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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verchromen von Flugmotorenzylindern, wobei die
Innenfläche eines Eisenmetallzylinders und jene eines Zylinderkopfes zusammen einen Verbrennungsraum begrenzen.
Bekannte Verfahren dieser Art erlauben, die abgenutzte Zylinderinnenfläche der jeweiligen
Flugmotorenzylinderanordnung durch Chromplattieren oder Verchromen, auszubessern, wobei Mikrorisse an der Chromüberzugsschicht erzeugt werden, deren Oberfläche deshalb erwünschterweise durch Öl benetzbar wird. Verfahren dieser Art sind beispielsweise in den USA-Patentschriften Nr. l, 441, 468, Nr. 2, 048, 578, Nr. 2, 412, 698, Nr. 2, 433, 457, Nr. 2, 856, 344, Nr. 2, 980, 593 und Nr. 3, 192, 618 beschrieben.
Die Flugmotorenzylinderanordnung weist dabei einen dünnwandigen Stahlzylinder auf, der einen
Arbeitskolben des jeweiligen Flugmotors aufzunehmen bestimmt ist und an seinem äusseren Ende einen
Aluminiumzylinderkopf trägt, der Ventilsitze, Durchgänge für Brenn- oder Abgase und andere ähnliche
Einrichtungen aufweist. Gemäss herkömmlichen Verfahren der vorstehend genannten Art wird der
Zylinderkopf vor dem Verchromen der Flugmotorenzylinderanordnung bis zu einer gewissen Tiefe in eine
Wachsmasse getaucht, wobei seine Innenfläche mit einem Wachsüberzug verkleidet wird. Die so erhaltene
Wachsüberzugsschicht verhindert das Aufplattieren von Chrom am Zylinderkopf und beschränkt den jeweils verchromten Bereich auf die erwünschte Zylinderinnenfläche.
Herkömmlicherweise wird die Flugmotoren- zylinderanordnung mit dem so beschichteten Zylinderkopf an einer geeigneten Anode befestigt, die so erhaltene Einrichtung in ein Verchrombad getaucht und während einer zur Erhaltung der erwünschten
Chromschichtdicke an der jeweiligen Zylinderinnenfläche ausreichenden Zeitdauer elektroplattiert.
Daraufhin wird die Einrichtung mit der so verchromten Zylinderinnenfläche aus dem Verchrombad entfernt und zwecks Zeugung von Mikrorissen an der Chromüberzugsschichtoberfläche nachbehandelt. Der Zylinder wird dann von der Anode getrennt, das Wachs entfernt und die Flugmotorenzylinderanordnung zwecks ihrer Weiterbearbeitung, beispielsweise Honen und Schrot- oder Griesabstrahlen, gereinigt.
Die bekannten Verfahren zum Elektroplattieren von Flugmotorenzylinderanordnungen sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die Notwendigkeit der Anbringung eines Wachsüberzuges am Zylinderkopf
Probleme verursacht. Die beim Anbringen und Entfernen der Wachsschicht geleistete Handarbeit ist zeitraubend und kostspielig. Anderseits bildet der Arbeitsgang der Wachsbeschichtung eine höchst unerwünschte Fehlerquelle, auf die ein erheblicher Teil des jeweiligen Ausschusses zurückzuführen ist. Beispielsweise verursacht ein während der Wachsbeschichtung des Zylinderkopfes auf die zu verchromende
Zylinderinnenwand gespritztes Wachsteilchen die Bildung eines höchst unerwünschten Einschlusses in der
Chromschicht dieser Wand.
Anderseits kann eine unvollständige Entfernung des Wachses vom Zylinderkopf, beispielsweise in Gewindelöchern das Einfangen von Abstrahlschrot oder-griesteilchen verursachen, die bei Einführung der jeweiligen Schrauben die reparierte Flugmotorenzylinderanordnung beschädigen.
