Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Zinkbeehern für galvanische Elemente, Batterien oder dergleichen. Den Gegenstand vorliegender Erfindung bilden ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von 7tinkbechern für gal- vanisclie Elemente, Batterien oder derglei chen, unter Verwendung eines in zylindrische Form gebrachten Zinkblech.
Zweck der Erfindung ist, Zinkbecher zu erzeugen, die aus ein (Echtes Gefüge auf- weisendem Neta.11 gebildet sind, bei welchen die Verbindungsnalht der Längsränder des Zinkzylinders nicht - wie bisher üblich gelötet oder geschweisst, sondern mittelst Spritzguss hergestellt ist. Als Verbindungs mittel 'kann Zink ohne oder mit Zusätzen oder ein anderes äquivalentes,
bezw. dem Zink im Element gegenüber - im elektrischen Sinne - inaktives Metall oder Material dienen.
Das neue Verfahren zur Herstellung sol cher Zinkbecher für galvanische Elemente durch SpritzguB unter Verwendung eines in Zylnnderform gebrachten Zinkbleches zeich net sich da.dureh aus,
dass an den in eine Dauerform eingelegten und mit nach aussen gerichteten Läfrändern versehenen Zink zylinder der Becherbaden und ein Verbin- dungswulisrb für die Längsränder durch Ein bringen flüssigen,
nach Erkalten erstarren- den Materials unter Druck angegossen wer den.
Vorzugsweise erfolgt der Arbeitsvorgang in der Art und Weise, daB der Becherboden und der Verbindungswulst durch Einbringen des flüssigen, nach Erkalten erstarrenden Materials in einem -einzigen Arbeitsgang an den Zinkzylinder angegossen wird.
Erwünschtenfalls kann aber auch der so eben geschilderte Arbeitsvorgang in zwei ge trennte Phasen zerlegt werden, wobei im er sten Arbeitsgang der Verbindungswulst im Spritzbaussssverfalhren gebildet und im zweiten Arbeitsgang der Zinkbecherboden entweder durch Anspritzen oder aber durch Einbringen einer flüssigen Isoliermasse unter Druck er zeugt wird,
und zwar mit oder ohne gleich- zeitige Anordnung :eines einzusetzenden oder aufzubringenden Bodenstückes: ,Als Einrichtung zur Ausführung des Ver fahrens eignet sich eine Dauerform. welLlie Zuführungskanäle für das flüssige, unter Druck einzuführende. Spritzmaterial aufweist, von denen einer mit einem zum Bilden des Becherbodens dienenden, in der Dauerform vorgesehenen Raum in Verbindung steht.
Durch Anwendung :des Verfahrens wird eine erhebliche Verbilligung in der Fabrz- kation erreicht. Ferner kann der beim Aus stanzen der bisher üblichen, eingesetzten, runden Becherböden entstehende erhebliche Metallabfall vermieden und eine völlige Dichtigkeit der Verbindungsnähte erzielt werden.
Endlich soll nicht unerwähnt blei- ben, dass sich bei :dem neuen Arbeitsverfahren gesundheitsschädigende Ha.nt:ierungen aus schalten lassen, weil das Veirfa.hren- eine me chanische Serienfabrikation zulässt, während bei den bisher üblichen Löt- und Schweiss verfahren .eine individuelle Bearbeitung jedes einzelnen Zinkbechers notwendig ,ist.
Eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens, sowie Werkstückteile sind in der beigefügten Zeichnung in b:eiispielsjveiser Ausführungsform veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 einen mit Verbindungswulst ver sehenen Zinkzylinder in, Ansicht, Eig. ja einen Längsschnitt dieses Aink- zylinders,.
