DE19509497C1 - Prodn. of surface structure on anodised oxide coating of an iron - Google Patents
Prodn. of surface structure on anodised oxide coating of an ironInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenstruktur, insbesondere Beschriftung, auf einer Bügeleisensohle oder einem Bügeleisenschuh gemäß Anspruch 1 sowie eine Bügeleisensohle oder einen Bügeleisenschuh mit den Merkmalen des Patentanspruches 7.The invention relates to a method for producing a surface structure, especially lettering, on an iron soleplate or an iron shoe according to claim 1 and an iron soleplate or an iron shoe with the Features of claim 7.
Bügeleisensohlen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung unterliegen beim Bügeln einer Abnutzung ihrer Oberfläche. Zum abrasiven und korrosiven Schutz von Oberflächen werden Eloxalschichten auf der Oberfläche der Bügeleisensohle erzeugt. Diese Eloxalschicht, die eine oxidierte Aluminiumschicht ist, kann sowohl als Standard eloxal als auch Harteloxalschicht ausgebildet sein. Für Bügeleisensohlen wird eine Harteloxalschicht oder eine SHC-Beschichtung (Super-Hard-Coat) bevorzugt, die eine Härte von mindestens 450 HV 0,5 aufweist. Eine derartige Beschichtung durch Eloxieren von Bügelsohlen ist in dem Prospekt der Firma AHC Oberflächentechnik Friebe & Reininghaus GmbH, ausgegeben 1994 mit dem Titel "Hart-Coat, Oberflächenschutz für Aluminiumwerkstoffe", beschrieben.Iron soles made of aluminum or an aluminum alloy are subject to ironing wear on their surface. For the abrasive and corrosive protection of Anodized layers are created on the surface of the soleplate. This anodized layer, which is an oxidized aluminum layer, can be used as a standard anodized and hard anodized layer. For iron soles, one Hard anodized layer or an SHC coating (super hard coat) preferred, the one Hardness of at least 450 HV 0.5. Such a coating by Anodizing of soleplate is in the brochure from AHC Oberflächentechnik Friebe & Reininghaus GmbH, issued in 1994 with the title "Hart-Coat, Oberflächenschutz for aluminum materials ".
Bei diesen Harteloxalschichten zeigt sich, daß beim Aufbau einer derartigen Schicht im Eloxalbad als Folge eines Spannungsabbaus die Harteloxalschicht in viele kleine Inseln zerbricht, was jedoch ohne Auswirkungen bleibt, wenn die Schicht nicht weiter behandelt wird. Bei der chemischen oder mechanischen Bearbeitung einer derartig beschichteten Bügeleisensohle zum Aufbringen einer Beschriftung, Kennung oder dgl. können sich diese Inseln jedoch in ihrer Gesamtheit lösen oder abplatzen, wodurch undefinierte Randbereiche zwischen bearbeiteten und nicht bearbeiteten Schichten entstehen, die insbesondere bei einer Beschriftung zu einem verschwommenen oder unklaren Schriftbild führen.These hard anodized layers show that when building such a layer in Anodizing bath as a result of stress relief the hard anodizing layer in many small islands breaks, but this has no effect if the layer stops is treated. Such a chemical or mechanical processing coated iron soleplate for applying a label, identifier or the like However, these islands can come loose or flake off in their entirety, causing undefined border areas between processed and non-processed layers arise, especially when labeling to a blurry or lead unclear typeface.
Bei dem vorliegenden Gegenstand wird die Eloxalschicht mit einem Laser wenigstens teilweise abgetragen. Eine solche Vorgehensweise zur Beschriftung einer eloxierten Oberfläche ist bereits beschrieben in US-PS 4,806,730, in der ein eloxiertes Gehäuse aus Aluminium mittels eines Lasers beschriftet wird. In the present subject, the anodized layer is at least covered with a laser partially removed. Such an approach to labeling an anodized Surface is already described in US Pat. No. 4,806,730, in which an anodized housing is inscribed from aluminum using a laser.
