Tauchpumpen Einsatz von Edelstahl bewährt sich bei der Förderung aggressiver Medien

Electrochemical Machining, kurz ECM, ist eine zwar schon lange bekannte, aber bislang eher seltene genutzte Form der Metallbearbeitung. Charakteristisch ist die hohe Präzision beim Entgraten und Konturbearbeiten von metallischen Komponenten. Dabei wird die Struktur des Materials weder thermisch noch mechanisch beansprucht. Spezielle Eintauchpumpen halten den Kreislauf der Medien sicher in Gang.

Anbieter zum Thema

Lutz Pumpen GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Schubert & Salzer Data GmbH

Grundfos GmbH

Basis für das Verfahren Electrochemical Machining sind die Grundgesetze der Elektrolyse, also die Faradayschen Gesetze: Demzufolge ist die bei einer Elektrolyse übertragbare Stoffmenge direkt proportional zur Ladung – und deshalb funktioniert das Electrochemical Machining so präzise, sind die Prozesse gut zu lenken.

Die praktische Umsetzung beim Entgraten sieht wie folgt aus: Die passgenau gefertigte Werkzeugelektrode (Kathode, -) wird den zu entgratenden Kanten (Anode, +) des Werkstücks gegenübergestellt. Zwischen beiden Teilen bleibt ein schmaler Spalt, durch den während der Bearbeitung der Elektrolyt (Salzlösung aus Natriumchlorid oder Natriumnitrat) fließt.

Der Materialabtrag erfolgt genau an den gewünschten Stellen und ist durch die Stromstärke und die Prozesszeit steuerbar. Die Werkzeugelektrode ist dabei keinem verfahrensbedingten Verschleiß unterworfen. Sie ist deshalb von langer Lebensdauer und sorgt für gleichbleibende Qualität.

Die Anbieter der elektrolytischen Metallbearbeitung verzeichneten in den letzten Jahren verstärkte Nachfrage nach diesem unkonventionellen Bearbeitungsverfahren. Warum, ist schnell erklärt: Die äußerst präzise ECM-Metallbearbeitung bietet ein Höchstmaß an Bauteilgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit – und wer beispielsweise hochfeine Düsen für moderne Common-Rail-Dieselmotoren baut, der weiß diese Präzision zu schätzen.

Das Electrochemical Machining wird vorwiegend in der Serienfertigung von qualitativ hochwertigen Präzisionsteilen eingesetzt (Bild 1), vor allem zum Entgraten und Präzisionsbearbeiten von:

• Werkstücken mit komplexer Formgebung,
• Bauteilen mit schwer zugänglichen Bearbeitungsstellen (zum Beispiel innenliegenden Bohrungsverschneidungen),
• anspruchsvollen metallischen Werkstücken,
• schwer zerspanbaren oder gehärteten Werkstoffen (Bild 2 – siehe Bildergalerie).

Electrochemical Machining für alle elektrisch leitfähigen Werkstoffe

Das Electrochemical Machining funktioniert prinzipiell bei allen elektrisch leitfähigen Werkstoffen (Stahl, Aluminium, Buntmetalle). Zwei Bereiche sind für das im bayerischen Erkheim ansässige Unternehmen Extrude Hone VMB GmbH von primärer Bedeutung: Das Einbringen von geometrischen Formen in ein Werkstück (Beispiel: Freistiche in der Einspritzdüse), zum anderen das Entgraten nach der vorausgehenden spanabhebenden Bearbeitung.

In beiden Fällen verspricht das Verfahren kürzere Bearbeitungszeit, geringere Werkzeugkosten sowie deutlich präzisere Oberflächen. Durch ein gezieltes Pre-Aging wird erreicht, dass sich Bauteile im späteren Betrieb nicht mehr verändern.

Für die gezielte Führung des Prozesses hat das Unternehmen mikroprozessorgestützte Regelungs- und Steuerungsverfahren entwickelt, die auf der Basis spezifischer Algorithmen eine hohe Prozesssicherheit bieten. Beim Electrochemical-Machining-Senken ist die Einbringung auch von ungewöhnlicheren Formen bis in den µm-Bereich exakt möglich – ohne diese später aufwendig nacharbeiten zu müssen. Extrude Hone VMB entwickelt dabei die komplette Anlagentechnik selbst, einschließlich der Automatisierung und der Waschprozesse.

