Ausgabe 01.2016

Entgraten und die Herstellung von Präzisionsoberflächen sind Themen, die im Zuge steigender Anforderungen an Qualität, Prozesssicherheit und Produktivität sowie wachsendem Kostendruck immer stärker in den Fokus fertigender Unternehmen rücken. Das Informationsangebot zu diesen unverzichtbaren Fertigungsschritten ist allerdings eher gering.

Dies hat uns veranlasst, den Wissenstransfer Entgrattechnologien und Präzisionsoberflächen aufzulegen, der Sie in regelmäßigen Abständen kostenfrei über verschiedene Technologien, deren Stärken und Grenzen sowie realisierten Anwendungen informiert. Veranstaltungen zum Entgraten und der Herstellung von Präzisionsoberflächen runden das Informationsangebot ab. Dabei verzichten wir bewusst auf Werbung, damit Sie hier nur die Inhalte finden, die Sie auch interessieren. Die erste Ausgabe beschäftigt sich mit dem thermischen Entgraten (TEM).

Freuen würden wir uns über ein kurzes Feedback von Ihnen, wie Ihnen dieser etwas andere Newsletter gefällt und natürlich auch über Anregungen, welche Themen Sie besonders interessieren. Gerne können Sie uns auch die Adresse von Kollegen nennen, die den Wissenstransfer ebenfalls erhalten sollen.

Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre.

Mit freundlichen Grüßen


Hartmut Herdin
Geschäftsführer fairXperts GmbH & Co. KG

Grundlagen / Verfahren

TEM-Entgraten – Innen- und Außengrate in Sekundenbruchteilen entfernen

Das thermische Entgraten (TEM) eignet sich für Bauteile aus zahlreichen metallischen Werkstoffen und aus Thermoplasten, bei denen innen- und außenliegende Grate selbst an sehr schwer zugänglichen Stellen zu entfernen sind – in Einzelteilbearbeitung ebenso wie in Batchprozessen. Das Spektrum der in diesem Verfahren bearbeitbaren Werkstoffe und Bauteile wird durch die Entwicklungsarbeit von Anlagenherstellern und Dienstleistern kontinuierlich erweitert.

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Schnelle Entgratung komplexer Werkstücke mit schwer zugänglichen Konturen


Nicht jeder Grat an einem geometrisch komplexen Werkstück ist einfach zu erreichen. Das TEM-Verfahren ermöglicht, Grate auch dort prozesssicher, in gleichbleibend hoher Qualität und effizient zu entfernen, wo eine mechanische Bearbeitung nicht oder nur unwirtschaftlich zu realisieren ist.
Für das Entgraten werden die Teile einer glockenförmigen Entgratkammer platziert, die hermetisch verschlossen wird. Über ein Gasdosiersystem wird ein genau definiertes Gasgemisch (z.B. Sauerstoff und Methan) in die Kammer geleitet. Es durchströmt das gesamte Bauteil beziehungsweise die komplette Charge. Nach der Zündung kommt es zu einer Verbrennung, bei der Temperaturen von 2.500 bis 3.300°C entstehen. Die Grate erreichen dabei ihre Zündtemperatur und reagieren mit dem überschüssigen Sauerstoff. Dies führt innerhalb von rund 20 ms zu einer vollständigen Verbrennung aller Grate, wobei die Gratwurzel versiegelt wird. Da der Prozess lediglich wenige Millisekunden dauert, erwärmen sich die Werkstücke nur unwesentlich. Ein Werkstoffabtrag an der Oberfläche findet nicht statt. Die Gesamtzykluszeit beträgt üblicherweise weniger als zwei Minuten.
Mit dem TEM lässt sich die Entgratqualität „scharfkantig/gratfrei“ erzielen. Eine leichte Kantenverrundung ist abhängig vom Werkstoff ebenfalls möglich. Limitiert ist der Einsatz des Verfahrens einerseits durch die Bauteilgröße, andererseits wenn eine gezielte Kantenverrundung beim Entgraten zu erreichen ist.