Ferner kann so eingefangener Abstrahlschrot oder-gries während dem Flugbetrieb in das Schmiersystem des jeweiligen Flugmotors gelangen und diesen Motor auf höchst gefährliche Weise beschädigen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2263681 ist eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Galvanisieren der Innenflächen von mehreren ringförmigen Körpern bekannt, wobei mehrere Zwischenlagen, die zwischen je zwei einander benachbarten ringförmigen Körpern angeordnet sind, diese elektrisch voneinander isolieren und hermetisch gegeneinander abdichten, so dass ein stehender rohrförmiger Körper vorhanden ist, in dem die ringförmigen Körper und die Zwischenlagen so übereinandergestapelt sind, dass ihre Bohrungen miteinander fluchten.
Diese bekannte Vorrichtung weist eine sehr komplizierte Anordnung von Elektroden auf, die sich praktisch nur schwer herstellen lassen.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 743523 ist ferner eine Vorrichtung zur Innenverchromung von senkrecht im Bad angeordneten, rohrenförmigen Hohlkörpern, besonders von Zylinderbüchsen für Brennkraftmaschinen, bekannt, bei der die nicht mit Chrom zu überziehende Aussenseite des oder der Hohlkörper durch ein Luftpolster abgedeckt ist, das sich zwischen der Aussenseite des Hohlkörpers und einem über ihn gestülpten, aus nichtleitendem Material hergestellten Mantel befindet, der auf dem Hohlkörper mittels einer Dichtung durch Federdruck fest aufliegt, wobei der Luftpolster durch ständige Zufuhr von Druckluft erhalten bleibt.
Die Abdichtung des Luftpolsters bietet in der Praxis derartige Schwierigkeiten, dass eine praktische Anwendung dieser bekannten Vorrichtung kaum in Frage kommt.
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Patentschrift Nr. 142881innenfläche ab, wobei die Verfahrerparameter wie Elektrolyttemperatur, Chromkonzentration, zeitliche Elektrolytfördermenge und Plattierstromintensität in weiten Grenzen variiert werden können. Beispielsweise kann bei 65 C einer Stromdicke von 0, 93 A/cm2 260 g CrOg/1 Lösung, Chromsäurekonzentration, 2, 2 g SO/l Lösung Sulfationkonzentration und somit bei einem CrOg/SO-Verhältnis von 120/1 mit zufriedenstellendem Erfolg verchromt werden.
Die in der Zeiteinheit durch die Flugmotorenzylinderanordnung gepumpte Elektrolytdurchflussmenge ausreichend hoch sein, um entlang der zu verchromenden Zylinderinnenfläche eine praktisch konstante Temperatur zu gewährleisten, wobei der Temperaturgradient vom Elektrolyt Eintrittsende bis zum Elektrolyt Austrittsende des aufzuplattierenden Zylinders nicht mehr als etwa 0, 5 C betragen sollte. Ein mehr als 0, 5 C betragender Temperaturgradient zwischen diesen Zylinderenden bewirkt entlang der verchromten Zylinderinnenwand unerwünschte Veränderungen der Mikrorissstruktur. Anderseits sollte die jeweilige zeitliche Elektrolytdurchflussmenge ausreichend gross sein, um entlang der zu verchromenden Zylinderinnenfläche auch bei den angewendeten hohen Stromdichten praktisch konstante lokale Plattierstromdichten zu gewährleisten.
