DE3307894A1

DE3307894A1 - Schleuderstrahlvorrichtung zum aetzen von metalloberflaechen

Info

Publication number: DE3307894A1
Application number: DE19833307894
Authority: DE
Inventors: James H. 21740 Hagerstown Carpenter jun., Md.
Original assignee: Kennecott Corp
Current assignee: Kennecott Corp
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1983-09-22
Also published as: GB2163982A; ZA829118B; JPS58164787A; GB2119681B; GB2119681A; BR8301113A; KR840003056A; AU1123083A; GB8512076D0; FR2522992A1; IT8347685A0; GB8305125D0

Description

330789Λ

KENNECOTT CORPORATION

Stamford, Connecticut (V. St. A.)

Schleuderstrahlvorrichtung

zum Ätzen von Metalloberflächen

Die Erfindung betrifft eine Schleuderstrahlvorrichtung zum Ätzen von Metalloberflächen, insbesondere der Oberflächen von lithographischen Blechen, mit sehr feinem, leichtem Strahlmittel zur Erzeugung einer feinen, gleichmäßigen Ätzung.

Bleche für den Lithographiedruck müssen fein texturierte, gleichmäßig geätzte Oberflächen haben. Bevorzugte Werkstoffe in der Lithographie sind Aluminium und seine Legierungen, doch können auch andere Werkstoffe verwendet werden. Das Ätzen der Oberfläche lithographischer Bleche wird normalerweise mit Hilfe chemischer Ätzverfahren vorgenommen; dabei werden Chemikalien auf die zu ätzende Oberfläche aufgetragen, die Teile der blanken Metalloberfläche auflösen und so zahlreiche gleichmäßige Oberflächenvertiefungen erzeugen, die dem Blech eine feinkörnige, satinähnliche Oberflächenbeschaffenheit erteilen.

Chemische Ätzverfahren vermögen zwar sehr gleichmäßige, brauchbare Oberflächengüten zu erzeugen, sind aber verhältnismäßig kostspielig. Darüber hinaus enthalten die verbrauchten Chemikalien gefährliche Substanzen, deren Beseitigung mit Umweltschutzproblernen verbunden ist. Im Hinblick auf diese Nachteile sucht die Industrie seit langem nach einer weniger kostspieligen, umweltfreundlichen Methode zum gleichmäßigen Ätzen der Oberfläche lithographischer Bleche.

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Die für die Ltihographie erforderliche Oberflächenbeschaffenheit ist ganz verschieden von der Oberflächengüte, die normalerweise beim Abstrahlen von Oberflächen erhalten wird. Damit eine geätzte Oberfläche für lithographische Zwecke brauchbar ist, muß sie sehr glatt sein, in der Regel etwa so glatt wie Oberflächen, die beim Honen, Kaltwalzen, . Tiefziehen oder Feinschleifen erhalten werden. In manchen Fällen muß die Oberfläche so glatt wie eine solche sein, die beim Bohren oder Fräsen erhalten wird. Darüber hinaus muß das Profil der geätzten Oberfläche einem Wert entsprechen, der in der Technik mit der Ätznummer "AA" bezeichnet wird, wobei über der gesamten geätzten Fläche nur eine Toleranz von 3 AA zulässig ist. In der Regel wird eine AA-Nummer im Bereich von 17 bis 40 AA gefordert.

