Entgraten Scharfkantig und gratfrei mit thermischem Entgraten

Autor / Redakteur: Martin Koellner / Stéphane Itasse

Die Gratfreiheit und Sauberkeit der Bauteile spielt in allen Bereichen der Industrie eine immer wichtigere Rolle. Dabei ist die prozesssichere Reinigung der Werkstücke meistens nicht nur durch ein Waschverfahren zu bewerkstelligen, sondern fast immer auch durch den vorgeschalteten Einsatz eines Entgratverfahrens.

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Mittels thermischen Entgratens lassen sich Grate auch an schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise in Bohrungen, gut entfernen.
Mittels thermischen Entgratens lassen sich Grate auch an schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise in Bohrungen, gut entfernen.
(Bild: ATL)

Unter diesen Verfahren ist die thermisch-chemische Entgratmethode (TEM) ein besonders flexibles, bei dem prozesssicher Innen- und Außengrate entfernt werden. Hierbei sind keine speziellen Werkzeuge erforderlich und auch keine aufwendige Programmierung, wie zum Beispiel beim Hochdruckwasserstrahl-Entgraten (HDW). Beim TEM werden die Bauteile einfach in einem Druckbehälter platziert, wo sie gegebenenfalls in einer Vorrichtung fixiert werden. Auf eine solche Vorrichtung kann aber oft verzichtet werden, wenn eine Beschädigung des Werkstücks ausgeschlossen werden kann.

Die Kammer wird nun hydraulisch verschlossen und mit einem genau dosierten Gasgemisch befüllt. Nach der Zündung dieser Gasmischung kommt es zu einer circa 20 ms dauernden Verbrennung. Diese Zeit ist ausreichend, die Grate, die eine relativ große Oberfläche besitzen, aber nur über eine geringe Masse verfügen, auf Zündtemperatur zu erhitzen. Die Folge ist eine Reaktion der heißen Grate mit dem überschüssigen Sauerstoff in der Kammer.

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Oxidation entfernt Grate

Vielfach wird noch die Annahme vertreten, beim TEM-Entgraten handle es sich um ein Schmelzen oder Absprengen der Grate. Dies ist jedoch nicht der Fall, es geht hier vielmehr um eine Oxidation der Grate, gleichzusetzen mit einer Verbrennung. Das Werkstück hat eine ungleich größere Masse als die Grate und kann sich deshalb innerhalb dieser 20 ms, je nach Material, nur auf circa 50 bis 150 °C erhitzen. Aus diesem Grund stoppt die Verbrennung der Grate von alleine an der Werkstückkante. Die Parameter, der Gasfülldruck und das Mischungsverhältnis, haben einen maßgeblichen Einfluss auf das Entgratergebnis und können je nach Material und Gratsituation angepasst werden.

Werkstücke sind anschließend in der Regel immer noch scharfkantig, jedoch gratfrei beziehungsweise ohne lösbaren Grat. Der gesamte Entgratvorgang dauert im Schnitt nur circa 1 min und somit ist das TEM auch für die Bewältigung von großen Stückzahlen geeignet. Oxide, die sich nach dem Entgratvorgang auf der Oberfläche und im Inneren der Werkstücke befinden, müssen mittels Ultraschallunterstützung und einem geeigneten Waschmedium abgereinigt werden. Grundsätzlich sind alle Materialien, die man oxidieren kann, für das Verfahren geeignet, als da wären Stahl, Edelstahl, Aluminium, Gusswerkstoffe sowie Messing, Zink und Zinkdruckguss. Sogar thermoplastische Kunststoffe können bearbeitet werden.

Thermisches Entgraten weiterentwickelt

Die ATL Anlagentechnik Luhden GmbH ist ein führender Hersteller von TEM-Entgratanlagen und hat das Verfahren in den vergangenen Jahren technisch weiterentwickelt. Ein neuartiges Gasdosiersystem ermöglicht nun eine genauere Gasdosierung sowie eine Protokollierung der Gasverbräuche und der verwendeten Parameter. Die Entwicklung einer eckigen Entgratkammer erlaubt es heute, Aluminium- oder Zinkdruckgussteile in einem Entgratbehälter zu bearbeiten, mit dem die Teile anschließend direkt an eine Waschanlage übergeben werden können. Damit wird ATL GmbH Anforderungen der Industrie gerecht, das Teilehandling und somit auch die Automatisierung zu vereinfachen.

Erwähnenswert ist hier auch noch das Design der Anlagen aus der Item-Produktserie. Als weltweit einziger Hersteller hat die ATL GmbH das Kühlaggregat für die Prozesskühlung in die TEM-Anlage integriert. Dadurch wird für die neuen Item-Maschinen eine insgesamt geringere Stellfläche benötigt und für den Anwender werden die Installationskosten gesenkt.

Für den Kunststoffbereich wurde von ATL eine spezielle Item-Plastics-Anlage entwickelt, die es ermöglicht, Teile mit einem viel geringeren Gasfülldruck zu bearbeiten, als es bisher möglich war. Dies wird in Verbindung mit dem neuartigen Gasdosiersystem unter anderem dadurch erreicht, das vor der eigentlichen Gasdosierung in der Entgratkammer ein Vakuum erzeugt wird. Einsatzmöglichkeiten des thermischen Entgratens in der Kunststoffindustrie konnten so maßgeblich erweitert werden.

Die Vorteile des thermischen Entgratens für den Anwender liegen dabei auf der Hand. Das Verfahren bietet eine gleichmäßige Innen- und Außenentgratung der Werkstücke, ohne dabei die Oberflächenstruktur zu beeinflussen. Bei einigen Kunststoffen kann sogar eine Verbesserung der Oberfläche in Form einer Glättung erzielt werden. TEM-Entgraten funktioniert prozesssicher, wobei die Bauteilgeometrie nur eine untergeordnete Rolle spielt. Da auch kleinste Partikel verbrannt werden, erzielt das Verfahren eine unerreichte Sauberkeit bei schnellen Taktzeiten und geringen Energiekosten.

TEM bietet dem Anwender eine effizientes, flexibles und kostengünstiges Entgratsystem, oft zu geringeren Anschaffungs- und Prozesskosten im Vergleich zu HDW-Anlagen. Die Stückkosten, zum Beispiel bei der Schüttgutbearbeitung, können von keinem anderen Entgratverfahren unterboten werden.

* Martin Koellner ist Vertriebsleiter bei der ATL Anlagentechnik Luhden GmbH in 31711 Luhden

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