DE3413240A1

DE3413240A1 - Verfahren und einrichtung zum aufbringen einer zinkschicht auf teile aus guss oder stahl

Info

Publication number: DE3413240A1
Application number: DE19843413240
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5804 Herdecke Appelt; Rolf 5800 Hagen Mintert
Original assignee: MOEHL und SCHMETZ ANLAGENBAU G
Current assignee: MOEHL und SCHMETZ ANLAGENBAU G
Priority date: 1984-04-07
Filing date: 1984-04-07
Publication date: 1985-10-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer
dünnen Zinkschicht auf Teile aus Guß oder Stahl durch Eintauchen in eine Zinkschmelze, bei dem die metallisch blanken Teile aus einem Vorratsbunker einer Wiegeeinrichtung und hiernach der Behandlung zugeführt werden. Weiter betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Verfahren und ebenso Einrichtungen zum Verzinken von metalli schen Gegenständen sind bekannt, z.B. aus der DE-PS 21 00 332. Das zu behandelnde Gut wird bei den herkömmlichen Verfahren in der Regel mit Temperaturen um 1000 C in die Zinkschmelze eingetaucht. Infolge der relativ großen Temperaturdifferenz zwischen dem Gut und der Zinkschmelze ist die Zeitspanne bis zum Temperaturausgleich und dem Abkochen des Fluxfilmes auf dem Gut entsprechend hoch. Dies führt zwangsläufig zur Bildung einer unnötig starken Zinkschicht auf dem Gut. Insofern sind Verfahren dieser Art nicht besonders wirtschaftlich. Bei diesen Verfahren befindet sich das zu behandelnde Gut während des Verfahrensablaufs in mitgeführten perforierten Körben oder Behältern.
Diese Behälter erhöhen zum einen die zu bewegenden Massen und unterliegen zum anderen einem hohen Verschleiß, der auf den ständigen Temperaturwechsel, die Berührung mit dem flüssigen Zink und mechanische Beanspruchungen zurückzuführen ist.
Die Erfindung will diesen Nachteilen abhelfen, d.h. sie will das Verzinken von metallischen Teilen so verbessern, daß die aufgebrachte Zinkschicht so dünn wie möglich gehalten werden kann, aber dennoch an allen Stellen der zu behandelnden Teile eine gleichbleibende Stärke gewährleistet ist, und daß ferner für das Bewegen der zu behandelnden Teile mitbewegte Aufnahmebehälter weitgehend entfallen können.
Ausgehend von einem Verfahren in der eingangs genannten Art wird die erste Teilaufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu behandelnden Teile vor dem Eintauchen in die Zinkschmelze unter Schutzgas etwa auf die Temperatur der Zinkschmelze vorgewärmt werden.
Dies hat zunächst den bedeutenden Vorteil, daß die Verweildauer der Teile in der Zinkschmelze ausschließlich auf die technologisch bedingten Erfordernisse abgestellt werden kann. Hierdurch kann der Verbrauch an Zink erheblich verringert werden, wobei Einsparungen bis zu 50 % erreichbar sind. Die Zinkschichten, die bei den herkömmlichen Verfahren entstehen, sind nämlich unnötig dick. Für Schrauben größer als M10 beispielsweise liegen sie zwischen 70 und 100 um, obwohl nach DIN 267 nur Zinkdicken von 40 um erforderlich sind.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Volumen des Zinkbades kleiner sein kann, weil lediglich die Wand- und Badabstrahlverluste in Form von Energie zugeführt werden müssen. Mit diesem Verfahren läßt sich somit neben einer Einsparung an Rohstoffen auch eine Verringerung der aufzuwendenden Energie erzielen.
Bei den herkömmlichen Verfahren sind beim Eintauchen der Teile in die Zinkschmelze in der Regel erhebliche Rauchentwicklungen nicht vermeidbar, da sich auf den Oberflächen der Teile benetzende Flüssigkeiten befinden, die in der Zinkschmelze verbrennen. Solche Rauchentwicklungen treten beim Einbringen von unter Schutzgas vorgewärmten Teilen nicht auf. Auch eine unnötige Belastung der Umwelt ist somit vermeidbar. Eine zusätzliche Zinkbadabsaugung in Verbindung mit einer aufwendigen Gasreinigung, wie sie bei herkömmlichen Verfahren zur Vermeidung von vielfach eingesetzt wird, kann bei dem neuen Verfahren entfallen.
Da ferner die Teile in der Zinkschmelze nicht mehr abkochen" kann man auf aufwendige manuelle Rührvorgänge oder automatische Auf- und Abwärtsbewegungen der Charge innerhalb des Zinkbades verzichten.
