Henkel: Beschichten zum Kaltformen

Besser kaltformen mit Polymeren

| Redakteur: Konrad Mücke

Das Verfahren zum Beschichten mit wasserbasierten, nicht reaktiven 
Polymeren lässt sich in kontinuierliche und in Batch-­Verfahren integrieren.
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Das Verfahren zum Beschichten mit wasserbasierten, nicht reaktiven 
Polymeren lässt sich in kontinuierliche und in Batch-­Verfahren integrieren. (Bild: Henkel AG & Co. KGaA)

Ein einstufiges Verfahren bereitet Metalle auf das Kaltumformen vor. Es arbeitet schneller, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher als bisherige Beschichtungsprozesse. Es lässt sich in eine kontinuierliche oder in Chargen ausgeführte Produktion integrieren.

Zur Konversion metallischer Oberflächen vor dem Kaltumformen hat die Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf, die innovative Beschichtung Bonderite L-FM FL entwickelt. Der deutlich optimierte Beschichtungsprozess mit diesen Polymeren reduziert die Anzahl der erforderlichen Behandlungsschritte von bis zu zehn auf nur noch einen oder zwei. Die Beschichtung optimiert vor allem das Kaltformen hochwertiger Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8., 9.8, 10.9 und 12.9 für die Automobilindustrie. Dafür ist auf Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder auf legierten Stahl eine dünne, haftende Schicht aufzubringen. Sie vereinfacht den Umformvorgang und gewährleistet eine hohe Qualität der umgeformten Bauteile, die zum Montieren hoch beanspruchter Komponenten im Motor, im Antriebsstrang und am Fahrwerk dienen.

Mehrstufige Prozesse aufwendig

Konventionelle Prozesse mit Zinkphosphat und reaktiven Seifen sind in der Vorbehandlung für die Kaltumformung etabliert. Allerdings haben sie zahlreiche Nachteile. Dazu gehört unter anderem ein hoher Säuregrad. Zudem verbrauchen sie sehr viel Energie und es fällt Phosphatschlamm als zu entsorgender Abfall an. Darüber hinaus erfordern diese Verfahren bis zu zehn Einzelschritte. Das reicht vom anfänglichen Entfetten und Beizen über die Aktivierung und Phosphatierung bis hin zum Schmieren mit reaktiven Seifen. Dabei sind die Bauteile zwischen den Einzelprozessen mehrfach zu spülen.

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Polymerprozess schneller und nachhaltiger

Bonderite L-FM FL ist eine nicht reaktive, wasserbasierte Polymerbeschichtung. Sie sorgt für einen umweltfreundlichen Prozess zur Oberflächenkonversion. Die Beschichtung haftet physikalisch und ohne jede Reaktion auf der Oberfläche. Deshalb entstehen im nachfolgenden Trocknungsschritt vor der Kaltumformung ausschließlich wässrige Dämpfe. Dank des einstufigen Verfahrens entfallen bei Bonderite L-FM FL sämtliche Spülschritte. Das minimiert den Verbrauch an Wasserverbrauch und Energie. Zudem reduziert es die CO₂-Emissionen. Darüber hinaus lässt sich beim Entphosphatieren der kaltgeformten Schrauben für die abschliessende Wärmebehandlung die Polymerschicht einfacher entfernen. Somit reicht eine deutlich niedrigere Konzentration des Reinigers zum Entphosphatieren aus. Auch hier sinkt der Verbrauch. Die Vorteile der aktuellen Innovation von Henkel beschreibt Emilio Bucci, Business Development Manager für das Kaltumformen in Europa bei Henkel: «Mit Bonderite L-FM FL haben wir eine innovative Lösung verwirklicht, die zahlreiche Forderungen erfüllt. Der flexible einstufige Prozess bietet ein hervorragendes Kosten-Leistungs-Verhältnis. Er reduziert die CO₂-Emissionen und sorgt für einen deutlich niedrigeren Wasserverbauch.»

Wesentlich effizienter

Neben den herausragenden Vorteilen hinsichtlich der Nachhaltigkeit zeichnet sich die von Henkel vorgestellte Technologie der Polymerbeschichtung im Vergleich zur Zinkphosphatierung durch ihre hohe Effizienz aus. Das einstufige Badverfahren minimiert den Platzbedarf und den Pflegeaufwand. Die Oberflächeneigenschaften der Rohlinge erfordern ein anfängliches Sandstrahlen oder Beizen und Neutralisieren. Der anschliessende Konversionszyklus besteht im Wesentlichen aus nur einem Schritt. Dieser erfordert eine Erwärmung auf nur 40 °C bis 50 °C. Das verringert erheblich den Zeitaufwand und den Verbrauch kostenintensiver Energie.

Darüber hinaus hat der Beschichtungsprozess mit Bonderite L-FM FL deutliche technische Vorteile für das nachfolgende Kaltformen. Im Vergleich zur herkömmlichen Zinkphosphatierung schmiert die Beschichtung deutlich besser. Sie ist zudem besser gegen Druck beständig. Das verlängert die Lebensdauer der Extrusions- und Umformwerkzeuge. Da Werkzeugwechsel und zeitaufwendige Nacharbeiten an den Werkzeugen entfallen, arbeiten die Anwender wesentlich produktiver und wirtschaftlicher.

Das Verfahren lässt sich leicht in In-Line- und in Batch-Produktionsprozesse integrieren. Der Hersteller unterstützt Anwender dabei mit dem automatischen Leit- und Kontrollsystem Lineguard-s. Hard- und Software sind modular aufgebaut. Eingesetzt werden aktuelle SPS-, Sensor- und HMI-Technologien. Deshalb lässt sich das System individuell konfigurieren. Die Spezialisten des Herstellers Henkel können sorgfältig auf die Bedingungen und Forderungen der Anwender abgestimmte Systemlösungen verwirklichen. Diese sorgen für eine präzise und effiziente Badführung bis hin zur vollautomatischen Steuerung und Überwachung der gesamten Vorbehandlung. Auch eine umfassende Prozessdatenerfassung und Dokumentation lassen sich integrieren.

Bucci fasst zusammen: «Dank der nachgewiesenen Kostenvorteile und der besonderen Umweltverträglichkeit gilt Bonderite L-FM FL derzeit als bei weitem effizientester und verantwortungsbewusstester Prozess für die Oberflächenbehandlung vor der Metall-Kaltumformung. Er entwickelt sich rasant zur branchenweit bevorzugten Technologie. Dies gilt speziell im besonders anspruchsvollen Marktsegment der Automobilschrauben und -bolzen.» SMM

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