Das Abtragen der Eloxalschicht mit dem Laser zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur, wie beispielsweise einer Beschriftung oder Kennzeichnung auf einer Bügeleisensohle, ermöglicht eine gezielte und kontrollierte Bearbeitung, mit der die Eloxalschicht bezüglich der Schichtdicke und/oder auch in definierten Formen, wie beispielsweise Linien oder Flächen partiell oder ganz abgetragen werden kann. Dabei können die Inseln des Eloxals ohne Abplatzeffekt durchtrennt werden, so daß scharfe Konturen der bearbeiteten Flächen gegenüber der verbleibenden Eloxalschicht erzeugt werden können. Dies ist insbesondere bei einer Beschriftung mit feinen Linien auf der Bügeleisensohle von Bedeutung. Ferner können durch dieses Verfahren auch Geschäftsabzeichen, Firmenlogos, Grafiken oder dgl., die häufig feine und nah zueinender beabstandete Linien aufweisen, in einer hochwertigen Qualität aufgebracht werden. Zudem kann durch besondere Linien- bzw. Flächenstrukturen oder dgl. der ästhetische Gesamteindruck der Bügeleisensohle verbessert werden. Es ist dabei ersichtlich, daß die Erfindung auch dann zum Einsatz kommen kann, wenn das Bügeleisen aus einem Bügeleisenschuh besteht, der mit einer Eloxalschicht versehen wird und wobei diese Eloxalschicht die Bügelfläche bildet. Die Erfindung ist also nicht auf eine Ausführungsform beschränkt, bei der an einem Bügeleisenschuh eine Bügeleisensohle befestigt wird.Removing the anodized layer with the laser to create a surface structure, such as a label or label on an iron soleplate, enables targeted and controlled processing with which the anodized layer is applied the layer thickness and / or also in defined forms, such as lines or Areas can be partially or completely removed. The islands of Eloxal can be severed without chipping, so that sharp contours of the machined Areas can be created opposite the remaining anodized layer. This is especially when using fine lines on the soleplate of Meaning. Furthermore, this method can also be used for business badges, Company logos, graphics, or the like, which are often fine and closely spaced lines exhibit, be applied in a high quality. In addition, by special line or surface structures or the like. the overall aesthetic impression of Iron sole to be improved. It can be seen that the invention then can be used if the iron consists of an iron shoe, which is provided with an anodized layer and this anodized layer the ironing surface forms. The invention is therefore not limited to an embodiment in which an iron sole is attached to an iron shoe.
Die Eloxalschicht der Bügeleisensohle wird fast vollständig bis auf das Trägermaterial der Bügeleisensohle abgetragen, so daß gerade noch eine minimale Eloxalschicht auf der Trägerschicht zurückbleibt, die jedoch nicht durchgängig ausgebildet sein muß. Durch diese Eloxalschicht kann sich eine Umwandlungsschicht bilden, die vorzugsweise u. a. aus Aluminiumoxid, Aluminium sowie eingelagerten Stickstoff besteht. Dadurch kann auf der bearbeiteten Fläche der Bügeleisensohle eine korrosionshemmende Schicht aufgebaut werden, die eine verschleißfeste Ausbildung z. B. einer Beschriftung und somit eine hohe Betriebsdauer der beschichteten Bügeleisensohle ermöglicht.The anodized layer of the soleplate is almost completely down to the base material the soleplate of the iron removed, so that just a minimal anodized layer on the Carrier layer remains, which does not have to be continuous. By this anodized layer can form a conversion layer, which preferably u. a. consists of aluminum oxide, aluminum and embedded nitrogen. This can a corrosion-inhibiting layer on the machined surface of the iron soleplate be built up, the wear-resistant training z. B. a label and thus enables a long service life of the coated iron soleplate.
Der Laser kann zum Abtragen der Eloxalschicht vorteilhafterweise in einem Leistungsbereich von 25 bis 150 Watt betrieben werden, wobei der Vorschub im Bereich von 150 bis 700 mm/s und die Impulsfrequenz zwischen 5 bis 20 kHz liegen kann. Dadurch kann ein fast vollständiger Abtrag der Schichtdicke herstellbar sein, wobei die Schichtdicke der Eloxalschicht im Bereich zwischen 25 µm bis 70 µm liegt. Bei diesen Parametern des Lasers kann eine Umwandlungsschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 20 nm bis 400 nm erzeugt werden.The laser can advantageously remove the anodized layer in one Power range from 25 to 150 watts can be operated, the feed in Range from 150 to 700 mm / s and the pulse frequency are between 5 to 20 kHz can. An almost complete removal of the layer thickness can thereby be produced, wherein the layer thickness of the anodized layer is in the range between 25 microns to 70 microns. With these parameters of the laser, a conversion layer with a layer thickness can be generated in the range of 20 nm to 400 nm.