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Innovative Lösungen fürs Strahlen von Gussprodukten

Innovative Lösungen fürs Strahlen von Gussprodukten

Thema des Monats - April 2015

Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Die RHBE 27/32-F wurde auf die besonderen Anforderungen beim Entkernen ausgelegt. Dies beinhaltet auch die Strahlmittelaufbereitung mit Doppel-Magnetseparator und das mit Spezialpatronen ausgestattete Filtersystem. Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Die Strahltechnik zählt in der Gießereibranche zu den unverzichtbaren Verfahren, um erforderliche Oberflächen- beziehungsweise Produkteigenschaften herzustellen. Dabei erweitern neue Entwicklungen für automatisiertes Strahlen das Einsatzspektrum und ermöglichen eine deutlich wirtschaftlichere und qualitativ hochwertigere Bearbeitung von Gussprodukten.

Mehr Effizienz für die Oberflächenbearbeitung

Geht es um Bearbeitung und Oberflächenfinish von Gussteilen für die Automobilindustrie, sind die Anforderungen an Qualität, Wirtschaftlichkeit und Durchsatz extrem hoch. So waren dann auch die Vorgaben eines süddeutschen Automobilherstellers bei der Auswahl eines Strahlsystems für das Restentsanden und Oberflächenfinish von Zylinderköpfen an verschiedene Strahlanlagenhersteller. Gefertigt werden die 510 x 320 x 150mm (L x B x H) großen und 18,8 kg schweren Werkstücke im Schwerkraft-Kokillenguss.

Rösler entwickelte ein den Kundenanforderungen entsprechendes Anlagenkonzept auf Basis des Roboblasters – einer für unterschiedliche strahltechnische Bearbeitungsverfahren vom Entgraten, Entsanden bis zum Verdichtungsstrahlen (Kugelstrahlen) einsetzbaren Kombination aus Strahlanlage und 6-Achs-Roboter.

Mitentscheidend beim Zuschlag für dieses System RROB 800/750-4 waren auch die guten Erfahrungen des Autobauers mit einem bereits eingesetzten Roboblaster-Strahlsystem aus Untermerzbach und die Einhaltung der vorgegebenen Werkstückdurchsatzmenge.

 
 
Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Die Pumpenteile werden einzeln oder als Charge gestrahlt. Die maximalen Teileabmessungen betragen 2,5 x 3,0 m (B x H), die Hakenlast liegt bei 5 Tonnen. Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Strahlen im 16-Sekundentakt

Bei dieser Lösung beschickt ein Roboter abwechselnd zwei Strahlanlagen. Diese Vorgehensweise ermöglicht die geforderte redundante Auslegung des Strahlprozesses und verhindert, dass es beim Ausfall einer Anlage zum Produktionsstillstand kommt. Die vorgegebene, enge Taktzeit von nur 16 Sekunden pro Werkstück realisierte der Anlagenbauer mit einem Doppelgreifer, durch den der Roboter jeweils zwei Werkstücke gleichzeitig aufnehmen kann.

Die Zuführung der Zylinderköpfe zur Roboterzelle erfolgt über eine Rollenbahn mit Seitentransfereinheit. Von einem Ausrichtsystem werden die Zylinderköpfe positionsgenau auf die Übernahme durch den Robotergreifer vorbereitet. In der Strahlanlage positioniert der Duplexgreifer die Zylinderköpfe an teilespezifisch gestalteten Werkstückaufnahmen und fährt wieder aus der Strahlkammer.

Nach dem Schließen der Kammertür geben die Turbinen-Schotts den Strahlmittelzufluss frei, gleichzeitig werden die Gussteile über die Werkstückaufnahmen in Rotation versetzt. Diese kontinuierliche Lageveränderung gewährleistet, dass die Zylinderköpfe allseitig, gleichmäßig und ohne Schatteneffekte gestrahlt werden.

Als Strahlmittel kommt Edelstahl in einer Korngröße von 0,5 bis 0,8 mm zum Einsatz. Nach der vorgegebenen Strahlzeit verschließen die Schotts wieder die Turbinen, während sich die Werkstückaufnahmen bis zum vollständigen Öffnen der Strahlkammer weiter drehen. Dies bewirkt, dass die Werkstücke noch im Strahlraum vorentleert werden.

Ausgestattet ist jede Strahlanlage mit insgesamt vier Hochleistungs-Turbinen vom Typ Hurricane H42 mit 420 mm Durchmesser und einer Antriebsleistung von jeweils 15kW. Die optimale Platzierung und erforderlichen Neigungswinkel der Turbinen ermittelte Rösler in der Konstruktionsphase durch 3D-Simulationen des Strahlprozesses.