Mit Hilfe von Schleuderstrahlverfahren konnte bisher eine für lithographische Zwecke geeignete geätzte Oberfläche nicht erhalten werden. Die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der geätzten Oberflächen lithographischer Bleche sind weit höher, als sie mit bekannten Schleuderstrahlverfahren erfüllt werden können,

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Schleuderstrahlyorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der einer Metalloberfläche eine gleichmäßig feine Ätzbeschaffenheit erteilt werden kann, die für lithographische und ähnliche Zwecke geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Wie daraus ersichtlich, ist ein bekanntes Schleuderrad mit einer speziell geformten Ummantelung ausgerüstet, die das Strahlmittel von dem Schleuderrad auf ein Blech lenkt, das auf einem Vorschubweg weiterbewegt wird. Als Strahlmittel wird ein im Handel erhältlicher sehr feiner Mineralsand verwendet. Mit dem speziell ummantelten Schleuderrad kann eine außerordentlich gleichmäßige Oberflächenatzung in einer Güte von etwa 40 AA auf einem bewegten Blech oder Band mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit von etwa 2,1 m/min erreicht werden.

Beim Arbeiten mit außerordentlichen feinem und sehr leichtem Strahlmittel, wie dies bei der Herstellung feinkörniger geätzter Oberflächen für lithographische Zwecke erforderlich ist, trat ein Problem in Form einer ungleichmäßigen Förderung des Strahlmittels auf, das bisher beim Abstrahlen mit gröberem Schrot oder Kies noch nicht beobachtet worden war. Bei der Verwendung von sehr feinkörnigem, leichtem Strahlmittel wurden auf der geätzten Oberfläche Ungleichmäßigkeiten festgestellt, die das Aussehen langer, schattenartiger Streifen hatten. Diese schattenförmigen Ungleichmäßigkeiten können zwar für das menschliche Auge kaum wahrnehmbar sein, machen aber die geätzte Oberfläche für die Lithographie völlig unbrauchbar. Die Streifen erstrecken sich über die Oberfläche im wesentlichen in einer Richtung rechtwinklig zur Vorschubrichtung des Werkstücks.

Durch sorgfältige Untersuchungen wurde festgestellt, daß durch eine Ummantelung des Schleuderrades von bestimmter Form, die in einem gewissen Abstand von dem Werkstück angeordnet ist, die natürliche Tendenz des Schleuderrades, feinkörniges, leichtes Strahlmittel in einem pulsierenden, ungleichmäßigen Strom zu fördern, beseitigt werden kann. Es scheint, daß das pulsierende Auftragsbild beim Schleuderstrahlen mit einem sehr feinkörnigen, leichten Strahlmittel und einem herkömmlichen Schleuderrad durch einen Vorgang zustandekommt, der der "Schwebungsfrequenz"-Erscheinung bei Radialventilatoren ähnlich ist. Da ein Schleuderrad als als eine modifiziertes Form eines Radialventilators angesehen werden kann, hat die bei Radialventilatoren auftretende Schwebungsfrequenz-Erscheinung zweifellos ein entsprechendes Gegenstück bei Schleuderradvorrichtungen.

Bei Radialventilatoren ist die Sch«rebungsfrequenz eine Frequenz, mit der Luftstrahlen stoßweise oder pulsierend aus dem Ventilator ausströmen. Es ist bekannt, daß Schwebungsfrequenz-Erscheinungen vorkommen können, wenn an einem Radialventilator ein Kanalteil von verhältnismäßig großem Querschnitt mit einem Kanalteil von verhältnismäßig kleinem Querschnitt verbunden ist. Es scheint, daß bei einer Schleuderradvorrichtung das Radgehäuse im wesentlichen einem Kanalteil mit kleinem Quer-

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schnitt und die Kammer, in die das Strahlmittel geschleudert wird, im wesentlichen einem Kanalteil mit großem Querschnitt entspricht. Wenn diese Theorie richtig ist, bietet sie eine Erklärung dafür, daß beim Schleudern eines sehr feinen, leichten Strahlmittels mit einem Schleuderrad ein ungleichmäßiger, pulsierender Strahlmittelaustritt vorkommt, denn der Luftstrom, der das Strahlmittel enthält, dürfte sich zweifellos wie ein Luftstrom verhalten, der keine Teilchen enthält.