Eintauchpumpen aus Edelstahl für das Electrochemical Machining

Bei der Förderung der für dieses Bearbeitungsverfahren nötigen Flüssigkeiten kommen Eintauchpumpen von Grundfos zum Einsatz (Bild 3). Die Aggregate bewegen zum einen die Elektrolytlösung, zum anderen fördern sie die Reinigungsmittel in den Waschstationen. Sie pumpen verbrauchte Medien zurück zur zentralen Aufbereitungsanlage, beschicken die Filtersysteme und entleeren schließlich die Behälter. Kurz: Alles, was fließt in einer Electrochemical-Machining-Anlage, außer dem elektrischen Strom natürlich, wird von den hoch belastbaren Pumpen bewegt.

Während in den bislang ausgelieferten Electrochemical-Machining-Anlagen meist noch mehrere Pumpen-Baureihen zum Einsatz kommen – horizontal aufgestellte, mehrstufige CHI-Pumpen, komplett aus Edelstahl 1.4401 gefertigt; CRT-Titan-Pumpen, wenn der herkömmliche Edelstahl bei starken pH-Wert-Veränderungen und hohen abrasiven Belastungen nicht aus-reicht; MTRI-Eintauchpumpen –, stellt Extrude Hone VMB die gesamte Pumpentechnik auf MTRI-Aggregate um, bei denen auch das Kopfstück aus Edelstahl gefertigt ist.

Hintergrund: Bei einer Temperatur bis zu 35 °C würden die eingesetzten Natriumchlorid- und Natriumnitrat-Salzlösungen einen Grauguss-Kopf innerhalb kürzester Zeit auflösen.

Pumpensysteme müssen Höchstleistungen erbringen

Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so aussieht: Die Anforderungen an die Pumpen sind in einer Electrochemical-Machining-Anlage recht hoch. Die Medien können sowohl basisch wie auch sauer sein, die Standfestigkeit gegen Salze und Schmutzpartikel muss gewährleistet sein; und natürlich ist Servicefreundlichkeit gefragt.

Zwar sind alle Pumpen drehzahlregelbar ausgelegt, doch sitzen die zuständigen Frequenzumformer extern und separat vom Prozess in einem Schaltschrank. Grund: Die nicht immer vermeidbaren Salzdämpfe würden einem integrierten oder aufgesetzten FU-Sicherheitsschalter extrem zusetzen. Das Salz kriecht regelrecht in die Elektronik hinein, zerstört diese auf Dauer. Deshalb wurde jegliche Elektronik vom Produktionsprozess separiert.

Robuste Dichtung sorgt für reduzierte Stillstandszeiten der Pumpen

Die Eintauchpumpen verfügen über eine Cartridge-Gleitringdichtung: Diese robuste Dichtung besteht aus hochverschleißfestem Material, das eine hohe Lebensdauer sowie reduzierte Stillstandszeiten garantiert. Alle Komponenten sind in einer Patronen-Einheit zusammengefasst, im Falle des Falles ist die Dichtung in kurzer Zeit ohne Spezialwerkzeug ausgetauscht.

Für einen besonders hohen Pumpenwirkungsgrad sorgen konstruktive technische Details wie Laser-geschweißte Laufräder und eine spezielle Abdichtung (Floating Seal) zwischen den einzelnen Laufrad-Kammern, die interne Leckagen minimieren. Dadurch erreichen die Eintauchpumpen Wirkungsgrade, die 40 bis 65% höher liegen als bei den bisher bekannten Eintauchpumpen. Durch diese Effektivitätssteigerung sinken die Betriebskosten.

Die Modulbauweise der Eintauchpumpen erleichtert das Zusammenstellen individueller Pumpensysteme. Entsprechend kann der Anwender aus der Vielzahl von Komponenten, Werkstoffen, Ausführungen und Funktionen die für seine Aufgabenstellung passende Pumpe zusammenstellen.

Zu den weiteren Ausstattungsmerkmalen gehört der Trockenlaufschutz Liq-Tec: Der Sensor arbeitet als Strömungswächter nach dem kalorimetrischen Messprinzip, montiert in der direkten Umgebung der Gleitringdichtung. Er besitzt keine beweglichen Teile (wie Paddel oder Messturbine), somit kann der Sensor ungefährdet auch bei Druckschlägen und festkörperbelasteten Medien eingesetzt werden.

Wendelin Wineberger ist zuständig für den Vertrieb Industrie bei der Grundfos GmbH in 40699 Erkrath.

(ID:244120)