Die Erfindung betrifft weiters eine Elektrode zur elektroche- mischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke, ins- besondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, mit einem Anschluss zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungs- quelle und einer Isolierschicht zur Tränkung mit einem Elektrolyten.

Metalloberflächen werden während ihrer Verarbeitung häufig verunreinigt, was aus Korrosionsgründen aber auch aus ästhe- tischen Gründen vermieden werden sollte. Problematisch dabei sind vorwiegend Verunreinigungen, welche beim Schweißen von Me- tallbauteilen durch die während des Schweißvorganges auftretende Wärme entstehen. Dabei handelt es sich um Oxidschichten, Schla- cken oder andere Schweißrückstände, welche sich auch bei Schweißvorgängen unter Schutzgasatmosphäre nicht völlig verhindern lassen.

Zur Entfernung derartiger Verunreinigungen werden die Werkstücke häufig in einem gesonderten Arbeitsgang gereinigt, was durch me- chanische Einwirkung, chemische Verfahren oder elektrochemische Verfahren geschehen kann. Rein mechanische Reinigungsverfahren sind sehr aufwändig und führen zu unerwünschten Kratzern auch auf jenen Oberflächen, die nicht verunreinigt waren. Derartige zerkratzte Oberflächenbereiche sind wiederum durch eine erhöhte Korrosionsanfälligkeit ausgezeichnet und machen häufig eine wei- tere Nachbearbeitung erforderlich. Schonender, aber häufig nicht so wirkungsvoll sind dabei chemische Verfahren (beispielsweise Beizen), bei welchen die Verunreinigungen mit bestimmten Lö- sungsmitteln entfernt werden.

Optimale Reinigungsergebnisse, insbesondere bei Verunreini- gungen, welche nach Schweißvorgängen auf Metalloberflächen auf- treten, wurden durch elektrochemische Reinigungsverfahren erzielt, bei denen durch Bildung einer elektrochemischen Zelle oder einer Elektrolysezelle unter gleichzeitiger mechanischer Einwirkung die Verunreinigungen rasch und schonend entfernt werden können. Dabei wird das zu reinigende Werkstück an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen, während die Elektrode (Reinigungselektrode) mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden wird. Die Elektrode ist mit einer Isolierschicht versehen, sodass kein Kurzschluss zwischen dem Werkstück und der Elektrode erzeugt werden kann. Zur Bildung einer elektroche- mischen Zelle oder einer Elektrolysezelle wird die Isolier- schicht, welche in der Regel aus einem Gewebe, beispielsweise einem Glasfasergewebe, besteht, mit einem flüssigen Elektrolyt getränkt. Durch das Einwirken des Elektrolyten und des elektrischen Stromes wird die Oberfläche des Werkstückes im Be- reich zwischen der Elektrode und der darunterliegenden Oberflä- che des Werkstückes galvanisch gereinigt. Der Elektrolyt kann dabei manuell auf die Isolierschicht der Elektrode aufgebracht werden oder durch eine entsprechende Zuleitung auch kontinuier- lich zur Elektrode geleitet werden.

Die DE 200 19 118 U1 beschreibt ein Gerät zur lokalisierten Reinigung von Metalloberflächen, insbesondere im Bereich von Schweißnähten, umfassend eine Zelle aus korrosionsbeständigem Material, von der eine verwendete Dekapiersäure in der Arbeits- position zurückgehalten wird. Zur Verbesserung der Reinigungs- wirkung wird die im Inneren dieser Zelle befindliche Dekapiersäure in Schwingung versetzt. Zu diesem Zweck wird am Ende der Sonotrode ein Generator für Ultraschallwellen aufge- setzt. Abgesehen davon, dass die Verwendung derartiger Säuren zum Beizen der Metalloberfläche besondere Sicherheitsvorkeh- rungen erfordert, ist auch der Aufbau des Reinigungsgeräts besonders aufwändig und kompliziert. Darüber hinaus ist die Ab- dichtung gegenüber der zu reinigenden Oberfläche häufig aufgrund einer Rauigkeit der Oberfläche schwierig bzw. nicht möglich.

Eine Vorrichtung zum elektrochemischen Reinigen von Metallober- flächen dieser Art ist beispielsweise in der DE 298 23 753 U1 beschrieben. Dabei wird eine Kombination einer mikroabrasiven Behandlung und einer elektrochemischen Behandlung zur möglichst wirkungsvollen Beseitigung von Verunreinigungen bei gleichzei- tiger Schonung angrenzender, nicht verunreinigter Bereiche, be- schrieben.