Mit anderen Worten, wenn diese Theorie richtig ist, bietet sie eine Erklärung dafür, daß die mit einem feinkörnigen, leichten Strahlmittel aus einer herkömmlichen Schleuderradvorrichtung abgestrahlte Werkstückoberfläche Streifen aufweist. Die Streifen rühren von einem Vorgang ähnlich der Schwebungsfrequenz-Erscheinung her und sind das Ergebnis eines pulsierenden Strahlmittelstromes, mit dem sich ein gleichmäßiges Abstrahlen der Oberfläche nicht erreichen läßt. Leider ergibt sich aus dieser theoretischen Erklärung keine Anregung für die Lösung des Problems, die Streifenbildung zu vermeiden.·

Nach bekannter Lehre sollen sich bei Radialventilatoren Schwebungsfrequenz-Pulsationen durch eine Drosselklappe auf der Einströmseite des Ventilators verhindern lassen. Eine entsprechende Drosselung auf der Einströmseite des Schleuderrades brachte jedoch keinen Erfolg. Von Radialventilatoren ist ferner bekannt, daß auch eine Drosselung auf der Ausströmseite dazu beitragen kann, Schwebungsfrequenz-Problerne zu beseitigen, doch Ventilatoren werden nicht zur Erzeugung eines gleichmäßigen Auftragsbildes von einem Strahlmittel benutzt, so daß die Informationen aus dem Gebiet der Radialventilator-Technik keine Anregung für die Lösung des hier bestehenden Problems bieten konnten.

Erfindungsgemäß wird nun eine Lösung vorgeschlagen, bei der eine speziell geformte Ummantelung mit dem Gehäuse eines herkömmlichen Schleuderrades verbunden ist. Diese Ummantelung ändert die Strömung des durchtretenden Strahlmittels und verhindert Pulsationen, die sonst beim Schleudern eines feinen, leichten Strahlmittels mit einem herkömmlichen · Schleuderrad unvermeidlich auftreten. Die Ummantelung gemäß der Erfin-

dung weist gegenüberliegende .Seitenwände auf, die zueinander geneigt sind und die Breite des Strahlmittel-Austrittsweges leicht trichterförmig einengen, wodurch der Strahlmittelstrom sich selbst so beeinflußt, daß Strömungspulsationen gedämpft und ausgeglichen werden. 5

Zu der Erfindung gehört auch die Feststellung, daß die Ausströmöffnung der Ummantelung in ausreichendem Abstand von der zu ätzenden Werkstückoberfläche entfernt sein muß, um zu verhindern, daß durch eine Rückprallströmung Luft zurück in die Ummantelung gerät und deren einwandfreie Arbeitsweise stört. Für verschiedene Schleuderrad-Parameter sind unterschiedliche Mindestabstände zwischen Ummantelung und Werkstück erforderlich. Beispielsweise ergibt ein Schleuderrad von 356 mm Durchmesser, das mit einer Geschwindigkeit von 1250 U/min umläuft, bei einem Abstand der Austrittsöffnung der Ummantelung von 406 mm zur Werk-Stückoberfläche eine fehlerfreie Ätzfläche. Dagegen ergibt ein Schleuderrad von 495 mm Durchmesser, das mit einer Geschwindigkeit von 900 U/min umläuft, zwar die gleiche Strahlmittelgeschwindigkeit, erzeugt aber einen nahezu doppelt so großen Luftstrom wie das erstgenannte Schleuderrad, so daß die Ausströmöffnung der Ummantelung bei diesem größeren Schleuderrad weiter von dem Werkstück entfernt angeordnet werden muß, um zu verhindern, daß Luft zwischen Ummantelung und Werkstück "eingeschlossen" wird, die in die Ummantelung zurückströmen und dessen pulsationsdämpfende Wirkung beeinträchtigen könnte.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Vorderansicht einer Schleudervorrichtung gemäß der Erfindung, in der Teile der Vorrichtung weggebrochen sind; 30

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der Vorrichtung;