Fig. 1b einen. Grundriss zu Fig. 1 Fig. 2 eine weitere Ausführungsform cle mit einem Längwerbindungswulst versehe- nen Zinkzylinders in Ansicht, Fig. 2a einen Querschnitt des Zinkzylin ders nach:
Fig. 2, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Zinkzylinders in Ansicht, Fig. 3a einen Querschnitt des Zinkzylin ders nach Fig. 3 mit bogenförmig ausge stalteten Embördehingen der Längsränder, Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, .eines Zinkzylinders mit einer Boden börde:lung, während Fig. 4a eine An ficht von unten zeigt;
Fig. 5 und 5b zeigen den untern Form teil I einer zweckmässigerweise :dreiteiligen Giessform zur Aufnahme des Zinkzylinders; Fig. 5a stellt einen Vertikalschnitt durch die das zylindrische Zinkblech umschliessen den Formteile I, II und III dar, wobei ge zeigt ist, R@ie das: Zinkblech regen die Aus nehmung im Farmteil III anliegt;
Fig. 6, 6a und 6b vera.nsehaulichen den mittleren Formteil II dieser dreiteiligen Giess form, während Fig. 7, 7a und 7b den Formteil III dieser dreiteiligen Gi.essform darstellen.
W:ie aus der Zeichnung (Fig. 1, ja und 1b) ersichtlich, besitzt der aus einem in Zylinder form gebrachten Blech bestehende ZinkzjTlin- der 1 zwei nach aussen gerichtete Längs ränder 1' und 1", welche in der hierfür hon - struierten Giessform in einen eeitlichen Ka nal f etwa bis zur Mitte (Fig. 6b) hinein ragen, damit beim Ausgiessen dieses Kanals f Wig. 6b)
mit dem flüssigen Metall odF=r einem andern Material, also beim Anspritzen des äussern Verbindungswulstes 4 eine innige Verbindung zwischen den Rändern des Zink zylinders und mit dessen Bodennaht 7 ent steht,, indem gleichzeitig unten am Zink zylinder 1 ein Boden 3 angegossen wird.
Bei der Ausführungsform ,gemäss den Fig. 2 und 2a besitzt der Ainkzylinder 1 eben- faIls zwei @im Winkel nach aussen gerichtete Längsränder 2' und 2", welche infolge der ihnen gegebenen Form und derjenigen des Zylinders glatt .aufeinander liegen und diese L"^ge auch in der Cti.essform während des Spritzvorganges beibehalten,
derart"da.ss beim Anspritzen des äussern Verbindungswulstes 4 ein fast fugenloser Zylinder entsteht, in des sen Inneres kein Spritzgussmetall eindringt, selbst dann, wenn dass flüssige Material un ter erheblichem Druck in die Dauerform ein- s'römt. Die winkelförmig abgebogenen Rän der 2' und 2" werden vielmehr durch das unter Druck einströmende VerbindungsmittF l noch inniger aufeinaudergepr esst,
.so da.ss hier durch ein fast fugenloser Hohlkörper ent#telil .
In ähnlicher Weise ist gemäss der dritten Ausführungsform (Fig. 3 und 3a) vorgegan- gen worden. Hier zeigt der Zinkzylinder 1 bogenförmig gestaltete Bördelungen 3' und 3" an den Längsrändern, die gleichfalls in folge ihrer Formgebung und derjenigen des Zylinders dicht aneinander liegen und diese Lage auch in der Giessform während des Spritzvorganges;
beibehalten, derart, da,ss beim Anspritzen des äussern Verbindungswulstes 4 ein fast fugenloser Zylinder entsteht, in des sen Inneres während des Arbeitsvarganges kein Spritzmaterial einzudringen vbrmag;
dieses umsoweniger, als das unter erheblichem Druck in die Dauerform einströmende Spritz- material pressend auf die bogenförmig ge stalteten Börde,lungen 3' und 3" einwirkt, die infolge dieses Druckes noch inniger an einander bezw. gegeneinander gepresst wer den, so -dass auf diese Weise gleichfalls ein fast fugenloser Hohlkörper entsteht.
