Autor: Tobias Lutz, Anwendungstechniker, Mafac
Beim thermischen Entgraten werden Kanten, Ausfaserungen und Splitter eines Werkstücks mithilfe von Verbrennungen gelöst. Dafür wird in einer hydraulisch verschlossenen Kammer ein genau dosiertes Gasgemisch gezündet. Bei einer etwa 20 ms dauernden Verbrennung entstehen Temperaturen zwischen 2000 und 3000 °C, wodurch die überschüssigen Grate mit dem Sauerstoff in der Kammer oxidieren und verbrennen.
Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass Grate und Partikel auch an schwer zugänglichen Stellen wie in Bohrungen oder Hinterschneidungen gut entfernt werden können. Allerdings bilden sich während des Entgratens auf den Bauteiloberflächen Oxide, welche die nachfolgenden Fertigungsschritten wie Beschichten, Lackieren, Schweißen oder Löten sowie das optische Erscheinungsbild beeinträchtigen. Eine sorgfältige Abreinigung ist daher zwingend notwendig.
Reinigung: Prozess mit Schlüsselfunktion
Im Hinblick auf die nachfolgenden Prozesse, aber auch für den Entgratungsvorgang selbst, übernimmt die Reinigung eine wichtige Rolle, denn schon im Vorfeld des Entgratens sollten die Bauteile von überflüssigen Öl-, Fett- und Kühlmittelrückständen befreit werden. Die unterschiedlichen Oxidschichten, die während des TEM-Entgratens auf den Bauteiloberflächen abhängig vom Werkstoff entstehen, sind insgesamt anspruchsvoll zu entfernen.
Bei Werkstücken aus Stahl und Grauguss entsteht rotbrauner bis schwarz-brauner Rost, der teils fest anhaftet, teils lose als rußartiger Staub aufliegt. Vor allem an den rauen Oberflächen von Gussteilen setzen sich Oxid und Graphit tief in die Poren ab, was besonders hartnäckig und schwer abzureinigen ist.
Bei Aluminiumbauteilen hingegen entsteht Oxid in Form von weißen, teilweise gelblichen Flecken und Schlieren, die fest anhaften. Die Aufgabe der Teilereinigung besteht nun darin, die unterschiedlichen Oxidschichten schonend aber effektiv abzureinigen und die Oberflächen anschließend vor Korrosion zu schützen.
Wässrige Reinigung – ein effektives Verfahren zur Oxidentfernung
Besonders wässrige Reinigungssysteme mit kinematischem Verfahrensprinzip erzielen bei der Abreinigung fest anhaftender Oxidschichten sehr gute Ergebnisse. Dabei werden während der Nassphase mittels gleich- beziehungsweise gegenläufiger Rotation von Korbaufnahme- und Spritzsystem gezielt Turbulenzen aufgebaut, die in Kombination mit Temperatur, Reinigungszusätzen und Zeit eine sichere und effektive Reinigungswirkung erreichen.
Mit Hilfe dieses Reinigungsprinzips empfiehlt sich nach der TEM-Entgratung ein dreistufiger Reinigungsprozess, bei dem sich Spritz- und Flutvorgänge abwechseln. In Tank 1 befindet sich ein Neutralentroster, in Tank 2 ein Reinigungsmittel zur Nachreinigung und in Tank 3 findet der abschließende Spülvorgang mit Korrosionsschutz statt.
Bei der Wahl des Neutralentrosters muss zwischen Stahl und Aluminium unterschieden werden. So handelt es sich im Fall von Stahl um einen Neutralentroster mit schwach saurem pH-Wert. Die Vorteile: ein Neutralentroster verhält sich materialschonend, ist anwenderfreundlich und mit geeigneten Tensiden zur besseren Benetzung der Bauteiloberfläche kombinierbar. Darüber hinaus erfolgt keine Wasserstoffversprödung, die später zu Bauteilmängel führen könnte. Mit der Zugabe von Additiven kann der pH-Wert zusätzlich korrigiert werden.
Beim Werkstoff Aluminium wird meist ein Reinigungsmittel mit stärker saurem pH-Wert (pH 2–4, organische Säure) als Entroster verwendet.
Am Beispiel von Grauguss kommen die Vorteile eines dreistufigen Reinigungsprozesses besonders zur Geltung. Während der ersten Phase findet die eigentliche Entfernung der Oxide statt, meist durch kombinierte Spritz-/Flutverfahren und den zusätzlichen Einsatz von Ultraschall. Durch den Zusatz eines alkalischen Reinigers in Tank 2 wird die hochaktive Bauteiloberfläche sofort neutralisiert und mit Hilfe von Ultraschall noch ein weiterer Nachreinigungseffekt erzielt. In Tank 3 wird dann der eigentliche, temporäre Korrosionsschutz aufgetragen. Damit die Wirksamkeit des Entrosters in Tank 1 anhält und nicht neutralisiert wird, ist es wichtig, die Kaskadierung von Tank 2 zu Tank 1 aufzuheben und den Überlauf zu unterbinden. Daher benötigt Tank 1 eine eigene Frischwasserzufuhr.
Wirtschaftlich und ressourcenschonend
Die Kombination kinematischer Verfahrenstechnik mit Dreibadsystem reduziert gegenüber anderen Verfahren den Bedarf an Reinigungschemie um bis zu 15 %. Dies vereinfacht nicht nur den Badwechsel, sondern spart auch Kosten für Energie und Reinigungschemie. Zudem findet zwischen Tank 3 und Tank 2 eine deutlich geringere Verschleppung statt, was zu längeren Badstandzeiten führt.
Dank der inzwischen hohen Reinigervielfalt können wässrige Reinigungssysteme sehr flexibel aufgestellt und an die hohen Anforderungen vor und während des TEM-Entgratens angepasst werden. Die derzeit zur Verfügung stehende Anlagen- und Maschinentechnik erlaubt eine materialschonende und hochwertige Reinigung, die den Einsatz hoch konzentrierter, ätzender Reinigungschemikalien auf ein anwenderfreundlicheres Maß reduziert oder gar vollständig darauf verzichtet. Darüber hinaus verringern effiziente Teiletrocknungstechnologien wie rotierendes Heißblasen oder Vakuumtrocknung die CO2-Emissionen erheblich.
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