Fig. 3: eine Vorderansicht in vergrößertem Maßstab eines Bauteils der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schleuderrad

vorrichtung;

Fig. 4: eine Ansicht der Ummantelungsstruktur des in Figur 3

dargestellten Bauteils längs einer durch die Linie 4—A in Figur 3 angedeuteten Schnittebene in vergrößertem Maßstab, wobei Teile der Ummantelung weggebrochen sind; und

Fig. 5: eine Schnittansicht längs der durch die Linie 5—5 in Figur 4 angedeuteten Ebene in vergrößertem Maßstab.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Schleuderstrahlvorrichtung 10 zum Ätzstrahlen der gegenüberliegenden Flächen eines wandernden Metallbandes dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Verkleidung 12 aus vier aufrechten Wänden 14, 16, 18, 20, die eine Behandlungsmmer 22 bilden. Die Behändlungskammer 22 umgibt Teile eines vertikal ausgerichteten Vorschubweges, der durch die Pfeile 24 angedeutet ist. Längs des Vorschubweges 24 wird ein Metallband oder langes Blech 30 nach oben bewegt. Rollensätze 26 oder andere Positioniermittel halten die Metallbahn 30 bei ihrer Weiterbewegung auf dem Vorschubweg 24. Das Metall besteht in der Regel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, kann aber auch aus einem anderen Metall bestehen, das nach richtigem ätzen in der Lithographie verwendet werden kann. Die Metallbahn ist in der Regel etwa 1250 mm breit.

Der Vorschubweg 24 erstreckt sich im wesentlichen durch die Mitte der durch die Verkleidung 12 gebildeten Kammer 22. Die Metallbahn 30 hat zwei gegenüberliegende Oberflächen 32, 34 und gegenüberliegende Kantenflächen 36, 38. Die gegenüberliegenden Ober- oder Seitenflächen 32, 34 der Metallbahn 30 verlaufen parallel zu den senkrechten Wänden 14, 16 der Verkleidung 12. Die gegenüberliegenden Kantenflächen 36, 38 der Metallbahn 30 verlaufen parallel zu den senkrechten Wänden 18, 20 der Verkleidung 12.

In der Verkleidung 12 sind acht Schleuderradgruppen 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 und 67 untergebracht. Die Schleuderradgruppen 60-63 sind auf der linken Seite der Metallbahn 30 (in Fig. 1) angeordnet und schleudern

-ΙΟΙ Strahlmittel längs der Bahnen 70 auf die Oberfläche 32. In der gleichen Weise sind die Schleuderradgruppen 64—67 auf der rechten Seite der Merallbahn 30 (in Fig. 1) angeordnet und schleudern Strahlmittel längs der Bahnen 72 auf die Metalloberfläche 34.
5

Die Schleuderradgruppen 60—67 sind in der Verkleidung 12 versetzt angeordnet, so daß die aus den Schleuderstrahlgruppen 60-67 austretenden Strahlmittelströme 70, 72 auf der Metallbahn 30 derart zusammenwirken, daß die gegenüberliegenden Flächen 32, 34 einer gründlichen Ätzbearbeitung ausgesetzt werden. Die Schleuderstrahlgruppen 60—67 sind paarweise so zusammengefaßt, daß 1. die Gruppen 60, 61 mit dem Strahlmittelstrom 70 einmal die gesamte Breite der Blechoberfläche 32 abdecken; 2. die Gruppen 62, 63 mit dem Strahlmittelstrom 70 ein anderes Mal die gesamte Breite der Blechoberfläche 32 abdecken; 3. die Gruppen 64,65 mit dem Strahlmittelstrahl 72 einmal die gesamte Breite der Blechoberfläche 34 abdecken; und 4. die Gruppen 66, 67 mit dem Strahlmittelstrahl 72 ein anderes Mal die gesamte Breite der Blechoberfläche 34 abdecken.