Ein solcher Hohlkörper (Fig. 4 und 4a) kann, falls erwünscht, unten zweckmässiger weise einen konischen Rand 5 erhalten, wel cher gestattet, da:ss entweder der Zylinder boden durch Spritzgussmeta#ll leicht ange spritzt werden kann, oder dass' ein Boden deckel 6 aus Zink oder einem andern geeig neten Material angeordnet werden kann.
Die Verbindung der verschieden geform ten Längsränder 1' und 1" bezw. 2' und 2". sowie 3' und 3" kann erwünschtenfalls an statt durch Metall durch eine niohtmetallische Ve bgussmasse bewirkt werden, da diese Teile derart aufeinander liegen, dass auch auf diese Weise eine gute und dichte Verbindung er halten wird. Für bestimmte Zwecke kann die Anbringung des Zylinderbodens 6 gleich falls durch Ve bwssmasse bewirkt werden.
Praktische Versuche mit technisch reinem Zink haben .gezeigt, dass bei dem eingangs beschriebenen Verfahren sehr hohe Tempera turen in der Dauerform auftreten, wobei die Prüfung des Enderzeugnissen zeigte, dass eine zu, hohe Erwärmung der Zinkwandungen des Zylinders tunlichst vermieden. werden sollt,;
damit nicht eine Verminderung der mecha nischen und elektrischen Eigenschaften des Zinkmeta.lles eintritt, die seine Eignung als Elektrodenmetall schädlich beeinflusst. Wird nun zum Spritzen des Verbindun,-,
wulstes und beim Anspritzen des Bodens am Zink- zylinder handelsübliches Zink von. an sich bekannten chemischen Zusammensetzungen verwendet, so ist die vorerwähnte, bedeutende Erwärmung aller in Betracht kommender Teile erforderlich, die unter Umständen jene ,sohäjdlich,e Beinflussung- des Zinkmaterials herbeiführt.
Um diese Übelstände zu vermeiden, kann in der Art und Weise vorgegangen werden, dass an Stelle des zu verspritzenden Zinks handelsüblicher Beschaffenheit eine für den beabsichtigten Endzweck mechanisch gleich wertige, aber gegenüber dem handelsüblichen Zink in elekhi---zher Beziehung inaktive Le gierung mit niedrigerem :Schmelzpunkt ge wählt wird.
Als vorteilhaftes S'pritzgussmaterial zur Erzeugung der Verbindungsnaht hat sich Zank mit einem Zausatz <I>von</I> Kadmium oder Wismut erwiesen oder aber eine Metall- legierung, idie einen, niedrigeren Schmelzpunkt als das technisch reine Zink hat,
wobei in ein und demselben Arbeitsgang der Boden an dem Zinkzylinder aus ebensolchem oder anderem Spritzmetall angegossen werden kann. Die vorteilhaft verwendete Legierung weist einen Schmelzpunkt auf, der unter 41:8 C - dem Schmelzpunkt des han.dPls- üblichen Zinks - liegt und schon bei nie drigerer Temperatur den gewünschten Erfolg sichert. .
Zur Ausübung des Verfahrens wird eine bleibende Form, eine sogenannte Dauerform verwendet, in welche das den Verbindungs wulst liefernde Material unter Druck ein gespritzt wird, wobei :
die Verbindung des Zinkzyltinders durch ein. homogenes, blasen- freies Gefüge unter Entstehung einer blan ken Flä.ahe an der Verbindungsstelle -- und zwar sowohl an der Becherinnenseite, als auch an. der Bechexa.ussens;ente - herbeigeführt wird, während gleichzeitig das unter Druck in die Dauerform eingespritzte Material den Becherboden bildet.