Eine andere Vorrichtung zur Reinigung von Metallen nach deren Bearbeitung mit hohen Temperaturen ist aus der WO 97/12081 A1 bekannt, wobei die Isolierschicht, welche das Ende der Elektrode umgibt, aus Polyetheretherketon besteht, sodass Verbrennungen der Isolierschicht durch unerwünscht hohe Ströme zwischen Elektrode und Werkstück vermieden werden.

Die US 6 315 885 B1 zeigt ein weiteres Verfahren zur elektroche- mischen Reinigung von Werkstücken, bei dem der verwendete Elektrolyt in Schwingungen im Ultraschallbereich versetzt wird und somit die Reinigungswirkung verbessert wird. Dabei wird die Reinigung in einem Reinigungsbehälter durchgeführt, indem das Werkstück in den Elektrolyt getaucht wird. Dieses Verfahren ist besonders aufwändig und für große Werkstücke wie z. B. Teile von Autokarosserien nicht geeignet.

Weiters beschreibt die DE 33 43 396 AI ein Verfahren zum Dekon- taminieren metallischer Komponenten einer kerntechnischen Anlage wobei eine mit Elektrolytflüssigkeit gefüllte trogförmige Elektrode längs der zu reinigenden Komponente bewegt wird. Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, möglichst geringe Mengen an zu beseitigenden Abfällen zu produzieren, was durch eine Führung des Elektrolyts in einem Kreislauf über einen Filter erzielt wird. Auf die konkrete Ausführung der Elektrode wird mit Ausnahme der Umschließung eines mit der Elektrolyt- flüssigkeit getränkten Schwammkörpers nicht eingegangen.

Zudem haben die bekannten elektrochemischen Reinigungsverfahren allesamt den Nachteil, dass die Dauer des Reinigungsvorganges für eine optimale Reinigungswirkung relativ lang ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein obengenanntes elektrochemisches Reinigungsverfahren zu schaffen, durch das einerseits eine verbesserte Reinigungswirkung und andererseits eine Beschleunigung des Reinigungsvorganges bei gleichzeitig möglichst geringem Verschleiß der Elektrode erzielt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer eingangs erwähnten Elektrode zur elektrochemischen Reini- gung von Metalloberflächen, mit der eine verbesserte Reinigungs- wirkung bei gleichzeitiger Beschleunigung des Reinigungsvorganges und möglichst geringem Verschleiß der Elektrode erzielt werden kann.

Nachteile bekannter Reinigungsverfahren bzw. Reinigungselektro- den sollen vermieden bzw. zumindest reduziert werden.

In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass die Elektrode während des Reinigungsvorgan- ges in Schwingungen mit Frequenzen, vorzugsweise im Ultraschall- bereich, versetzt wird. Durch die schwingungsbedingte me- chanische Wirkung auf die Elektrode bzw. die Weiterleitung der Schwingung von der Elektrode auf den Elektrolyten und somit auf die Metalloberfläche wird eine wesentliche Beschleunigung des Reinigungsvorganges und eine Verbesserung der Reinigungswirkung erzielt. Dadurch, dass zwischen der Elektrode und der Oberfläche des Werkstückes die mit dem Elektrolyt versehene Isolierschicht angeordnet ist, kommt es zu keiner direkten mechanischen Ein- wirkung der Elektrodenfläche auf die Metalloberfläche und somit zu keiner unerwünschten Beschädigung der Metalloberfläche.

Wenn die Elektrode in Schwingungen im Frequenzbereich über 20 kHz, vorzugsweise zwischen 100 kHz und 2 MHz, versetzt wird, können optimale Ergebnisse erzielt werden und gleichzeitig der Aufwand für die Erzeugung der Schwingung gering gehalten werden.

Vorteile können weiters dadurch erzielt werden, dass die Schwingungsamplitude verändert werden kann. Somit kann durch Änderung der Schwingungsamplitude, beispielsweise durch Änderung der Versorgungsspannung eines elektromagnetischen oder piezo- elektrischen Schwingungsgebers, die Reinigungswirkung an die je- weiligen Gegebenheiten, wie z. B. an den Grad der Verunreinigung, manuell oder automatisch angepasst werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine Elektrode zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen me- tallischer Werkstücke, insbesondere von Oberflächen im Bereich von Schweißnähten, mit einem Anschluss zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle und einer Isolierschicht zur Tränkung mit einem Elektrolyten, bei der eine Einrichtung zur Erzeugung einer Schwingung vorgesehen ist. Durch die Schwingungseinrichtung wird die Reinigungswirkung wesentlich verbessert und eine Beschleunigung des Reinigungsvorganges er- zielt, ohne dass der Verschleiß der Elektrode erhöht wird.