Die versetzte Anordnung der Schleuderradgruppen 60—67 ist so getroffen, daß der aus einer Gruppe austretende Strahlmittelstrom nicht den Strahlmittelstrom anderer Gruppen stört. Darüber hinaus sind, wie etwas schematisch aus Figur 2 ersichtlich, zwischen den Gruppen, die verhältnismäßig nahe beeinander angeordnet sind, Trennplatte 80 vorgesehen, die dafür sorgen, daß der aus einer Schleuderradgruppe austretende Strahlmittelstrom nicht den Strahlmittelstrom einer anderen Gruppe stört.

Strahlmittel wird den Gruppen 60—67 durch ein 8nicht dargestelltes) Leitungssystem zugeführt, an das jede Gruppe mit einem Zulaufstutzen 82 angeschlossen ist. Das abgeschleuderte Strahlmittel 70, 72 wird nach dem Aufprall auf die Metallbahn 30 in der Verkleidung 12 mit Hilfe bekannter (nicht dargestellter) Vorrichtungen gesammelt, so daß es zurückgeführt und wieder verwendet werden kann. In der US-Patentschrift 3 731 432 wird ein geeignetes System zum Zuführen und Sammeln von Strahlmittel beschrieben.

Die Schleuderradgruppen 60-67 werden in der Verkleidung 12 durch (nicht dargestellte) Halterungen gehalten, die die Gruppen so anordnen und
orientieren, daß sie das Strahlmittel 70, 72, wie dargestellt und beschrieben, abschleudern. Sie bestehen aus bekannten Schleuderradeinhexten, wie sie in der US-Patentschrift 3 290 827 beschrieben sind, und weisen darüber hinaus Ummantelungen 100 auf, die den von den Schleuderrädern erzeugten Strahlmittelstrom beeinflussen, Pulsationen dämpfen
und dadurch den Schleuderradgruppen 60—67 ermöglichen, das Strahlmittel gleichmäßig auf die gegenüberliegenden Oberflächen 32, 34 der Metallbahn 30 aufzutragen.

In Figur 3 sind Einzelheiten der Schleuderradgruppe 60 und ihrer Ummantelung 100 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Baugruppe 60 weist ein Motorgehäuse 90 und ein Schleuderradgehäuse 92 auf. Die Ummantelung 100 wirkt mit dem Gehäuse 92 zusammen und umschließt ein (nicht dargestelltes) Schleuderrad, das das Strahlmittel längs einer Austrittsbahn abschleudert, deren Mitte eine Ebene ist, die in den Figuren 3 und 5
mit 94 bezeichnet ist. Die Ummantelung 100 hat gemäß der Erfindung eine solche Form, daß sie den Strahlmittelstrom 70 trichterförmig derart

auf die Metallbahn 30 lenkt, daß das Strahlmittel 70 gleichmäßig und

pulsationsfrei auf die Oberfläche 32 der Metallbahn 30 aufgetragen wird.

Wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich, weist die Ummantelung 100
zwei parallel mit Abstand zueinander angeordnete Seitenplatten 102, 104 auf, die die gegenüberliegenden Seitenwände einer Kammer 106 bilden,

in der ein Teil eines mit Flügeln bestückten Schleuderrades (nicht dargestellt) bekannter Form untergebracht ist. Nach unten gerichtete Teile 112, 114 der Seitenwandplatten 102, 104 sind nach einwärts zur Ebene 94 geneigt. Der Plattenteil 112 ist nach einwärts zur Ebene 94 unter einem Winkel "A" von etwa 22° geneigt. Der Plattenteil 114 ist nach einwärts zur Ebene 94 unter einem Winkel "B" von etwa 30° geneigt. An den unteren Enden der Plattenteile 112, 114 sind nach innen gerichtete Flanschen 122, 124 angeformt. Diese Flanschen 122, 124 haben Innenecken
132, 134, die sich 1. parallel zueinander, 2. parallel zur Ebene 94 erstrecken und 3. mit gleichem Abstand von der Ebene 94 auf beiden Seiten dieser Ebene angeordnet sind.