 

Auf dem Markt verfügbar sind Anlagen, die statt mit Gasdosierzylindern mit so genannten Gasflowmetern ausgestattet sind. Diese Systeme ermöglichen einerseits ein exakteres und wiederholgenaueres Dosieren des Gasgemisches, was die Reproduzierbarkeit des Prozesses weiter erhöht. Außerdem werden alle Prozessdaten automatisch protokolliert, so dass eine lückenlose Dokumentation wie sie von vielen Industriebereichen, beispielsweise der Automobilindustrie gefordert wird, möglich ist.

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Welche Werkstoffe sind für das TEM Entgraten geeignet?

Vielzahl von metallischen Werkstücken entgratbar

Das Verfahren lässt sich für Werkstücke aus oxidationsfähigen metallischen Werkstoffen, beispielsweise Zinkdruckguss, Aluminium und Aluminiumdruckguss, sämtliche Stähle inklusive Edelstahl und Stahlguss sowie Messing und Bronze einsetzen. Einschränkungen bestehen jedoch bei Magnesium, da dieser Werkstoff aufgrund seiner niedrigen Entzündungstemperatur sowie seines Schmelz- und Siedepunktes leicht zu unkontrollierten, weiteren Verbrennungen neigt. Die Entgratung von Titan-Bauteilen ist aufgrund des sehr hohen Siedepunkts (3.535 °C) eingeschränkt. Dies trifft auch auf hoch-warmfeste Werkstoffe (z.B. Zirkonium) zu, wie sie in der Luft- und Raumfahrtechnik eingesetzt werden.

Bauteile aus allen Thermoplasten wie PA, PE, PTFE, PUR und PMMA sowie Spritzgussteile ohne Glasfaseranteil lassen sich ebenfalls thermisch entgraten. Trübe Bereiche an Bauteilen aus PMMA, die beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung entstanden sind, werden durch den TEM-Prozess wieder klar.

Eine Sonderanwendung des TEM-Verfahrens ist das Retikulieren von Schaumstoff.

Limitiert ist der Einsatz des Verfahrens bei Kunststoffen durch die Materialstärke, das Design und die Gratsituation des Bauteils. Um die Entgratung eines breiteren Werkstückspektrums zu ermöglichen, wurden spezielle TEM-Anlagen für Kunststoffbauteile entwickelt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass die Teile in einem deutlich niedrigeren Druckbereich bearbeitet werden. Dafür wird in der Entgratkammer nach dem Schließen zunächst ein Vakuum erzeugt und mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff gearbeitet. Beides führt dazu, dass die Explosionsenergie bei gleichem Fülldruck der Kammer etwa halbiert wird.

Eingeschränkt ist die Entgratung von glasfaserverstärkten Kunststoffen: Der Grat schmilzt beim Entgraten etwas mehr ab als die Glasfasern, so dass die Kante, mikroskopisch gesehen, zackig aussieht. Die Rauheit der abgebrannten Kante ist auch mit den Fingern spürbar.

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Was gibt es Neues in der Anlagentechnik?

Eckige Entgratkammer vereinfacht Teilehandling

Eine Neuentwicklung sind TEM-Anlagen mit eckiger Entgratungskammer. Sie kommen beispielweise für das Entgraten von Zinkdruckguss- und Aluminiumteilen als Schüttgut zum Einsatz. Das Teilehandling wird dadurch wesentlich vereinfacht und beschleunigt, da das beladene Behältnis nach der TEM-Entgratung direkt an eine Teilereinigungsanlage übergeben werden kann.

Ein mögliches Einsatzgebiet der Anlagen mit Rechteckkammer ist auch die Entgratung von Zylinderköpfen aus Aluminium.