Dabei wird die Schwingungseinrichtung vorzugsweise durch einen Ultraschallgeber gebildet. Derartige Schwingungseinrichtungen sind relativ kostengünstig und robust. Weiters kann mit Ultra- schallgebern wie z. B. Piezokristallen ein optimales Ergebnis geliefert werden.

Die Schwingungseinrichtung kann direkt in der Elektrode angeord- net sein, einen Teil der Elektrode bilden oder auch an der Außenseite der Elektrode befestigt sein. Die letztgenannte Aus- führungsform eignet sich besonders zur Nachrüstung bestehender Elektroden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Griff vorgesehen, welcher schwingungsgedämpft gelagert ist oder mit einer schwingungsdämpfenden Schicht versehen ist. Dadurch kann eine bequeme Handhabung der Reinigungselektrode erzielt werden, da die von der Schwingungseinrichtung ausgehenden Schwingungen nicht bzw. nur zu einem sehr geringen Teil an die Hand der be- dienenden Person weitergeleitet werden. Dabei können verschie- dene elastische Materialien, insbesondere Kunststoffe mit energieabsorbierender Wirkung, zur Anwendung kommen.

Zusätzlich zur vorhandenen Isolierschicht kann eine Schicht aus elastischem Material vorgesehen sein, welche den direkten Kon- takt zwischen der Elektrodenoberfläche und dem Werkstück verhindert und somit die Elektrode aber auch die Werkstückober- fläche schont.

Wenn eine Schicht aus Kohlenstoff vorgesehen ist, können die Spannungsverluste und der Verschleiß an der Elektrode minimiert werden. Dadurch wird eine erhöhte Leistung für den eigentlichen Reinigungsprozess erzielt. Anstelle einer Kohlenstoffbeschich- tung können auch andere Beschichtungen aus speziellen Materiali- en an der Elektrode vorgesehen sein, wodurch der Verschleiß der Elektrode herabgesetzt werden kann.

Die Isolierschicht zum Tränken mit dem Elektrolyten ist vorzugs- weise aus einem Gewebe, wie z. B. einem Glasfasergewebe, ge- bildet. Die Isolierschicht muss porös sein, sodass eine Aufnahme eines flüssigen oder pastösen Elektrolyten möglich ist.

Alternativ dazu kann die Isolierschicht auch aus Noppen oder dgl. aus Kunststoff gebildet sein, durch die die Elektrodenober- fläche in einem sicheren und definierten Abstand von der Werk- stückoberfläche gehalten wird und zwischen denen Raum für die Einbringung eines flüssigen oder pastösen Elektrolyten zur Bil- dung einer elektrochemischen Zelle frei ist. Die Noppen oder dgl. aus Kunststoff können dabei mit der Elektrodenoberfläche verklebt sein oder beispielsweise über ein Trägergewebe an der Elektrodenoberfläche angebracht sein.

Vorzugsweise ist eine Leitung zur Förderung des Elektrolyten vorgesehen, sodass der Elektrolyt kontinuierlich zur Elektrode gefördert werden kann und somit der Reinigungsvorgang ohne Un- terbrechung vollzogen werden kann.

Dabei kann die Förderleitung auch eine Einrichtung zur Dosierung des Elektrolyten enthalten, sodass eine automatische oder manu- elle Anpassung der geförderten Elektrolytmenge an die jeweiligen Bedingungen, wie z. B. an den Grad der Verunreinigung, erfolgen kann.

Darüberhinaus kann zumindest eine weitere Leitung zur Förderung von zusatzkomponenten zum Elektrolyten vorgesehen sein. Diese Mischung des Elektrolyten mit Zusatzkomponenten kann aber auch vor der Förderung erfolgen, sodass nur eine Leitung zur Förderung des Elektrolyten notwendig ist.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand der beigefügten Abbil- dungen, welche verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, näher erläutert.

Darin zeigen : Fig. 1 : eine Prinzipskizze einer Elektrode zur elektrochemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke ; Fig. 2 : einen Querschnitt durch eine Elektrode zur elektroche- mishen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 3 bis 5 : weitere Ausführungsformen der Erfindung ; Fig. 6 : ein Detail einer an einem Werkstück aufliegenden Elektrode mit einer Isolierschicht in Form von Kunststoffnoppen ; und Fig. 7 : eine schematische Ansicht einer mit einem Griff verse- henen Reinigungselektrode im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Elektrode 1 zur elektro- chemischen Reinigung von Oberflächen metallischer Werkstücke 2.