Die Ummantelung weist ferner zwei Endwandplatten 108, 110 auf, die die Endteile der Kammer 106 bilden. Die Endwandplatten 108, 110 erstrecken sich zwischen den Seitenwandplatten 102, 104, sind mit diesen verbunden und bilden mit diesen einen geschlossenen Kanal zum Lenken des Strahlmittels auf die Metallbahn 30.

Die Innenflächen der Plattenteile und der Endwandplatten 108, 110 sind zweckmäßigerweise mit einer auswechselbaren verschleißfesten Auskleidung versehen. Bei der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Vorrichtung besteht die Auskleidung aus Verschleißplatten 152, 154, die durch Schrauben 156 an den Wandteilen 112, 114 angebracht sind, und aus Verschleißplatten 158, 160, die durch Schrauben 162 an den Endwänden 108, 110 befestigt sind.

Die Verschleißplatten 152, 154 haben Kanten 172, 174, die gegenüberliegende Kanten einer allgemein mit 200 bezeichneten Austrittsöffnung bilden. Die Austrittsöffnung 200 erstreckt sich im wesentlichen in einer Ebene, die in Figur 5 mit 96 bezeichnet ist; sie erstreckt sich rechtwinklig zur Ebene 94.

Die Verschleißplatten 158, 160 haben Kanten 178, von denen eine in Figur 5 dargestellt ist; sie bilden gegenüberliegende Enden der Austrittsöffnung 200. Falls keine Verschleißplatten zum Auskleiden der Innenflächen der Wände und Wandteile 108, 110, 112, 114 verwendet werden, bilden diese Wände und Wandteile die Seiten und Enden der Austrittsöffnung 200.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Feststellung, daß zwischen der Austrittsöffnung 200 und der Werkstückoberfläche 32 ein Mindestabstand eingehalten werden muß, damit die Ummanteltung 100 ihre Funktion einwandfrei erfüllt. Dieser Mindestabstand für einen gegebenen Satz von Systemparametern (d.h. Größe und Drehzahl des Schleuderrades, Winkel der Schleuderradebene 94 gegenüber der Ebene der Werkstückoberfläche 32 usw.) wird am besten experimentell bestimmt. Falls die Austrittsöffnung 200 zu nahe an der Werkstückoberfläche 32 angeordnet wird, wird an-

scheinend Luft zwischen der Werkstückoberfläche 32 und der Ummantelung 100 "eingeschlossen" und kann in die Ummantelung 100 zurückströmen, wodurch deren normale Funktion beim Ausgleich von Pulsationen des Strahlmittelstromes gestört werden kann. Wenn die Austrittsöffnung zu nahe· an der Oberfläche des bewegten Werkstücks angeordnet wird, werden auf der geätzten Oberfläche 32 schattenartige Streifen und andere Ungleichmäßigkeiten sichtbar. Der größte Abstand zwischen der Austrittsöffnung 200 und der Oberfläche 32 wird anscheinend nicht durch einen ungleichmäßigen Strahlmittelauftrag, sondern wohl hauptsächlich dadurch begrenzt, daß der Strahlmittelimpuls nicht mehr ausreicht, um das Strahlmittel mit der Werkstückoberfläche 32 in die richtige Berührung zu bringen. Kurz, solange der erforderliche Mindestabstand eingehalten wird, kann die Öffnung 200 in jedem vernünftigen Abstand von der Werkstückoberfläche 32 angeordnet xtferden.