Die zur Ausübung des Verfahrens in den Fig. 5 bis 7b beispielsweise dargestellte Giess form wird folgendermassen verwendet: Der Znkzylinfer 1 mit den angebogenen Rändern 1' und 1" bezw. 2' und 2" oder 3' und 3" wird auf den Aufnähmedorii (l des untern Formteils I gesteckt, und zwar so@, dass die Längsränder nach einer bestimmten Richtung zeigen,
wobei derjenige Teil des Zinkzylinders, an welchem der Becherboden angegossen wird, nach oben liegt, also den Kopf des Aufnahmedornes d umschliesst. Alsdann wird der ,mittlere Formteil II über den untern Formteil - mithin auch über den Zinkzylinder - gesteckt und die Längs ränder ddes 7änlizyllinders genau in die Mitte des Kanals f gebracht.
Nunmehr wird der obere Formteil III, der .die Ausnehmung zur Erzeugung des Becherbodens aufweist, auf den mittleren Formteil gesteckt und die Ge samtform durch geeignete Spannvorrichtun gen zusammengehalten, wobei die Zentrier- stifte o dazu idüenen, die drei Formteile in der richtigen Lage zu erhalten.
Die Dauerform ist jetzt zum Giessen fer tig. D" Eingiessen des Verbindun.gsmateriads erfolgt nach dem Spritzgussverfahren mit Hilfe einer Pumpe.
Das flüssige Metall :oder ein anderes ge eignetes llfaterial tritt durch den Eing-uss- kana,l e (Fig. 7) in den Längskanal f und gleichzeitig in den ringförmigen Zuführungs kanal g. Von letzterem gelangt es durch die Durchbrüche la, <I>i,</I> k, l in den hohlen Raum m. der Bodenaussparung der Giessform.
Hier sowie in dem Längskanal f verbindet sich <I>das</I> flüssige Metall; oder dergleichen mit den Rändern 1' und 1" bezw. 2' und 2" oder 3' und 3" dies Zinkzylinders 1 und bildet nach dem Erstarren ein festes Gefüge mit den selben. Dann wird die Giessform geöffnet, und der fertige Zinkbecher wird durch einen Ausstosser p, der durch den. Aufnahmedorn des untern Formteils geführt wird, aus gestossen.
Die Durchbruchstellen lt,<I>i,</I> 1c, d sind so ,angeordnet, dass beim Ausstossen des Zinkbechers gleichzeitig das dem Zinkbecher etwa noch anhaftende Material der Durch- bruchistellen abgeschert werden kann.
Es ist: klar, dass Abänderungen in der Formgebung und in der Ausgestaltung der Teile vorgenommen werden mögen, sei dieses in der Ausformung des Zinkzylinders, in der jenigen des Becherbodens, oder sei dies in der Ausführung der Giessform, insbesondere in der Anordnung der Zuführungskanäle für das zu spritzende Material in dieser Giess form usw.,
ohne dass der Rahmen der vor liegenden Erfindung verlassen zu werden braucht.
Method and device for the production of zinc beehers for galvanic elements, batteries or the like. The subject matter of the present invention is a method and a device for producing 7tink cups for galvanic elements, batteries or the like, using a zinc sheet brought into a cylindrical shape.
The purpose of the invention is to produce zinc cups which are formed from a Neta.11 with a real structure, in which the connecting seams of the longitudinal edges of the zinc cylinder are not soldered or welded, as was customary up to now, but made by injection molding '' Zinc can be used with or without additives or another equivalent,
respectively Compared to the zinc in the element - in the electrical sense - an inactive metal or material is used.
The new process for the production of such zinc cups for galvanic elements by injection molding using a zinc sheet brought into the shape of a cylinder is characterized by
that on the zinc cylinders laid in a permanent mold and provided with outwardly directed bevelling edges, the cup bath and a connecting swell for the longitudinal edges by introducing liquid,
after solidifying material has cooled down, cast on under pressure.
The work process is preferably carried out in such a way that the cup base and the connecting bead are cast onto the zinc cylinder in a single work step by introducing the liquid material that solidifies after cooling.