Zwischen dem Werkstück 2 und dem metallischen Elektrodenkörper 3 wird über entsprechende Leitungen 4 eine Spannungsquelle 5 ange- schlossen. Dabei kann die vom Elektrodenkörper 3 ausgehende Leitung 4 innerhalb eines Anschlussstückes 6 zur Verbindung des Elektrodenkörpers 3 mit einem Griff angeordnet sein. Der Elektrodenkörper 3 der Elektrode 1 ist mit einer Isolierschicht 7 zumindest teilweise umhüllt. Diese Isolierschicht 7, welche beispielsweise durch ein Glasfasergewebe gebildet sein kann, wird ein Kurzschluss zwischen dem Elektrodenkörper 3 und der Oberfläche des metallischen Werkstückes. 2 verhindert. Zur Bil- dung einer elektrochemischen Zelle wird nun die Isolierschicht 7 mit einem geeigneten Elektrolyten 8, beispielweise einer Poly- phosphorsäurelösung, getränkt. Danach wird die Elektrode 1 auf das Werkstück 2 an den verunreinigten Stellen aufgelegt und be- wegt. Die Verunreinigungen werden elektrochemisch entfernt und die Oberfläche des Werkstückes 2 weitestgehend geschont. Ein derartiger Reinigungsvorgang dauert jedoch durch oftmaliges Wiederholen des Reinigungsvorganges und des Tränkens der Iso- lierschicht 7 im Elektrolyten 8 relativ lange.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode 1 zeigt Fig. 2 im Querschnitt. Dabei ist innerhalb des Elektrodenkörpers 3 eine Einrichtung 9 zur Erzeugung einer Schwingung, beispiels- weise ein Ultraschallgeber, eingebaut. Die Schwingungseinrich- tung 9 wird über entsprechende Verbindungskabel 10 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei können die Verbindungskabel 10 sowie die Verbindungsleitung 4 zum Anschluss einer elektrischen Spannungsquelle im entsprechenden Verbindungsstück 6 zu einem allfälligen Griff verlaufend angeordnet sein. Durch die Schwingungseinrichtung 9 wird die Elektrode 1 in eine Schwingung, insbesondere eine Ultraschallschwingung, versetzt, welche den Reinigungsprozess beschleunigt und unterstützt.

Gemäß Fig. 3 kann die Schwingungseinrichtung 9 auch am Elektro- denkörper 3 der Elektrode 1 angeordnet sein, was beispielsweise ein Nachrüsten bestehender Reinigungselektroden 1 möglich macht.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Elektrode 1, bei der ein Teil des Elektrodenkörpers 3 durch die Schwingungsein- richtung 9 gebildet ist.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 ist zwischen dem Elektrodenkörper 3 der Elektrode 1 und der Isolierschicht 7 eine Schicht 11 angeordnet, welche beispielsweise aus elastischem Ma- terial bestehen kann und die Oberfläche der Elektrode 1 sowie die Oberfläche des Werkstückes 2 vor direkter Einwirkung der Schwingungseinrichtung 9 schützt, wenn z. B. die Isolierschicht 7 beschädigt ist.

Fig. 7 zeigt eine Elektrode 1, welche über Verbindungsstück 6 mit einem Griff 12 verbunden ist. Zur Vermeidung, dass von der Schwingungseinrichtung 9 ausgehende Schwingungen an den Griff 12 übertragen werden, ist der Griff 12 schwingungsgedämpft ge- lagert, indem eine schwingungsdämpfende Schicht 13 zwischen dem Griff 12 und dem Verbindungsstück 6 angeordnet ist. Am hinteren Ende des Griffes 12 laufen die Anschlussleitungen 4,10 für den Elektrodenkörper 3 und die Schwingungseinrichtung 9 heraus.

Ebenso kann durch den Griff 12 das Verbindungsstück 6 und dem Elektrodenkörper 3 eine Leitung 15 zur Förderung des Elektroly- ten 8 zur Isolierschicht 7 angeordnet sein.

Das Detail gemäß Fig. 6 zeigt einen Teil der Oberfläche des Elektrodenkörpers 3 und der Oberfläche des Werkstückes 2. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Isolierschicht 7 aus Noppen 14 oder dgl. aus Kunststoff gebildet, zwischen welchen Noppen der Elektrolyt 8 Raum findet. Dies stellt eine alternative Aus- führungsform der Isolierschicht 7, wie die häufig verwendeten Gewebeschichten, dar.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Aus- führungformen der Elektroden 1 beschränkt. Insbesondere können verschiedenste Einrichtungen 9 zur Erzeugung einer Schwingung in der Elektrode 1 angeordnet oder an dieser platziert sein.