Bei zu langsamer Elektrolytdurchflussgeschwindigkeit erhöht sich nämlich der elektrische Widerstand der Elektrolytlösung in der Nähe des stromabwärts gelegenen Zylinderendes zufolge einer Erhöhung der Wasserstoffgaskonzentration. Eine Erhöhung der Elektrolytdurchflussgeschwindigkeit bewirkt übrigens auch eine erhebliche Steigerung der Plattiergeschwindigkeit.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens zum Verchromen mindestens einer Flugmotorenzylinderanordnung sowie Vorrichtungen zur Ausführung dieser Verfahren, die an Hand der Zeichnungen in ihren Einzelheiten näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Realisierung einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens. Fig. 2 eine Teilschnittansicht von oben der Vorrichtung gemäss Fig. l bei entfernter Flugmotorenzylinderanordnung, wobei der Schnitt entlang der Linie 2-2 dieser Figur verläuft. Fig. 3 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung gemäss Fig. l und einer daran zum Verchromen montierten Flugmotorenzylinderanordnung, wobei der Schnitt entlang der Linie 3-3 dieser Figur verläuft.
Die in Fig. 1 gezeigte Elektroplattiervorrichtung weist ein Gehäuse --10-- auf, das durch eine Leitung
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--14-- verbunden- aufweist. Vorzugsweise weist die beschriebene Vorrichtung eine Schutzhaube --24-- und eine Auslassleitung --26-- für schädliche Gase auf.
Eine Bodenplatte-28-- ist im Gehäuse-10-- befestigt und demgegenüber mit Hilfe beliebiger herkömmlicher Mittel elektrisch isoliert. Eine Flugmotorenzylinderanordnung --30-- ist, wie die Fig. 3 in vergrössertem Massstab zeigt, an der Bodenplattè --28--montiert.
Die Flugmotorenzylinderanordnung --30-- der Fig. 3 weist einen Stahlzylinder --32-- auf, der einen Flansch --34-- besitzt, mit dessen Hilfe der Zylinder --32-- am jeweiligen, hier nicht gezeigten Flugmotorengehäuse befestigt ist. Ein Aluminiumzylinderkopf --36-- ist am Zylinder --32-- auf beliebige herkömmliche Weise befestigt. Der Zylinderkopf --36-- weist einen von einem Ventilsitz --40-- umschlossenen Durchgang --38-- für Brenn- oder Abgase im Betrieb des Flugmotors auf. Die Flugmotorenzylinderanordnung --30-- wird für ihren Einbau in der beschriebenen Vorrichtung auf herkömmliche Weise vorbereitet, wobei Lagerschalen, Schrauben und andere ähnliche Teile entfernt, gegebenenfalls Zylinderkopfrisse, beispielsweise durch Schweissen, repariert und/oder andere ähnliche Vorbereitungsarbeiten durchgeführt werden.
Dabei ist gemäss dem beschriebenen Verfahren keine Verkleidung der Zylinderkopfinnenfläche mit Wachs notwendig.
Wie die Fig. 3 zeigt, weist die Platte --28-- einen elektrisch nicht leitenden Überzug-42-- von etwa 3, 5 mm Dicke, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, auf. Eine Wand --44-- ist auf der Platte --28-- mittels Schrauben --46-- und Isolierhülsen --48-- elektrisch isoliert befestigt. Eine allgemein mit --50-bezeichnete Anode ist auf der Platte --28-- damit elektrisch verbunden befestigt. Die Anode --50-- weist einen inneren Stahlteil --52-- und eine platinplattierte äussere Titanhülse --54-- auf. Eine Abschirmplatte - aus elektrisch isolierendem Material ist mittels einer daran ausgebildeten Schraube --58-- am oberen Ende der Anode --50-- befestigt.
Ein Vorraum --60--, der zwischen der Anode --50-- und der Wand --44-- ausgebildet ist, steht über
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Öffnungen --62-- der Grundplatte --28-- mit einem Elektrolyteinlass --64-- in Verbindung, der durch geeignete herkömmliche Mittel mit der Elektrolytleitung --20-- verbunden ist.
Ein Tragring --66-- ist am oberen Umfang der Wand --44-- mittels Schrauben --68-- befestigt. Mit einer Gleichstromquelle verbundene Stromschienen --70 und 72-- sind mit der Grundplatte --28-- bzw. der
Wand --44-- verbunden. Erwünschtenfalls kann jedoch die Wand --44-- aus elektrisch isolierendem Material bestehen und die Schiene --72-- direkt mit dem Tragring --66-- verbunden sein.