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal werden die Teile vereinzelt vorgewärmt und vereinzelt der Zinkschmelze zugeführt. In der Zinkschmelze gelangen sie in einen perforierten Korb, mit dem sie der Zinkschmelze entnommen und anschließend einer Kippzentrifuge zugeführt werden, wobei der Korb lediglich zwischen der Aufnahmestellung in der Zinkschmelze und der Entleerungsstellung oberhalb der Kippzentrifuge bewegbar ist.
Da die zu behandelnden Teile mit Zinkbadtemperatur vereinzelt in die Zinkschmelze fallen, besteht nicht die Gefahr des Zusammenklebens. Auf diese Weise wird der Ausschuß auf ein Minimum reduziert.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt werden die Teile nach dem Zentrifugieren vereinzelt auf ein Förderband in einem Kühlbad aufgegeben. Dieses Förderband führt mit seinem Mittelabschnitt in einem schrägen Verlauf aus dem Kühlbad heraus. Hier werden die Teile gemäß einem weiteren Verfahrensmerkmal während ihrer Bewegung nach dem Verlassen des Kühlbades in einem Gasstrom getrocknet.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren, bei denen die zu behandelnden Teile während des Behandlungsvorganges in einzelnen Behältern in Umlauf sind, ist bei dem neuen Verfahren ein solcher Behältertransport nicht vorgesehen. Damit wird das Bewegen unnötiger Massen vermieden und zugleich die Entstehung von Kosten verhindert, die durch die Wartung der in Umlauf befindlichen Behälter bzw. Körbe anfallen.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß für das Vorwärmen der Teile auf die Temperatur der Zinkschmelze ein Durchlaufofen eingesetzt wird, der an seinem Ausgang eine schwenkbare Auslaufschleuse aufweist, deren Auslaufende über einem in der Zinkschmelze an einer Kippvorrichtung befestigten perforierten Behälter endet.
Die Kippvorrichtung besteht vorteilhafterweise aus einem um eine horizontale Achse um ca. 1800 schwenkbaren Ausleger, an dessen freien Ende der perforierte Behälter befestigt ist.
Für die Aufnahme des Gutes in der Kippzentrifuge ist in dieser ein perforierter Aufnahmekorb vorgesehen, der an einem Schwenkhebel um eine horizontale Achse bis in eine Kippstellung oberhalb des Kühlbades mit dem Bad zugewandter Behälteröffnung schwenkbar ist.
Weiter ist es zweckmäßig, am Zinkbad ein von einem Stellgerät, z.B. einem Hubzylinder, in der Ebene des Schmelzspiegels bewegbaren Zinkascheabstreifer anzuordnen. Dieser wird vorteilhafterweise so gesteuert, daß vor jedem Eintauchen und vor jedem Ausschwenken des Korbes die Zinkbadoberfläche automatisch von Zinkoxydschichten gereinigt wird. Verunreinigungen an der aufgebrachten Zinkschicht werden damit zuverlässig vermieden.
In Verbindung mit anderen bekannten Behandlungsstationen kann die Einrichtung so ausgestaltet werden, daß ein automatischer Ablauf vom Vorratsbehälter bis zum Sammelbehälter hinter dem Kühlbad gegeben ist. Eine solche Einrichtung zum automatischen Verzinken metallischer Teile kann ohne weiteres von einer einzigen Überwachungsperson überwacht und bedient werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht einer selbstätig arbeitenden Einrichtung zum Verzinken von metallischen Teilen vom Vorratsbunker bis zur Trocknung, Fig. 2 einen Querschnitt der Einrichtung in der Ebene der Linie I-I der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht der Einrichtung in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt der Einrichtung in der Ebene der Linie II-II der Fig. 1.
Ausgangspunkt der zu behandelnden Teile bei der in Fig. 1 veranschaulichten Einrichtung ist ein Vorratsbehälter 1.
Diesem Vorratsbehälter werden die metallisch blanken Teile in Chargen in einer Größe von ca. 400 kg mit einem Kran oder einem Hubstapler zugeführt. Vom Vorratsbunker aus läuft das Verfahren automatisch ab. Je nach dem eingestellten Gewicht, welches abhängig ist von Form und Größe der Teile, fördert ein unter dem Vorratsbehälter 1 befindlicher Vibrator 2 die abgewogenen Teile zu einem Wägebehälter 3 als Bestandteil eines Schrägaufzuges 4, der auf einer Wiegeeinrichtung 5 steht.