If desired, however, the process just described can also be broken down into two separate phases, whereby in the first process the connecting bead is formed in the injection molding process and in the second process the zinc cup base is produced either by injection molding or by applying a liquid insulating compound under pressure,
with or without simultaneous arrangement: a floor piece to be inserted or applied:, A permanent form is suitable as a device for carrying out the process. WelLlie supply channels for the liquid to be introduced under pressure. Has spray material, one of which is connected to a space provided in the permanent mold and used to form the bottom of the cup.
By using: the process, a considerable reduction in the cost of production is achieved. Furthermore, the considerable metal waste that occurs when punching off the previously used, round cup bottoms can be avoided and the connection seams are completely sealed.
Finally, it should not go unmentioned that: with the new work process, health-damaging skin types can be eliminated because the process permits mechanical series production, while the soldering and welding processes that have been customary up to now are individual Machining of every single zinc cup is necessary.
A device for carrying out the method, as well as workpiece parts are illustrated in the accompanying drawing in b: an example embodiment, namely: FIG. 1 shows a zinc cylinder provided with a connecting bead in, view, FIG. yes a longitudinal section of this Aink cylinder.
Fig. 1b a. Plan view of Fig. 1 Fig. 2 a further embodiment cle provided with a longitudinal connecting bead zinc cylinder in view, Fig. 2a a cross section of the zinc cylinder according to:
Fig. 2, Fig. 3 shows a further embodiment of the zinc cylinder in view, Fig. 3a shows a cross section of the zinc cylinder according to Fig. 3 with arched embördehingen formed on the longitudinal edges, Boden börde: ment, while Fig. 4a shows a view from below;
5 and 5b show the lower mold part I of an expediently: three-part casting mold for receiving the zinc cylinder; Fig. 5a shows a vertical section through which the cylindrical zinc sheet enclose the molded parts I, II and III, where it is shown, R @ ie that: zinc sheet rain from the recess in the farm part III rests;
6, 6a and 6b show the middle mold part II of this three-part casting mold, while FIGS. 7, 7a and 7b show the mold part III of this three-part casting mold.
As can be seen from the drawing (Fig. 1, yes and 1b), the zinc cylinder 1, consisting of sheet metal shaped into a cylinder, has two outwardly directed longitudinal edges 1 'and 1 ", which are designed for this purpose The casting mold protrudes into a lateral channel f approximately to the middle (Fig. 6b), so that when this channel is poured out f Wig.6b)
with the liquid metal odF = r another material, so when the outer connecting bead 4 is injected, an intimate connection between the edges of the zinc cylinder and with its bottom seam 7 is created by simultaneously casting a bottom 3 on the zinc cylinder 1.
In the embodiment according to FIGS. 2 and 2a, the Aink cylinder 1 also has two longitudinal edges 2 'and 2 "which are directed outwards at an angle and which, due to the shape given to them and that of the cylinder, lie smoothly on top of one another and these L" ^ ge also retained in the Cti.essform during the injection process,
in such a way that when the outer connecting bead 4 is molded on, an almost jointless cylinder is created, into the interior of which no injection-molded metal penetrates, even if the liquid material flows into the permanent mold under considerable pressure. The angularly bent edges Rather, 2 'and 2 "are pressed even more closely together by the connecting medium flowing in under pressure,
.so da.ss ent # telil through an almost seamless hollow body.
The procedure for the third embodiment (FIGS. 3 and 3a) is similar. Here, the zinc cylinder 1 shows arcuate flanges 3 'and 3 "on the longitudinal edges, which also lie close to one another due to their shape and that of the cylinder and this position also in the casting mold during the injection process;
maintained, in such a way that when the outer connecting bead 4 is sprayed on, an almost seamless cylinder is created, so that no spray material can penetrate into its interior during the work process;
This is less so than the injection material flowing into the permanent mold under considerable pressure has a pressing effect on the arcuate flanges, lungs 3 'and 3 ", which as a result of this pressure are pressed even closer to one another or against one another, so that on in this way an almost seamless hollow body is also created.