Im Betrieb wird ein sehr feinkörniges, im Handel erhältliches Strahlmittel in bekannter Weise den Schleuderradgruppen 60-67 zugeführt und jede Gruppe in bekannter Weise so betrieben, daß das Strahlmittel längs einer Bahn abgeschleudert wird, die um eine Ebene, wie die Ebene 94, zentriert ist. Die Ummantelung 100 lenkt das Strahlmittel auf die bewegte Metallbahn 30 und engt die Breite des Strahlmittelstromes ein, wenn das Strahlmittel zwischen den zueinander geneigten Plattenteilen 1.12, 114 hindurchströmt. Bei dieser trichterartigen Einengung der Strömung beeinflußt der Strahlmittelstrom sich selbst, daß Strömungspulsationen, wie sie beim Abschleudern eines sehr feinen, leichten Strahlmittels mit einem herkömmlichen Schleuderrad vorkommen, ausgeglichen werden. Diese Dämpfungswirkung gewährleistet, daß ein gleichmäßiger, nicht pulsierender Strahlmittelstrom auf die Oberflächen der Metallbahn aufgetragen wird, wodurch auf diesen Oberflächen eine außerordentlich gleichmäßige, feinkörnige Abtragungswirkung ausgeübt wird.

Bei einem Versuch wurde jede Schleuderradgruppe 60—67 mit einem gebräuchlichen Schleuderrad von 356 mm Durchmesser ausgerüstet, das mit einer Drehzahl von etwa 1600 U/min betrieben wurde und etwa 14 060 kg/h Strahlmittel mit einer Schüttdichte von etwa 2,95 kg/dm³ abschleuderte.

Andere Schleuderraddrehzahlen im Bereich von 900 bis 2000 U/min wurden ebenfalls versucht und erwiesen sich als brauchbar. Die zu ätzende Metallbahn 30 war 1270 mm breit und wurde mit einer Geschwindigkeit von 21 m/min längs des Vorschubweges 24 bewegt. Das Strahlmittel war Zirkonsand bestand zu 17% aus Teilchen der Korngröße 0,15 mm, 59% aus Teilchen der Korngröße 0,11 mm, 21% aus Teilchen der Korngröße 0,074 mm und 3% aus kleineren Teilchen. Die Schleuderradgruppe 60-67 waren gegenüber dem Vorschubweg so geneigt angeordnet, daß die jeweiligen Ebenen 94 den Vorschubweg unter einem Winkel von etwa 30° schnitten. Es wurde jedoch festgestellt, daß Winkel zwischen 15° und 31,5° gleich gute Ergebnisse brachten. Winkel außerhalb dieses Bereichs wurden nicht geprüft. Der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 200 und den zu ätzenden Werkstückoberflächen — in Figur 5 die Abmessung "C" — betrug etwa 406 mm, doch wurde festgestellt, daß gleich gute Ergebnisse erhalten wurden, wenn der Abstand auf 559 mm vergrößert wurde. Bei einem Abstand von weniger als 400 mm setzte Streifenbildung ein. Mit diesen Parametern wurde eine gleichmäßig geätzte Oberfläche von etwa der Güte 40 AA erhalten — fortlaufend und gleichbleibend. Es wurden keinerlei Ungleichmßigkeiten und keine Streifenbildung beobachtet.

Claims

COHATJSZ & FLORACK

PATENTANWALTSBÜRO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1

Telefon: (0211) 68 33 46 Telex: 0858 6513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ · Dipl.-Ing. D. H. WERNER

04-03.1983

Ansprüche

i1.JSchleuderstrahlvorrichtung zum Ätzen von Metalloberflächen, bestehend aus Bauteilen, die eine Behändlungskammer bilden, Einrichtungen zum Positionieren eines Werkstücks in der Behändlungskammer und mindestens einem Schleuderrad zum Schleudern eines Strahlmittels längs einer Austrittsbahn, gekennzeichnet durch eine Ummantelung (100), die sich entlang der Austrittsbahn des Strahlmittels (70, 72) erstreckt, das Strahlmittel von dem Schleuderrad auf das Werkstück (30) lenkt, das Strahlmittel (70, 72) in der Behandlungskammer (22) an einer Stelle austreten läßt, die von dem Werkstück (30) einen Abstand (C) hat, und die zur Erzeugung eines gleichmäßigen, nicht pulsierenden Strahlmittelstroms aus

