Beim TEM-Verfahren wird der abzutragende Werkstoff verbrannt, da zwischen Werkstoff und Gasgemisch eine chemische Reaktion stattfindet.
Hierzu werden die Werkstücke in eine glockenförmige Entgratkammer gelegt, welche mittels Verschlussteller hydraulisch verschlossen wird. Über ein Gasdosiersystem wird ein genau definiertes Gemisch aus Brenngas und Sauerstoff in die Entgratkammer geleitet und gezündet. Bei der anschließenden Verbrennung entstehen Temperaturen von 2.500-3.300 °C. Der abzutragende Grat erreicht hierbei seine Zündtemperatur und reagiert mit dem überschüssigen Sauerstoff in der Entgratkammer. Dies führt innerhalb von 20 ms zu einer vollständigen Verbrennung der Grate.
Bearbeitbar sind verschiedenste metallische Werkstoffe sowie alle Thermoplaste wie PA, PE, PTFE, PUR und PMMA, aber auch Spritzgussteile ohne Glasfaseranteil. Die Zykluszeit des thermischen Entgratens beträgt insgesamt weniger als zwei Minuten.
Die Farben des thermischen Entgratens bei Eisenwerkstoffen leiten sich aus den verschiedenen Prozessstufen ab.
Das Waschen des getemten Bauteils ist – je nach Material – ein wichtiger Bestandteil der Nachbehandlung
Grundsätzlich können oxidationsfähige Metalle entgratet werden. Einschränkungen für handelsübliche Werkstoffe bestehen jedoch bei:
In der Regel sind alle Thermoplaste bearbeitbar. Allerdings wird der Grat hierbei abgeschmolzen und nicht oxidiert. Es eignen sich nur reine Thermoplaste. Kunststoffe mit Glasfaseranteil sind eingeschränkt geeignet.
Beim Entgraten schmilzt der Grat 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. Duroplaste hingegen halten aufgrund ihrer Sprödigkeit dem Explosionsdruck nicht stand und bersten.
Der Anwendungsbereich des „thermisch-chemischen Entgratens“ ist durch verschiedene Faktoren begrenzt. Der Werkstoff aus dem die Bauteile gefertigt sind und die Größe der Grate grenzen die Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens ein. Die thermische Belastung des zu entgratenden Werkstückes hängt von der geforderten Entgratqualität ab, sie darf meist bestimmte Grenzen nicht überschreiten.
Die Gratausbildung muss dem Werkstoff entsprechend ausgebildet sein. Das bedeutet, dass Eisenwerkstoffe, die eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, eine stärkere Gratausbildung aufweisen dürfen, als Leichtmetalle, bei denen genau gegensätzliches zutrifft.
Der Werkstoff muss oxidierbar sein. Ausnahmefall: Kunststoff, hier wird der Grat abgeschmolzen.
Das Werkstück darf nur so groß sein, wie in die momentan größte Entgratkammer hineinpasst. Dank der variablen Kammerabmessungen der iTEM thermischen Entgratanlagen, können Bauteile verschiedenster Maße bearbeitet werden. Nicht nur die Standardbaureihen liefern eine gewisse Flexibilität. Für Komponenten, die aufgrund ihrer Dimensionen besondere Anforderungen aufweisen, können oftmals spezielle Entgratkammern entwickelt werden. Diese Sondermaschinen ermöglichen dann das thermische Entgraten von, beispielsweise, Heizkreisverteilern aus dem Sanitärbereich oder langen Bauteilen aus der Automobilindustrie.
Die Versorgung der Maschine mit Brenngas und Sauerstoff kann über verschiedene Wege erfolgen. Es gibt drei Versorgungsarten:
Da sich das abgebrannte Material nach dem TEM-Prozess in Form von Eisenoxyd auf der gesamten Bauteiloberfläche niederschlägt, ist eine Weiterbearbeitung der Werkstücke im Regelfall notwendig. Ausnahmen bestehen, wenn die Komponenten anschließend galvanisiert, gehärtet oder nitriert werden.
Bei Stahl- und Gussteilen sollte zeitnah – zwischen 1 bis 3 Tagen – eine geeignete Waschtechnik angewendet werden. Verbleibt das Eisenoxyd längere Zeit auf bearbeiteten Flächen, so können dort Rostnarben entstehen. Folgende Reinigungstechniken können dabei zum Einsatz kommen:
1. pH-neutrale Reinigung mit Ultraschallunterstützung
In sogenannten Einkammeranlagen werden die Bauteile in Körbe gelegt und im pH-neutralen Vollbad mit Hilfe von Ultraschall gereinigt, wobei sie zusätzlich mit Hochdruck (16-18 bar) abgespritzt werden. Im Anschluss werden die Werkstücke passiviert, sowie im Vakuum getrocknet. Diese Technik hat sich in den letzten Jahren weltweit durchgesetzt, besonders hervorzuheben sind:
2. Beizung durch Säure Die Bauteile werden in einem Bad aus Phosphor- und Schwefelsäure behandelt. Diese Methode ist effektiv, birgt aber auch einige Nachteile:
Bei Werkstücken aus Aluminium und Zinkdruckguss kommt es bezüglich einer Nachbehandlung auf die Anwendung des Bauteils an. Viele Komponenten sind nach dem thermischen Entgraten einbaufertig. Verlangt der Kunde jedoch einen geringen Restschmutzgehalt, wie beispielsweise bei Pneumatikventilen, kommt man ohne Reinigung nicht aus.