Der Flansch --34-- der Flugmotorenzylinderanordnung --30-- ist am Ring --66-- mittels Schrauben --74-- und Halteklammern --76-- befestigt. Die innere Umfangsfläche --78-- des Tragringes --66-- ist genau bearbeitet und hat eine konische Form, um eine zentrierte Anbringung des Zylinders --32-- an der
Anode --50-- vor dem Festziehen der Schrauben --74-- zu erleichtern.
Ein Isoliermaterialring --80-- ist mittels Schrauben --82-- am Tragring --66-- hängend befestigt und durch Federn --84-- gegen den unteren Rand des Zylinders --32-- gedrückt. Eine Schulter --86-- ist am
Ring --80-- ausgebildet, um eine genau zentrierte Befestigung der Flugmotorenzylinderanordnung-30-- an der beschriebenen Elektroplattiervorrichtung zu erleichtern. Die Innenflächen des Vorraumes --60-- sind mit einer elektrisch isolierenden Polyvinylchloridüberzugsschicht verkleidet. Eine Polyvinylchlorid- hülse --88-- umschliesst den unteren Endbereich der Anode --50-- derart, dass diese nur in ihrem sich gegenüber der Innenfläche des Zylinders --32-- der Flugmotorenzylinderanordnung --30-- erstreckenden
Bereich aufgedeckt ist.
Der Ring --80-- und die Hülse --88-- begrenzen zusammen einen nicht bezeichneten schmalen
Ringspalt, durch welchen hindurch der Elektrolyt vom Vorraum --60-- in den durch den Zylinder --32-- und die Anode --50-- begrenzten Raum gedrückt wird. Dieser schmale Ringspalt erlaubt, entlang dem
Umfang der Anode --50-- eine gleichmässige Elektrolytdurchflussverteilung zu erhalten.
Die in Fig. 1 und 3 gezeigte Flugmotorenzylinderanordnung --30-- ist vom Typ "Continental
Model 10-40", wobei die Innenfläche des Zylinders --32-- und die ihr gegenüber angeordnete Fläche der
Anode --50-- in Massstab gezeigt sind. Zwecks Erzielung einer Verchromung hoher Qualität kann ein
Verchromelektrolyt verwendet werden, der bei 65 C etwa 260 g Cr03 und 2, 2 g S04Ionen/l enthaltender
Lösung enthält.
Dieser Elektrolyt kann bei einem etwa 95 l/min betragenden Durchfluss über die Leitung - und den Durchgang --38-- durch die beschriebene Vorrichtung gepumpt werden und gleichzeitig kann zwischen den Stromschienen --70 und 72-- ein Gleichstrom 675 bis 690 A bei einer etwa 0, 93 A/cm2 betragenden Stromdichte durchgelassen werden, wobei eine sehr zufriedenstellende Verchromung des Zylinders --32-- der Flugmotorenzylinderanordnung --30-- vom vorstehend genannten Typ erzielt werden kann. Zur Verchromung von Zylindern anderer Typen können die vorstehend angeführten Parameterwerte verändert werden.
Abgeänderte Ausführungsformen der beschriebenen Vorrichtung können zur Ausführung beschriebener oder anderer Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens mit Erfolg verwendet werden.
Erwünschtenfalls kann beispielsweise die Anode --50-- sich direkt durch die Grundplatte --28-- hindurch erstrecken ohne damit elektrisch verbunden zu sein. Anderseits kann eine abgeänderte Einrichtung zum Tragen der Flugmotorenzylinderanordnung --30-- verwendet werden. Der Zylinder --32-- sollte aber vorzugsweise am Flansch --34-- gehalten werden, um eine Verformung der dünnen Zylinderwand zu vermeiden.
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