a) ersten und zweiten Seitenwandteilen (112, 114), die sich überstehend, aber nicht parallel zu beiden Seiten der Austrittsbahn erstrecken, und

b) einer ersten und zweiten Endwand (108, 110), die mit den Seitenwandteilen (112, 114) verbunden sind und mit diesen zusammen einen geschlossenen Kanal bilden, der an einem Ende zur Aufnahme des von dem Schleuderrad abgeschleuderten Strahlmittels offen ist und am anderen Ende eine Austrittsöffnung (200) zum Ausschleudern des Strahlmittels (70, 72) auf das Werkstück (30) aufweist, besteht, wobei

c) die ersten und zweiten Seitenwatidteile (112, 114) zueinander geneigt sind, um die Breite des Strahlmittelstroms bei seinem Durchgang durch den Kanal zwischen den beiden Seitenwandteilen (112, 114) in einer Dimension einzuengen, und

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d) die ersten und zweiten Seitenwandteile (112, 114) gegenüberliegende Kanten (178) aufweisen, die sich mit Abstand parallel zu beiden Seiten der Austrittsöffnung (200) erstrecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Innenflächen der Seitenwandteile (112, 114) mit einer auswechselbaren verschleißfesten Auskleidung (152, 154) versehen sind, die mindestens Teile der Innenflächen abdecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die einander zugewandten Innenflächen der ersten und zweiten Endwand (108, 110) mit einer auswechselbaren verschleißfesten Auskleidung (158, 160). versehen sind, die mindestens Teile der Innenflächen abdeckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, -dadurch gekennzeichnet , daß die auswechselbare verschleißfeste Auskleidung aus Verschleißplatten (152, 154; 158, 160) besteht, die an den Innenflächen der Seitenwandteile (112, 114) bzw. der Endwände (108, 110) angeschraubt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Austrittsbahn des von dem Schleuderrad abgeschleuderten Strahlmittels (70, 72) einen langgestreckten Querschnitt hat und sich längs einer ersten Ebene (94) erstreckt; daß ferner die Austrittsöffnung (200) eine langgestreckte Form hat und die gegenüberliegenden Seiten der Austrittsöffnung (200) sich im wesentlichen parallel zu der ersten Ebene (94) erstrecken und zu beiden Seiten dieser Ebene angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenwandteile (112, 114) und die beiden Endwände (108, 110) so geformt sind, daß die Austrittsöffnung (200) sich in einer zweiten Ebene (96) erstreckt, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene (94) verläuft.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Seitenwandteile (112, 114) zur ersten Ebene (94) hin geneigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Seitenwandteile (112, 114) zur ersten Ebene (94) unter einem Winkel von etwa 22 bis 30° geneigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Seitenwandteil (112) um einen ersten Winkel (A) und der zweite Seitenwandteil (114) um einen zweiten Winkel (B) zur ersten Ebene (94) hin geneigt und die beiden Winkel (A, B) ungleich sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des ersten Winkels (A) etwa 22° und die Größe des zweiten Winkels (B) etwa 30° beträgt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die gegenüberliegenden Seiten der Austrittsöffnung (200) in etwa gleichem Abstand von der Mitte (94) der Austrittsbahn des Strahlmittels (70, 72) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß in der Behandlungskammer (22) mehrere Schleuderradgruppen (60—67) zur Bearbeitung von jeweils mindestens einem Teil der gegenüberliegenden Flächen (32, 34) eines Bleches oder Metallbandes (30) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Strahlmittel-Austrittsbahnen zweier Schleuderradgruppen (64, 65; 66, 67) Trennplatten (80) zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der Strahlmittelströme angeordnet sind.