Was sind die wesentlichen Vorteile des TEM-Entgratens?
Der TEM-Prozess ist einer der schnellsten sowie kostengünstigsten Abtragprozesse, bei dem hohe Qualität und Wiederholgenauigkeit erzielt werden. Grate, anhaftende Teilchen und Ablagerungen werden zuverlässig entfernt. Die Bearbeitung eines komplexen oder vieler kleinerer Bauteile ist nach kurzer Umrüstzeit möglich.
Welchen Einfluss hat der Prozess auf Gewinde?
Durch das thermische Entgraten erhält man ein sauberes, dichtes und leicht zu montierendes Gewinde. Die Einlaufkante, welche des Öfteren bricht oder abhebt und dabei Dichtungen beschädigt, wird entgratet. Dabei werden die Gewindegänge weder verrundet, abgeflacht, noch auf den Flächen beeinträchtigt.
Können die Werkstücke durch das thermische Entgraten beschädigt werden?
Bei kleineren Bauteilen kann es aufgrund der Prozessreaktion dazu kommen, dass die Werkstücke aneinanderschlagen und beschädigt werden. Um dies zu vermeiden, werden die Komponenten in Vorrichtungen aufgenommen und fixiert. Größere Bauteile, wie beispielsweise Hydraulikblöcke, können meist ohne Fixiervorrichtung bearbeitet werden.
Welches sind die Haupteinsatzgebiete von TEM?
Der primäre Anwendungsbereich sind Guss- und Drehteile sowie Verteilerblöcke. Durch den Prozess können an Körpern für Hydraulik- und Pneumatikventile, sowie Gussteilen mit internen Bohrungsverschneidungen, beachtliche Einsparungen erzielt werden. Bei Werkstücken aus Zinkdruckguss erfolgt die Beseitigung von Bearbeitungs- und Gießgraten gleichzeitig. Des Weiteren können präzise Dreh- und Frästeile mittels TEM in Sekundenschnelle entgratet werden.
Ist eine Weiterbehandlung der Werkstücke nach der Entgratung notwendig?
Im Regelfall müssen die Bauteile nachbehandelt werden. Das abgebrannte Material legt sich nach der thermischen Entgratung in Form von Eisenoxyd auf der Werkstoffoberfläche nieder. Da es sowohl optisch, als auch funktionell störend ist, muss es entfernt werden. Nur wenn die Komponenten im Anschluss einer galvanischen Behandlung unterzogen werden, kann darauf verzichtet werden.
Welche Bereiche des Bauteils können entgratet werden?
Der Energieträger des Prozesses ist Gas, welches sich gleichmäßig innerhalb der Entgratkammer und des Werkstücks verteilt. Für Gas, und das gilt insbesondere unter Druck, ist keine Öffnung zu klein, um dort einzudringen. Somit wird jeder Bearbeitungsgrat, jede Kante, jeder Formgrat, sowie jedes Teilchen vom Gas umspült.
Können alle Metalle gleich gut bearbeitet werden?
Der Entgraterfolg hängt von der thermischen Leitfähigkeit und der spezifischen Wärmeaufnahme der Metalle ab. Besonders gut lassen sich Eisenwerkstoffe, aber auch Metalle wie Aluminium und Zinklegierungen bearbeiten. Rostfreier Stahl lässt sich ebenfalls, allerdings mit Einschränkungen, thermisch entgraten.
Können Gieß- und Bearbeitungsgrate von Kunststoffen beseitigt werden?
Grundsätzlich ist die thermische Entgratung von Kunststoffen möglich. Aufgrund geringer Gasdrücke und Prozesstemperaturen, sowie niedrigen Schmelzpunkten von Thermoplasten, verlangt der Prozess spezielle Parameter für geringe Energiedichten. Die thermischen Entgratmaschinen von ATL sind mit hochwertiger Steuerungs- und Regelungstechnik ausgestattet, so können die Bearbeitungsparameter für Thermoplaste sensibel und reproduzierbar eingestellt werden.
Wie warm werden die Werkstücke?
Komponenten aus Stahl erreichen Temperaturen im Bereich von 130-150 °C, Bauteile aus Aluminium werden ca. 60-90 °C warm.
Welche Brenngase können verwendet werden?
Die einsetzbaren Brenngase für den TEM-Prozess sind Methan, Wasserstoff, sowie Erdgas. Für Letzteres wird zusätzlich ein Erdgasverdichter benötigt.
Können Kanten durch den Prozess verrundet werden?
Das thermische Entgraten ist ein nicht-selektives Verfahren. Zwar kann eine leichte Kanten-
verrundung erreicht werden, eine gezielte Ansteuerung von Kanten ist jedoch nicht möglich.
Kann man durch das Verfahren die entgrateten Kanten scharf halten?
Der Prozess kann so eingestellt werden, dass die Kanten entgratet werden und dabei scharf bleiben.
Welchen Einfluss hat das thermische Entgraten auf kleine Bohrungen?
Kleine Bohrungen werden ebenso sicher entgratet wie andere Bereiche auch.
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