Met ultrasoon in een proces reproduceerbaar ontbramen en reinigen

Om de afbraamspecificatie krasvrij en scherpkantig te voldoen, heeft het bedrijf een gecombineerde installatie ontworpen voor het ontbramen en reinigen met ultrasoon geluid.

Twee ongeveer 60 mm lange meetsonotroden bewegen zich tijdens het ontbramen in een korte afstand boven de in het bad draaiende werkstukken.

Procesveilige afbramen en reinigen zijn een must bij de productie van precisie- en kwaliteitsonderdelen. Voor deze onmisbare productie stappen ontwikkelde een onderdelenproducent en een speciale machinebouwer samen met Weber Ultrasonics een meervoudige badtankinstallatie, waarin werkstukken met ultrasoon geluid in één proces vooraf kunnen worden gereinigd, ontbramd en fijn gereinigd.

Gratvrij en scherpkantig was de specificatie waarvoor een onderdelenproducent op zoek was naar een procesveilige ontbramingsmethode die hij in zijn productie kan integreren. De te ontbramen werkstukken zijn draaibewerkt, ongeveer 150 mm lange, cilindrische onderdelen van een speciale roestvrijstaal, met talrijke fijne gaten. De onderdelen worden gebruikt in een granulaten-doseringssysteem voor hygiëneproducten met huidcontact.

Ultrasoon – ook als ontbramingsoplossing

De projectverantwoordelijken binnen het bedrijf, waarvan de kerncompetenties naast CNC-bewerking ook de bouw van speciale machines omvatten, werden door publicaties attent gemaakt op het ultrasoon ontbramen van Weber Ultrasonics AG. Bij deze contactloze methode voor het verwijderen van buiten- en binnenliggende bramen is de ontbrameffect gebaseerd op het fysische effect van cavitatie en stroming. Het kan worden aangepast aan verschillende ontbramafmetingen door vermogen, amplitude en duur van het ultrasoon geluid, evenals de afstand en positie van de specifiek ontworpen sonotrode ten opzichte van het werkstuk.

Nadat uitgebreide tests in het technikum van Weber Ultrasonics aantoonden dat de specificaties voor het ontbramen reproduceerbaar worden gehaald, ontwierpen de bedrijven samen een gecombineerde ontbramings- en reinigingsinstallatie. De door de speciale machinebouwer gerealiseerde meervoudige badtankinstallatie beschikt over in totaal vier bakken. In het eerste bad worden telkens twee onderdelen vooraf gereinigd met een ultrasoon frequentie van 25 kHz. Hierbij worden al enkele bramen verwijderd, naast restanten van bewerkingsmiddelen en losse spanen. Voor het ontbramen worden de op de houder bevestigde onderdelen naar het tweede bad getransporteerd en in het bad ondergedompeld. Daarna bewegen twee sonotroden van ongeveer 60 mm lang, die zich op een X-as bewegen, zich in korte afstand boven de roterende onderdelen in het bad. Door de combinatie van een frequentie van 20 kHz en hoge amplitude ontstaat een intens krachtveld aan het oppervlak van de onderdelen, dat de bramen effectief aftrapt. Tegelijkertijd wordt de bram door de stroming verplaatst, afgebroken en afgevoerd. In het derde bad vindt een fijne reiniging plaats met een frequentie van 40 kHz en daarna volgt in het vierde bad een dompelstraalspoelproces.

Het ultrasoon systeem wordt aangedreven door in vermogen aangepaste Sonic Digital HS generators met elk een maximale output van 1000 Watt. Bij de als inbouwbare, DIN-rail compatibele systeemcomponent wordt de digitale frequentie gegenereerd en geregeld door een 32-bit microcontroller. Het vermogen kan in stappen van 1% worden geregeld binnen het bereik van 10 tot 100%. Dit maakt een optimale afstemming op de specifieke ontbramings- en reinigingsprogramma’s mogelijk. In dit geval kan het, niet in de laatste plaats door de hoge amplitude – economisch worden uitgevoerd met 300 Watt vermogen. Voor een hoge bedrijfs- en procesveiligheid zorgen onder andere standaard geïntegreerde voorzieningen voor frequentiebewaking, ventilatorregeling, temperatuurbeheer en droogloopbeveiliging. Door de uitrusting met een optionele Profibus- of Profinet-interface kunnen de generators worden geïntegreerd in hogere besturingsprocessen en/of remote maintenance worden uitgevoerd.

Een methode voor het ontbramen van metalen en kunststof onderdelen

Optimale ontbrameresultaten worden niet alleen behaald bij deze onderdelen van roestvrijstaal, maar ook bij het verwijderen van binnen- en buitenliggende flinterbramen aan aluminium- en zinkgietdelen, evenals bij messingonderdelen. Met ultrasoon geluid kunnen ook dunwandige werkstukken worden bewerkt. Bovendien is ultrasoon ontbramen geschikt voor spuitgietdelen van polypropyleen (PP), polyamiden (PA) en polycarbonaten (PC) – ook versterkt met glasvezel. Hiermee kunnen zowel bramen doelgericht worden verwijderd die ontstaan aan de scheidingsvlakken van de spuitgietmatrijzen, alsook zogenaamde ‘vlakke’ drijfhuiden.