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Laser auf einen auf der Oberfläche der Bügeleisensohle liegenden Brennfleck von 40 µm bis 500 µm, vorzugsweise 50 µm bis 400 µm für den Schichtdickenabtrag fokussierbar ist. Diese Einstellbarkeit ermöglicht die Erzeugung von feinen Strukturen, mit denen eine filigrane Oberflächenstruktur erzeugt werden kann und der Bügeleisensohle dadurch einen hochwertigen Gesamteindruck verleihen kann. Durch diese Fokussierung kann das Ausbrechen der Inseln innerhalb der Harteloxalschicht selbst dann unterbunden werden, wenn der Randbereich der aufzubringenden Struktur in etwa parallel zu einem Randbereich der Insel des Harteloxals liegt oder nur eine geringe Restfläche der Insel auf der Bügeleisensohle verbleibt.An advantageous embodiment of the invention provides that the laser on one on the Surface of the iron sole lying focal spot from 40 µm to 500 µm, preferably 50 µm to 400 µm can be focused for the layer thickness removal. These Adjustability allows the creation of fine structures with which a filigree Surface structure can be generated and thereby the soleplate can give a high-quality overall impression. This focus can Breaking out of the islands within the hard anodized layer can be prevented even then if the edge region of the structure to be applied is approximately parallel to one Edge area of the island of hard anodizing lies or only a small remaining area of the island the soleplate remains.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Laser auf Parameter einstellbar ist, wie beispielsweise Leistung, Impuls, Frequenz und/oder Vorschub, die in Abhängigkeit auf die abzutragende Schichtdicke abgestimmt werden. Somit lassen sich der Abtrag der Schichtdicke an die unterschiedliche Härte der Harteloxalschicht als auch an deren Schichtdicke anpassen. Ferner kann durch die Vorschubgeschwindigkeit ein Schriftbild von durch den Laser erzeugten Oberflächen strukturen auf der Bügeleisensohle bestimmt werden. Es ist auch vorstellbar, daß während des Abtrags der Eloxalschicht die Parameter verändert werden, so daß unterschiedliche Schichtdicken abgetragen werden, wodurch wiederum optische Effekte bei der Herstellung einer Oberflächenstruktur erzielt werden können. Die Parameter können beispielsweise derart eingestellt sein, daß zunächst nur ein geringer Teil der Eloxalschicht abgetragen wird, wobei dann der Abtrag ständig zunimmt, so daß die Eloxalschicht bis auf das Trägermaterial oder auch das Trägermaterial selbst, also das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, abgetragen wird.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the Laser can be set to parameters such as power, pulse, frequency and / or feed, which is matched to the layer thickness to be removed will. Thus, the removal of the layer thickness to the different hardness of the Adapt hard anodized layer as well as their layer thickness. Furthermore, by the Feed speed a typeface of surfaces created by the laser structures on the soleplate of the iron. It is also conceivable that the parameters are changed during the removal of the anodized layer so that different layer thicknesses are removed, which in turn creates optical effects can be achieved in the production of a surface structure. The parameters can, for example, be set such that initially only a small part of the Anodized layer is removed, the removal then increasing continuously, so that the Anodized layer down to the carrier material or the carrier material itself, that is Aluminum or the aluminum alloy is removed.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß durch die auf die Schichtdicke abgestimmten Parameter der Eloxalschicht ein Übergangsbereich zwischen der Eloxalschicht und der bearbeiteten Fläche hergestellt wird. Dieser Übergangsbereich weist einen fließenden Übergang von der bearbeiteten Fläche auf die Oberfläche der nicht bearbeiteten Eloxalschicht auf, so daß eine grat- und/oder kantenfreie Form geschaffen werden kann. Dies hat den Vorteil, daß die Grenzbereiche der Eloxalschicht verschleißfester sind. Zudem kann somit beim Bügelvorgang das Bügelgut nicht beschädigt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that through the parameters of the anodized layer that are matched to the layer thickness Transition area between the anodized layer and the machined surface becomes. This transition area shows a smooth transition from the machined Surface on the surface of the unprocessed anodized layer so that a burr and / or edge-free shape can be created. This has the advantage that the Boundary areas of the anodized layer are more wear-resistant. In addition, the The ironing process will not be damaged.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Übergangsbereich zwischen der bearbeiteten Fläche durch den Laser und der Oberfläche der Eloxalschicht einen Flankenwinkel aufweist, der vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 5° bis 85° liegt. Die Übergänge zwischen der bearbeiteten Fläche und der Oberfläche der Eloxalschicht sind fließend ausgebildet.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the Transition area between the processed surface by the laser and the surface the anodized layer has a flank angle, which is advantageously in one area is between 5 ° and 85 °. The transitions between the machined surface and the The surface of the anodized layer is fluid.