Der Schrägaufzug 4 fördert den Wägebehälter 3 senkrecht nach oben und kippt die Charge über eine Einfüllschleuse 7 gleichmäßig auf ein diskontinuierlich laufendes Förderband 8 eines Durchlaufofens 11 zum Vorwärmen der Teile. Während der Zuteilung läuft das Förderband 8 um einen Takt vor. Die Taktgeschwindigkeit ist einstellbar. Das Förderband 8 hat mit gleichem Abstand voneinander liegende Querteilungen 9, zwischen denen sich die zugeteilten Mengen befinden.
Bei einem taktweisen Verfahren, gesteuert über Kontaktstifte an den Querteilungen 9, wird parallel zur Zuteilung immer nur die an der Wiegeeinrichtung 5 eingestellte Menge an vereinzelten Teilen in einen Behälter 12 gegeben, der an einem schwenkbaren Ausleger 13 befestigt ist.
Im Durchlaufofen 11 werden die zu behandelnden Teile unter Schutzgas bis maximal 5500 C vorgewärmt. Auf diese Weise wird vermieden, daß die metallisch blanken Teile oxydieren, was zu einer schlechten Verzinkung führen würde.
l Die Einfüllschleuse 7 ist an ihren Enden mit Verschlußklappen versehen. Während des Einfüllvorganges bleibt die an der Ausgangsseite befindliche Klappe geschlossen. Nach Beendigung des Einfüllvorganges wird die an der Eingangsseite vorhandene Klappe geschlossen und die Einfüllschleuse 7 über eine Leitung 14 mit Schutzgas geflutet. Erst hiernach wird die untere Klappe geöffnet, und die Teile können sich dann gleichmäßig auf das Förderband 8 verteilen. Das Förderband 8 besteht vorteilhafterweise aus einem endlosen Band aus einem engmaschigen Drahtgeflecht.
i Die Erwärmung der Teile erfolgt durch Konvektion mittels Schutzgas, das an Heizregistern 15 erwärmt und durch Ventilatoren umgewälzt wird.
Nach dem Verlassen des Durchlaufofens 11 gelangen die Teile durch eine schwenkbare Auslaufschleuse 16 in den Behälter 12 im Inneren der Zinkschmelze 17 eines Zinkbades 18 in einer herkömmlichen Ausführung.
Am Zinkbad 18 ist ein Zinkascheabstreifer 19 angeordnet, der von einem Hubzylinder 20 in der Ebene des Schmelzspiegels 6 bewegbar ist. Bevor die Teile in den Behälter 12 ge- leitet werden, wird durch eine hin- und hergehende Bewegung des Abstreifers 19 die Oberfläche der Zinkschmelze gesäubert.
Nach der vorgegebenen Verweilzeit in der Zinkschmelze wird durch Schwenken des Auslegers 13 der Behälter 12 aus dem Zinkbad herausgeschwenkt bis in eine Stellung, in der die Einfüllseite des Behälters nahezu nach unten zeigt (Fig. 3).
Zweckmäßigerweise setzt sich diese Bewegung aus einer ersten langsamen Schwenkbewegung bis über die Oberfläche 6 der Zinkschmelze 17 und einer anschließenden schnelleren Kippbewegung bis in die Endstellung oberhalb einer neben dem Zinkbad 18 befindlichen Kippzentrifuge2lzusammen. Eine schwenkbar gelagerte Abdeckklappe 22 verschließt den Behälter 12 nach der einsetzenden Kippbewegung und verhindert ein Herausfallen der verzinkten Teile vor dem Erreichen der Endstellung. In der Endstellung wird die Klappe 22 entriegelt; sie öffnet sich und dient nunmehr als Rutsche für die aus dem Behälter herausfallenden verzinkten Teile.
Für die Ausführung der Schwenkbewegung des Auslegers 13 ist ein Hubzylinder 23 vorgesehen, der über einen Kettentrieb 24 auf den Ausleger 13 einwirkt. Bei seiner Schwenkbewegung stößt der Ausleger 13 in der Endstellung gegen Endanschläge, die aus Gummipuffern bestehen. Durch das plötzliche Abbremsen der Schwenkbewegung wird das Herausfallen der Teile aus dem Behälter 12 unterstützt und damit sichergestellt, daß keine Teile im Behälter zurückbleiben.
Während der Schwenkbewegung tritt eine laufende Veränderung der Teile in ihrer gegenseitigen Lage ein, und es besteht somit nicht die Gefahr des Zusammenklebens der gerade verzinkten Teile.
Nach dem Füllen eines in der Kippzentrifuge 21 befindlichen perforierten zylindrischen Korbes 25 wird dieser mit einem um eine senk>achte Achse schwenkbaren Deckel 26 verschlossen.