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PRAXISLÖSUNGEN/ANWENDUNGEN

Thermisches Entgraten – vielseitig einsetzbar

Ob Hydraulik- und Steuerblöcke, Sicherheits-Magnetventile, oder Komponenten aus Thermoplasten für die Medizintechnik – die Anwendungen und Industriebereiche, in denen das TEM-Verfahren für gratfreie Bauteile sorgt, nehmen ständig zu.

Einige Beispiele stellen wir hier vor:

Spanend hergestellte Teile effizient entgraten

Steigende Anforderungen an die Gratfreiheit und Sauberkeit der spanend gefertigten Teile für die Hydraulik- und Pneumatikindustrie führten bei der Kögel GmbH zur Investition in eine TEM-Anlage. Mit dieser kann das Unternehmen ein komplexes Spektrum von Bauteilen prozesssicher und kostengünstig entgraten. Die Produkte erfüllen damit höchste Anforderungen an Sauberkeit und Gratfreiheit.

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Gratfreiheit und Sauberkeit für 1 450 000 Bauteile täglich

Zusammen mit einem führenden Anbieter von Anlagen und Verfahrenstechnologien für die industrielle Bauteilereinigung wurde ein Konzept zur vollautomatischen Entgratung, Reinigung und Langzeitkonservierung von Stahl- und Edelstahlteilen entwickelt. Insgesamt werden täglich 1,2 Millionen Überwurfmuttern aus Stahl und Edelstahl für das Common-Rail-System sowie 220.000 Schneidringe und 30.000 Nähmaschinenspulen produziert. Für die Bearbeitung wurde eine maßgeschneiderte TEM-Entgratanlage konzipiert. Das Reinigungssystem ist ebenfalls an die kundenspezifischen Anforderungen angepasst. Diese Lösung gewährleistet, dass die hohen Sauberkeitsspezifikationen an die Bauteile erfüllt werden. Gratfreie Werkstücke sind dafür eine wesentliche Voraussetzung, die sich durch die heutigen Möglichkeiten des TEM-Prozesses effizient erfüllen lässt.

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Thermisches Entgraten macht den Umgang mit Gas sicher

Für die sichere Nutzung von Gas ist es zwingend notwendig, dass in den Heizanlagen die Sicherheitsabsperrventile sowie die dazugehörigen Systeme über einen zuverlässigen Absperrmechanismus verfügen. Er sichert, begrenzt, sperrt die Zufuhr an Gasbrennern und anderen Wärmeerzeugern oder gibt sie frei. Diese einstufigen automatischen Absperrventile bestehen aus massivem Aluminium, bei dessen mechanischer Bearbeitung Grate und Partikel zurückbleiben. Da sie die Funktion der Sicherheits-Magnetventile stören können, lässt ein namhafter Hersteller die Ventile bei einem Dienstleister für Entgratungen thermisch entgraten. Das Verfahren gewährleistet, dass alle Grate rückstandslos entfernt werden – auch an schwer zugänglichen Stellen. Die anschließende Teilereinigung in einer geschlossenen Mehrkammer-Tauchreinigungsanlage sorgt dafür, dass die Teile entsprechend den Vorgaben gereinigt werden.

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Gratfreie Kunststoff-Komponenten für die Medizintechnik

Ebenso wie Metalle weisen auch Thermoplaste nach der Fertigung Grate auf, die in der Regel umständlich und zeitaufwändig entfernt werden müssen. Mit einer speziell für die Entgratung von Kunststoffbauteilen aus Thermoplasten entwickelten TEM Entgratanlage steht dafür eine Lösung zur Verfügung, welche die Bearbeitung deutlich effizienter und prozesssicherer macht. Auf diese Alternative setzt auch das Pharma- und Medizinbedarfsunternehmen B. Braun Melsungen AG. Gerade im Bereich Medizintechnik kommt es auf eine zuverlässige Weiterverarbeitung der Werkstücke an. Das TEM-Verfahren entgratet nicht nur effektiv und wiederholgenau, bei Thermoplasten wird zusätzlich eine deutliche Verbesserung der Oberflächenrauheit erzielt, wodurch weitere Bearbeitungskosten reduziert werden können. Als Betriebsgase kommen Sauerstoff und Wasserstoff zum Einsatz.