Um der starken Beanspruchung durch die hohe Strahlintensität vorzubeugen, sind die Anlagengehäuse und Werkstückaufnahmen aus extrem verschleißfestem Manganstahl ausgeführt. Zusätzlich sind die Arbeitskammern mit 12mm starken, spaltfrei verlegten Manganstahlplatten ausgekleidet.

 
 
Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Der optimierte Verschleißschutz der aus 10 mm Manganstahl gefertigten Strahlkammer besteht im direkten Strahlbereich aus auswechselbaren 25 mm starken Hartguss-Platten, seitlich befinden sich 10 mm starke Manganstahlplatten. Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Herausforderung Strahlmittelentleerung

Hohe Anforderungen galt es aber nicht nur hinsichtlich Taktzeit und Präzision zu erfüllen, sondern auch beim Restsand-/Strahlmittelgehalt.

Die Vorgabe von lediglich 0,5 Gramm pro Werkstück machte hier ebenfalls eine sehr ausgeklügelte Lösung erforderlich: nach dem Strahlen übergibt der Roboter die Zylinderköpfe paarweise in eine - mit einem Rhönrad vergleichbar gestaltete - Entleereinheit.

Die Werkstücke bewegen sich in einer exakt festgelegten Bahn, wobei sie in definierte Richtungen gedreht werden. Über einen Unwuchtmotor am Drehgestell werden hier Vibrationen in das Werkstück geleitet, so dass das Strahlmittel auch aus schwer zugänglichen Stellen des Wasserraumes gerüttelt wird.

 
 
Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Durch ihr Y-Design lassen sich die Wurfschaufeln der neuen universell einsetzbaren Gamma® 400 G von zwei Seiten nutzen und bieten damit eine im Vergleich zu herkömmlichen Strahlturbinen doppelte Standzeit. Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Effiziente Strahlmittelreinigung mit Doppelkaskadenwindsichtung

Der eher geringe Restsandgehalt er möglicht es bei dieser Anlage, auf einen Magnetseperator zu verzichten und die Strahlmittelaufbereitung über eine kostengünstigere Doppelkaskadenwindsichtung durchzuführen. Sie gewährleistet, dass sowohl der geforderte Restschmutzwert von <0,1 Volumen% im Strahlmittelfluss als auch die Vorgabe hinsichtlich des Strahlmittelaustrags bei der Aufbereitung von <1% eingehalten werden.

Hohe Wirtschaftlichkeit beweist das Roboblaster-Strahlsystem auch hinsichtlich des erforderlichen Platzbedarfs: es wurde auf einer Fläche von nur 10,40 x 8,60 m untergebracht und ist komplett in eine Schalldämmkabine eingeschlossen.

Um während des 3-Schichtbetriebs Wartungsarbeiten an den Strahlanlagen vornehmen zu können, ist der Arbeitsbereich des Roboters zusätzlich mit einem Schutzgitter abgegrenzt. Aufgestellt wurde das Gesamtkonzept im ersten Stock der Gießerei des Autobauers und war dabei sogar derart flexibel, dass es im Lastenfahrstuhl (6m x 4m x 3m) transportiert werden konnte.

 
 

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INFOBOX

Logo © Rösler Oberflächentechnik GmbH


Die Rösler Oberflächentechnik GmbH ist als Komplettanbieter internationaler Marktführer bei der Herstellung von Gleitschliff- und Strahlanlagen, Lackier- und Konservierungssystemen, sowie Verfahrensmitteln und Technologie für die rationelle Oberflächenbearbeitung (Entgraten, Entzundern, Entsanden, Polieren, Schleifen...) von Metallen und anderen Werkstoffen.

Zur Rösler – Gruppe gehören neben den deutschen Werken in Untermerzbach/Memmelsdorf und Bad Staffelstein/Hausen Niederlassungen in Großbritannien, Frankreich, Italien, den Niederlanden, Belgien, Österreich, Schweiz, Spanien, Rumänien, Russland, Brasilien, Südafrika, Indien, China und den USA.


Photo © Rösler Oberflächentechnik GmbH

Die Wurfschaufeln können einfach und schnell nach dem Entfernen der Abdeckung gewechselt werden.

„Da die darstellbaren Vorteile dieser Turbine, im Vergleich zu Turbinen mit geraden Wurfschaufeln, immens sind, wird es in naher Zukunft auch eine Turbine in dieser Ausführung mit 300 mm Durchmesser geben“, so der Leiter der Rösler Entwicklungsabteilung, Jan Reinmann.