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Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen und Reuter Carbonfasern reinigen Schweißnähte an Edelstahl umweltfreundlicher

Autor / Redakteur: S. Oppitz, F. Pursche, O. Reuter und D. González / Peter Königsreuther

Die Schweißnahtreinigung an Werkstücken aus Edelstahl wird bisher, nicht wirklich ohne Gefahrenpotenzal für Lebewesen und Umwelt, über Beizmittel durchgeführt. Um das Problem zu entschärfen, haben Experten am ITA und von der Reuter GmbH & Co. KG darüber nach gedacht, wie eine Alternative aussehen könnte. „Autocleanox“ ist dabei heraus gekommen.

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Die neue Art der Schweißnahtreinigung an Edelstahlbauteilen heißt Autocleanox. Sie wird per Carbonfaserpinsel und umweltverträglichen Elektrolyten durchführbar.
Die neue Art der Schweißnahtreinigung an Edelstahlbauteilen heißt Autocleanox. Sie wird per Carbonfaserpinsel und umweltverträglichen Elektrolyten durchführbar.
(Bild: Reuter)

Edelstahl wird für Hochleistungsprodukte aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit eingesetzt. Die natürliche Passivschicht wird vor allem beim Schweißen stark beeinträchtigt. Die Reinigung der Schweißnähte erfolgt aktuell durch toxische Beizmittel, die Mensch und Umwelt belasten. Beizen ist eine intensive chemische Behandlung der Edelstahloberfläche, bei der anorganische Verunreinigungen gelöst werden. 65 % aller hergestellten Rohstähle werden mindestens einmalig gebeizt, wobei bei der Weiterverarbeitung zu Bauteilen mehrmaliges Beizen üblich ist [LAI00]. Die Bauteile werden hierzu in Bäder mit Beizlösungen getaucht, eingepinselt oder besprüht und anschließend mit Wasser abgespült [ISE06].

Neue Art der Schweißnahtreinigung vermeidet garstige Abwassermixturen

Diese aktuell genutzte Schweißnahtreinigung für automatisierte Produktionslinien weist eine Vielzahl von Defiziten auf. Die verwendeten Beizmittel sind aufgrund des hohen Säureanteils hoch toxisch (über 30 % Salpetersäure, Flusssäure oder Fluorwasserstoffsäure) [LAI00, BUB15, ISE06]. Produktionsmitarbeiter sind so durchgehend gesundheitsgefährdenden Substanzen ausgesetzt, ein ausgeprägter Arbeitsschutz ist folglich vom Gesetzgeber vorgeschrieben (Schutzmasken, Handschuhe und Atemschutz) [ISE06, SCH04]. Des Weiteren stellt die Entsorgung der toxischen Beizmittel, jedoch vor allem der belasteten Abwasser zur Entfernung der Beize, eine zentrale Herausforderung dar [SCH04]. Jährlich fallen in deutschen Beizbetrieben circa 315 Mio. Liter Altbeize zur Entsorgung an [BUN06]. Weil die Abwässer außer Salpetersäuren und Flusssäure auch Schwermetalle (Nickel und Chrom) enthalten, müssen diese als gefährlicher Abfall behandelt werden [SCH04]. Die Entsorgung ist folglich aufwändig und verursacht hohe Kosten. Darüber hinaus limitiert der Beizvorgang, mit bis zu 60 min Einwirkzeit, maßgeblich realisierbare Zykluszeiten bei der Bauteilherstellung [SCH04].

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Mit Carbonfaserpinsel und alternativen Elektrolyten Schweißnähte säubern

Vorteilhafter ist die elektrochemische Reinigung von Schweißnähten mit Carbonfaserpinseln in Kombination mit gesundheits- sowie umweltverträglichen Elektrolytlösungen. Parallel zur Reinigung wird eine schützende Oxidschicht aufgebaut. Die Oberfläche wird somit bereits während des Reinigens in einem Arbeitsgang passiviert. Kernbestandteil der Reinigungsgeräte sind Pinsel aus elektrisch leitenden Carbonfasern (Bild 1). Durch den Einsatz der Reinigungspinsel wird die Emission von giftigen Abgasen minimiert.

Insbesondere bei Inbetriebnahme eines Carbonfaserpinsels kann es jedoch zu einer erhöhten Rauchentwicklung kommen und damit zu einer erhöhten Emission von toxischen Gasen. Vom Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen und der Reuter GmbH & Co. KG (Erkrath, Deutschland) werden momentan in einem vom BMWi geförderten Verbundprojekt (Autocleanox – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) diese Reinigungspinsel weiterentwickelt. Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung einer umwelt- und mitarbeiterschonenden, vollautomatisierten, elektrochemischen Reinigung basierend auf Carbonfaserpinseln nach industriellen Standards. Ein Ansatz hierzu ist unter anderem die Entwicklung von Carbonfasern am Institut für Textiltechnik, mit denen die Abgasbelastung minimiert werden kann.

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