. Nicht geeignet sind jedoch Teile, die bei Auftreffen zerplatzen, also beispielsweise Glasperlen. Am Ende 6 des Vibrotroges 1 ist eine Werkstückentnahme angebracht, beispielsweise ein mit Rechen bestücktes Hebewerk (nicht dargestellt). Das Strahlmittel wird über einen Muschelschieber 7 nach unten abgezogen und mit einer Transportschnecke 8 in den Bereich eines Becherwerkes 9 gebracht, mit dem es in die Höhe gefördert werden kann. Das Strahlmittel gelangt dann - gegebenenfalls unterbrochen durch einen Reinigungsschritt über eine Rutsche 10'in einen Vorratsbehälter 11, aus dem es mithilfe eines weiteren Muschelschiebers 12 dosiert einem Schleuderstrahlwerk 14 aufgegeben wird. Das Strahlwerk 14 besteht aus einer Antriebsturbine 15 und einem nach unten strahlenden Schleuderrad 16, das einen Schleuderstrahl 17 durch eine Öffnung 18 richtet, welche in eine Abdeckung des Vibrotroges 1 geschnitten ist. Der Schleuderstrahl 17 trifft mit grosser Energie bzw. grossem Einzelimpuls der Teilchen auf die Oberfläche des Arbeitsbehälter-Inhaltes. Die an der Oberfläche der Strahlmittelbettung 5 liegenden Werkstücke werden zunächst von einer dünnen Strahlmittelschicht freigeblasen und dann an ihrer exponierten Seite unmittelbar gestrahlt. Der Strahl kommt nicht mehr mit der Wandung des Vibrotroges selbst in Berührung. Ausserdem wird praktisch vermieden, dass die Werkstücke während des "Schwimmens" innerhalb des Arbeitsbehälters aneinander stossen und dabei grossen Lärm verursachen und sich gegenseitig beschädigen. Durch ein ausgewogenes Verhältnis der Volumina von Behandlungsmittel und Werkstücken lässt sich weitgehend das gegenseitige Anstossen und Beschädigen der Werkstücke untereinander verhindern. Trotzdem gelangt das Werkstück durch Vibration an die Oberfläche - mit stets wechselnder exponierter Seite -, so dass die Oberflächenbehandlung gewährleistet ist. Diese Vorteile kompensieren den möglichen Nachteil, dass nicht die gesamte Strahlenergie auf die Werkstücke gerichtet ist, sondern ein Teil durch das Auftreffen auf das dem Werkstück benachbarte Behandlungsmittel verloren geht. Es zeigt sich aber, dass durch Wahl des Bettungsmaterials und der Korngrösse die Werkstücke eine verstärkte Tendenz erhalten können, mehr an der Oberfläche der Bettung "zu schwimmen", so dass sie dort vermehrt erreicht werden. Im übrigen werden die Werkstücke zusätzlich durch das Gleitschleifen oberflächenbearbeitet. Durch die verkürzte Arbeitszeit wird jedoch vermieden, dass es bei den Werkstücken zu einer zu grossen Abrundung an den Kanten kommt, was in vielen Fällen nicht erwünscht ist. Durch die Rückführung und mögliche Reinigung des Strahl mittels ist ausserdem eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich, da über das Schleuderrad jeweils frisches, unverbrauchtes Strahlmittel zugeführt wird und die Bettung kontinuierlich gereinigt wird. Die Innenseite des Arbeitsbehälters, d. h. des Vibrotroges, ist mit verschleissarmen Kunststoff- oder Gummischichten ausgekleidet. Diese Beschichtung ist vor dem direkten Auftreffen der Strahlmittel durch die Bettung 5 geschützt. Anstelle eines einzigen Strahlwerkes 14 können auch mehrere über die Länge des Vibrotroges angebracht werden. Ferner ist möglich, den Vibrotrog oder das Strahlwerk in Längsrichtung beweglich zu machen, so dass jeweils eine grössere Arbeitsfläche während einer bestimmten Zeiteinheit bearbeitet werden kann. Weitere Einzelheiten des'Verfahrens werden anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert: Beispiel 1 Kreisrunde Abdeckplatten aus Gussstahl von 1,5 cm Dicke und 15 cm Durchmesser sollen entgratet und entzundert werden. Sie werden mit Stahschrot, mittlerer Durchmesser 0,5 - 1 mm, im Volumenverhältnis Volumen (Schüttung) : Volumen (Werkstücke)= 3 : 1 in einer mit 23 Hz schwingenden Vibrorinne (Amplitude 2 mm) gegeben und von oberhalb mit einem längs der Rinne beweglichem Schleuderstrahlwerk (Typ Schlick mit dem gleichen Stahlschrot gestrahlt. Nach ca. 10 Minuten Arbeitszeit war die Entgratung und die Befreiung von Oberflächen-Oxiden beendet. Beispiel 2: Kunststoff-Befestigungsteile für die Bauindustrie in Form von Rosetten mit 10 cm Durchmesser und einem Gewicht von je 15 g wurden im Verhältnis Volumen (Schüttung) : Volumen (Werkstücke) = 1 : 1 in Walnussschalen-Granulat der Stückelung 1 - 3 mm eingesetzt. Mit demselben Granulat erfolgte die Strahlbehandlung. Die Teile waren bei einer Vibration von 28 Hz bei einer Amplitude von 1,5 mm nach 7 Minuten Behandlungszeit völlig entgratet und leicht mattiert.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken mithilfe abreibender Teilchen, in einem nach oben offenen Arbeitsbehälter, der wenigstens teilweise mit einem stückigen, abrasiven Behandlungsmaterial gefüllt ist, in dem die Werkstücke eingebettet lie gen, und bei dem mithilfe eines Strahlmittel-Strahls die an der Oberfläche der Arbeitsbehälter-Füllung zu liegen kommenden Werkstücke gestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlmittel gleichzeitig einziges Behand lungsmittel ist, und dass das Volumen der Werkstücke nicht mehr als 50 % der sich im Arbeitsbehälter befindlichen Schüt tung beträgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahl- bzw. Behandlungsmittel eine mittlere Korngrösse zwischen 0,3 und 3 mm aufweist und geeig net ist, mithilfe von Schleuderstrahlwerken bekannter Bauart verarbeitet zu werden. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - als Arbeitsbehälter ein sogenannter Vibrotrog verwendet wird, - dass der Strahl mithilfe eines Schleuderstrahlwer kes erzeugt ist, - und dass am Vibrotrog eine Strahlmittel-Entnahme station mit nachgeschalteter Reinigungsvorrichtung vorgesehen ist.

Inventors: SCHLICK, HORST-DIETER
Applicants: SCHLICK-ROTO-JET MASCHINENBAU GMBH
Application year: 1981
Main classification: B24C3
IPC codes: B24C3