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Hydraulikkomponenten in 5 Stationen entgraten

Der chinesische Schwerindustrie-Konzern Taiyuan Heavy Industrie Co. Ltd. Yucibefindet sich im Nordosten Chinas in der Provinz Shanxi. Auch in China haben sich die Hersteller hochwertiger Produkte auf die immer weiter ansteigenden Qualitätsansprüche des Weltmarktes eingestellt. Sie setzen daher auf neue Technologien und Verfahren, die wiederholgenau die Qualität der Endprodukte absichern. Seit 2014 arbeitet das Unternehmen beim Entgraten von Bauteilen für die Hydraulik-Industrie mit einer speziell für seine Anforderungen modifizierten TEM - Anlage. Sie verfügt nicht nur über eine reduzierte Kammerhöhe, sondern es ist auch die erste Entgratanlage dieser Größe mit einem 5-Stationen-Rundtakttisch. Diese sehr effiziente Lösung ermöglicht, dass die gesamte Bandbreite seiner Produkte optimal bearbeitet werden kann.

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QUALIFIZIERUNG / WEITERBILDUNG

Wissen für optimierte Entgratprozesse

Entgraten und die Herstellung von Präzisionsoberflächen tragen ebenso wie die industrielle Bauteilreinigung dazu bei, die geforderte Produktqualität, Präzision und Funktionssicherheit einzuhalten sowie Ausschuss und damit Kosten zu minimieren. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die eingesetzten Verfahren optimal an die Aufgabe angepasst sind sowie hohe Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit gewährleisten. Dies wiederum setzt umfangreiches Wissen über die verschiedenen Technologien voraus. Wo Sie dieses Wissen erhalten, erfahren Sie bei uns:

BESTENS INFORMIERT.

WISSEN VON EXPERTEN FÜR EXPERTEN

21. und 22. Februar 2017 in Nürtingen

Die zweitägige Veranstaltung bietet mit insgesamt 19 Vorträgen renommierter Referenten aus Industrie und Forschung viel Know-how und zahlreiche Praxisbeispiele, um Prozesse zu optimieren. Zum Programm geht es hier

23. und 24. März 2017 in Ulm
Im Mittelpunkt der 26. Fachtagung stehen innovative Lösungen und Erfahrungsberichte unter dem Aufruf „Prozessgestaltung systematisch und qualitätsorientiert“. Das Programm orientiert sich an den vom Fachverband industrielle Bauteilreinigung (FiT) e.V. erarbeiteten Leitlinien für eine qualitätssichernde Prozessführung in der Bauteilreinigung. Zum Programm geht es hier

27. April 2017 und 9. -10. November 2017 in Frankenthal
Mit dem Grundlagenseminar „Qualitätssicherung in der Bauteilreinigung“ hat der FiT Fachverband Industrielle Teilereinigung e.V. eine zweistufige Weiterbildungsmaßnahme erarbeitet, die Teilnehmern das notwendige Wissen und die Qualifikation vermittelt, um Reinigungsprozesse bedarfsgerecht auszulegen beziehungsweise zu optimieren, zu steuern und zu überwachen. Das Programm umfasst Vorträge, Workshops und Praktika. Zum Programm geht es hier

DeburringEXPO

2. Fachmesse für Entgrattechnologie und Präzisionsoberflächen

10. bis 12. Oktober 2017 in Karlsruhe
Die DeburringEXPO ist die einzige Fachmesse, die sich ausschließlich auf Entgrattechnologien und Präzisionsoberflächen konzentriert. In diesen Themenbereichen bietet sie das wohl umfassendste Angebot. Abgerundet wird das Programm durch das dreitägige Fachforum mit simultan übersetzen (Deutsch <> Englisch) Vorträgen. Zur Website

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Mit freundlicher Unterstützung durch ATL Luhden GmbH und BENSELER Entgratungen GmbH