Zur Durchführung des Verfahrens hat sich als besonders vorteilhaft ein Nd-YAG-Laser gezeigt, der auf die einzelnen Parameter einstellbar ist. Damit ist ein Abtragen der Eloxalschicht ohne Abplatzeffekte möglich. Gleichzeitig kann im Randbereich der Eloxalschicht ein gegenüber der bearbeiteten Fläche ausbildeter Übergangsbereich mit einem Flankenwinkel herstellbar sein. Ferner kann sich eine Umwandlungsschicht als Korrosionsschicht ausbilden.An Nd-YAG laser has proven to be particularly advantageous for carrying out the method shown, which is adjustable to the individual parameters. This is a removal of the Anodizing layer possible without chipping effects. At the same time, the Anodized layer with a transition area formed in relation to the machined surface a flank angle can be produced. Furthermore, a conversion layer can be as Form a corrosion layer.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention is now based on a preferred embodiment described. The drawing shows:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bügeleisensohle, Fig. 1 is a plan view of a soleplate,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht auf den Bereich X gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is an enlarged view of the area X of FIG. 1 and
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie 1-1 in Fig. 1. Fig. 3 is a schematic sectional view taken along the line 1-1 in FIG. 1.
In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Bügeleisensohle 111 dargestellt. Diese Bügeleisensohle 111 weist eine Eloxalschicht 112 auf. Diese Eloxalschicht 112 kann als Standardeloxalschicht oder als Harteloxalschicht ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, anstelle der Eloxalschicht 112 eine SHC-Beschichtung (Super-Hard-Coat SHC) vorzusehen. Diese Eloxalschicht 112 weist Linien 113 auf, die mit einem Laser durch Abtragen der Eloxalschicht 112 hergestellt sind. Diese beispielhaft dargestellten Linien 113 können in ihrer Form und Größe beliebig ausgebildet sein. Es kann mit dem Laser auch ein Abtragen von größeren Flächen der Eloxalschicht 112 erfolgen. Die unterschiedlichen Farben der Materialien ermöglichen die Erzeugung der optischen Effekte.In Fig. 1 a plan view is shown on a soleplate 111th This soleplate 111 has an anodized layer 112 . This anodized layer 112 can be designed as a standard anodized layer or as a hard anodized layer. However, it is also possible to provide an SHC coating (super hard coat SHC) instead of the anodized layer 112 . This anodized layer 112 has lines 113 which are produced with a laser by removing the anodized layer 112 . The lines 113 shown as examples can be of any shape and size. Larger areas of the anodized layer 112 can also be removed with the laser. The different colors of the materials enable the creation of the optical effects.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches X dargestellt. Die Eloxalschicht 112 besteht aus mehreren Inseln 214, die nach der Erzeugung einer Harteloxalschicht im Eloxalbad aufgrund des Spannungsabbaus entstehen. Derartige Inseln 214 der Eloxalschicht 112 neigen beim Abtragen der Eloxalschicht 112 zum Ausbrechen oder Abplatzen, so daß ein undefinierter Randbereich bzw. eine unscharfe Linienstruktur entstehen würde.In Fig. 2 is an enlarged view of the portion X is shown. The anodized layer 112 consists of several islands 214 , which are created after the generation of a hard anodized layer in the anodized bath due to the stress reduction. Such islands 214 of the anodized layer 112 tend to break off or flake off when the anodized layer 112 is removed, so that an undefined edge region or an unsharp line structure would result.
Der Laser ist zur Erzeugung der Linie 213 auf die Art des Abtrags und die abzutragende Schichtdicke abgestimmt. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß bei einer Schichtdicke der Eloxalschicht 112 von 25 bis 70 µm der Laser im Leistungsbereich zwischen 25 und 150 Watt betrieben wird, wobei ein Vorschub im Bereich von 150 bis 700 mm/s liegt und eine Impulsfrequenz zwischen 5 bis 20 kHz eingestellt ist. Bei derartigen Parametern kann eine konturenscharfe Linie 213 durch Abtragen der Eloxalschicht 112 erzeugt werden. Zur Einstellung der Breite der Linie 213 ist der Laser fokussierbar, wobei vorteilhafterweise der Laser auf einen Brennfleck von 40 bis 500 µm fokussiert ist. Diese Einstellung unterstützt die konturenscharfe Ausbildung und verhindert ein Ausbrechen bzw. Abplatzen der Inseln 214 innerhalb der Eloxalschicht 112, so daß sehr feine Linien 213 unabhängig von dem Bahnverlauf herstellbar sind. Somit können auch Zick-Zack-Linien oder parallel sehr eng zueinander beabstandete Linien 213 erzeugt werden.To generate line 213, the laser is matched to the type of removal and the layer thickness to be removed. It is advantageously provided that with a layer thickness of the anodized layer 112 of 25 to 70 μm the laser is operated in the power range between 25 and 150 watts, an advance in the range of 150 to 700 mm / s and a pulse frequency between 5 and 20 kHz is set. With such parameters, a contour-sharp line 213 can be generated by removing the anodized layer 112 . The laser can be focused to adjust the width of line 213, the laser advantageously being focused on a focal spot of 40 to 500 μm. This setting supports the sharp-contoured formation and prevents the islands 214 from breaking out or flaking off within the anodized layer 112 , so that very fine lines 213 can be produced regardless of the course of the path. Thus, zigzag lines or lines 213 that are very closely spaced apart in parallel can also be generated.