Der zylindrische Korb 25 ist um seine Zylinderachse drehbar gelagert und mit einem Elektromotor 27 als Antrieb direkt gekuppelt. Während der schnellen Rotation des zylindrischen Korbes 25 wird die überschüssige Zinkmenge der verzinkten Teile durch in der Wandung des Korbes 25 befindliche Öffnungen nach außen geschleudert. Sie prallt gegen die Innenwand einer Haube 28 und fällt von hier als Zinkgries nach unten in einen Auffangbehälter 29.
l Nach Beendigung des Zentrifugierens wird der Deckel 26 zur Seite geschwenkt und die Kippzentrifuge 21 um ca. 1350 nach oben und seitwärts gekippt, wie es durch den Pfeil 30 in Fig. 4 angedeutet ist.
In der Endstellung wird die Kippzentrifuge durch Gummipuffer abgefangen, wobei durch das plötzliche Abbremsen der Bewegung der zylindrische Korb 25 zuverlässig entleert wird.
Das Bewegen der Kippzentrifuge 21 wird wie bei dem Aufnahmebehälter 12 durch Hubzylinder 31 in Verbindung mit Kettentrieben 32 bewirkt.
Da die Zeit zwischen dem Zentrifugieren und dem Abkühlen der Teile in einem nachfolgenden Kühlbad 33 außerordentlich kurz ist, besteht praktisch keine Gefahr, daß verzinkte Teile miteinander verkleben.
Die aus dem zylindrischen Korb 25 herausfallenden Teile gelangen auf ein im Kühlbad 33 befindliches Förderband 34, welches einen etwa waagerechten Anfangsabschnitt, einen schräg aus dem Kühlbad 33 aufsteigenden Mittelabschnitt und einen etwa waagerechten Endabschnitt aufweist. Mit Hilfe dieses Förderbandes werden die verzinkten Teile einem Transportbehälter 35 zugeführt, der unterhalb des Ablaufendes des Förderbandes 34 aufgestellt ist.
Die verzinkten Teile werden während ihrer Bewegung nach dem Verlassen des Kühlbades 33 in einem Warmluftstrom getrocknet.
Zu diesem Zweck ist über dem aus dem Kühlbad 33 herausragenden Abschnitt des Förderbandes 34 eine haubenartige Trockeneinrichtung 36 installiert, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist. Im Inneren der Haube wird mit einem Heizelement 37 und dem Flügelrad 38 eines Radialventilators ein Warmluftstrom erzeugt, der ein schnelles Trocknen der verzinkten Teile bewirkt, so daß die Teile trocken in den Transportbehälter 35 gelangen. Eine intensive Trocknung ist vor allem bei dünnwandigen Teilen von Bedeutung, da bei diesen die verhältnismäßig geringe Speicherwärme für eine Selbsttrocknung in kurzer Zeit im allgemeinen nicht ausreicht.

Claims

Verfahren und Einrichtung zum Aufbringen einer Zinkschicht auf Teile aus Guß oder Stahl Ansprüche 1. Verfahren zum Aufbringen einer dünnen Zinkschicht auf Teile aus Guß oder Stahl durch Eintauchen in eine Zinkschmelze, bei dem die metallisch blanken Teile aus einem Vorratsbunker einer Wiegeeinrichtung und hiernach der Behandlung zugeführt werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Teile vor dem Eintauchen unter Schutzgas etwa auf die Temperatur der Zinkschmelze vorgewärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile vereinzelt vorgewärmt und vereinzelt der Zinkschmelze zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß eine Charge vereinzelter Teile in einem perforierten Behälter der Zinkschmelze entnommen und anschließend aus dem Behälter in eine Kippzentrifuge entleert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Charge nach dem Zentrifugieren vereinzelt auf ein Förderband in einem Kühlbad aufgegeben werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile während ihrer Bewegung nach dem Verlassen des Kühlbades in einem Warmluftstrom getrocknet werden.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Vorwärmen der Teile ein Durchlaufofen (11) vorgesehen ist, der am Ende eine schwenkbare Auslaufschleuse (16) aufweist, deren Auslaufende über einen in der Zinkschmelze (17) an einer Kippvorrichtung befestigten perforierten Behälter (12) endet.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippvorrichtung aus einem um eine horizontale Achse um ca. 1800 schwenkbaren Ausleger (13) besteht, an dessen freien Ende der perforierte Behälter (12) befestigt ist.
i 8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippzentrifuge (21) einen perforierten Aufnahmekorb (25) enthält, der um eine horizontale Achse bis in eine Kippstellung oberhalb des Kühlbades (33) mit dem Bad zugewandter Korböffnung schwenkbar ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Zinkbad (18) ein von einem Stellgerät, z.B. einem Hubzylinder (20), in der Ebene des Schmelzspiegels (6) bewegbarer Zinkascheabstreifer (19) angeordnet ist.