In Fig. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie 1-1 der Fig. 1 dargestellt. Die Bügeleisensohle 311, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, ist mit einer Eloxalschicht 312 überzogen. Die Eloxalschicht 312 weist links und rechts der erzeugten Linie 313 einen Übergangsbereich 315 auf. Durch die Abstimmung der Parameter des Lasers und insbesondere durch die Fokussierung des Lasers auf einen Brennfleck kann der Randbereich in einem Flankenwinkel a ausgebildet sein, der im Bereich zwischen 5 und 85 Grad liegt. Dadurch kann von einer bearbeiteten Fläche 317 der Linie 313 ein sanfter Übergang auf die Oberfläche der Eloxalschicht 312, also auf die zum Bügelgut weisende Fläche, geschaffen werden. Durch diesen sanften Übergangsbereich wird das Bügelgut nicht beeinträchtigt und das Bügeleisen gleitet weiterhin leicht auf dem Bügelgut. FIG. 3 shows a schematic sectional illustration along the line 1-1 of FIG. 1. The iron sole 311 , which is made of aluminum or an aluminum alloy, is coated with an anodized layer 312 . The anodized layer 312 has a transition region 315 to the left and right of the line 313 generated. By coordinating the parameters of the laser and in particular by focusing the laser on a focal spot, the edge region can be formed at a flank angle α which is in the range between 5 and 85 degrees. As a result, a smooth transition from the machined surface 317 of line 313 to the surface of the anodized layer 312 , that is to say to the surface facing the item to be ironed. This gentle transition area does not affect the ironing material and the iron continues to glide easily on the ironing material.
Zudem ist der Randbereich der Eloxalschicht 312 gegenüber den äußeren Einflüssen widerstandsfähiger und somit verschleißfest ausgebildet.In addition, the edge region of the anodized layer 312 is designed to be more resistant to the external influences and thus resistant to wear.
Desweiteren ist vorteilhaft, daß bei der Herstellung der Linie 313 die Eloxalschicht 312 nicht vollständig abgetragen wird, sondern eine minimale Schichtdicke auf der bearbeiteten Fläche 317 der Bügeleisensohle 311 belassen wird, so daß sich eine Umwandlungsschicht ausbilden kann, die als Korrosionsschutzschicht wirkt. Diese Umwandlungsschicht besteht im wesentlichen aus Aluminiumoxid, Aluminium sowie eingelagertem Stickstoff. Diese Umwandlungsschicht bewirkt, daß eine Schutzschicht auf der bearbeiteten Fläche 317 der Linie 313 vorliegt, obwohl ein fast vollständiger Abtrag der Eloxalschicht 312 erfolgt ist, so daß die Bügeleisensohle 311 weiterhin geschützt und verschleißfest ausgebildet ist.Furthermore, it is advantageous that in the production of line 313 the anodized layer 312 is not completely removed, but a minimal layer thickness is left on the processed surface 317 of the soleplate 311 , so that a conversion layer can be formed which acts as a corrosion protection layer. This conversion layer consists essentially of aluminum oxide, aluminum and embedded nitrogen. This conversion layer causes a protective layer to be present on the machined surface 317 of line 313, although the anodized layer 312 has been almost completely removed, so that the soleplate 311 is still protected and wear-resistant.
Die Herstellung der Linie 313 mit einem Laser kann insbesondere zur Herstellung einer Beschriftung, Geschäftsabzeichen oder dgl. bzw. zur Herstellung von Strukturen bzw. Flächen einsetzbar sein, mit Hilfe derer der ästhetische Gesamteindruck der Bügeleisensohle verbessert werden kann. Zudem kann dadurch für den Verbraucher ein Hinweis gegeben sein, daß es sich hier um eine Originalware handelt, die mit einer besonders charakteristischen Kennzeichnung versehen ist.The production of the line 313 with a laser can in particular be used for the production of a Lettering, business badges or the like or for the production of structures or Surfaces can be used, with the help of which the overall aesthetic impression Iron sole can be improved. It can also make for a consumer Note that this is an original product that comes with a particularly characteristic marking is provided.
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