Such a hollow body (FIGS. 4 and 4a) can, if desired, expediently have a conical edge 5 at the bottom, which allows either the cylinder base to be easily injected through injection-molded metal, or a base cover 6 made of zinc or other suitable material can be arranged.
The connection of the differently shaped longitudinal edges 1 'and 1 "or 2' and 2". as well as 3 'and 3 "can, if desired, be effected by a non-metallic casting compound instead of metal, since these parts lie on top of one another in such a way that a good and tight connection is also obtained in this way. For certain purposes, the attachment of the cylinder base 6 also if caused by water.
Practical tests with technically pure zinc have shown that very high temperatures occur in the permanent mold in the process described at the beginning, with the testing of the end product showing that excessive heating of the zinc walls of the cylinder is avoided as far as possible. should be;
so that there is no reduction in the mechanical and electrical properties of the zinc metal, which would have a detrimental effect on its suitability as an electrode metal. Now becomes the spray of the connection -,
bead and, when spraying the soil on the zinc cylinder, commercially available zinc from. chemical compositions known per se are used, the above-mentioned, significant heating of all relevant parts is necessary, which under certain circumstances causes that, sohäjdlich, e influence of the zinc material.
In order to avoid these inconveniences, the procedure can be to replace the commercially available zinc to be sprayed with an alloy that is mechanically equivalent for the intended end use, but electrically inactive compared to the commercially available zinc with a lower alloy : Melting point is selected.
Zank with an addition <I> of </I> cadmium or bismuth or a metal alloy that has a lower melting point than technically pure zinc has proven to be an advantageous injection molding material for producing the connecting seam.
whereby the bottom of the zinc cylinder can be cast from the same or another spray metal in one and the same operation. The alloy used advantageously has a melting point which is below 41: 8 C - the melting point of the common zinc used by Han. Pls - and ensures the desired success even at a lower temperature. .
To carry out the process, a permanent form, a so-called permanent form, is used, into which the material that supplies the connecting bead is injected under pressure, whereby:
the connection of the zinc cylinder by a. homogeneous, bubble-free structure with the creation of a blank area close to the connection point - both on the inside of the cup and on. the Bechexa.ussens; duck - is brought about, while at the same time the material injected into the permanent mold under pressure forms the bottom of the cup.
The casting mold shown, for example, in FIGS. 5 to 7b for carrying out the process is used as follows: The zinc cylinder 1 with the bent edges 1 'and 1 "or 2' and 2" or 3 'and 3 "is placed on the Aufnähmedorii ( l of the lower molded part I inserted in such a way @ that the longitudinal edges point in a certain direction,
whereby that part of the zinc cylinder, on which the cup base is cast, lies upwards, thus enclosing the head of the receiving mandrel d. Then the middle molded part II is placed over the lower molded part - and therefore also over the zinc cylinder - and the longitudinal edges ddes 7änlizyllinders are brought exactly into the center of the channel f.
Now the upper mold part III, which has the recess for creating the cup base, is placed on the middle mold part and the overall shape is held together by suitable clamping devices, the centering pins o idüenen to get the three mold parts in the correct position .
The permanent mold is now ready for casting. The connection material is poured in after the injection molding process with the aid of a pump.
The liquid metal: or some other suitable oil material passes through the inlet channel, le (Fig. 7) into the longitudinal channel f and at the same time into the annular feed channel g. From the latter, it passes through the openings la, <I> i, </I> k, l into the hollow space m. the bottom recess of the mold.
Here, as well as in the longitudinal channel f, <I> the </I> liquid metal connects; or the like with the edges 1 'and 1 "or 2' and 2" or 3 'and 3 "of this zinc cylinder 1 and forms a solid structure with the same after solidification. Then the casting mold is opened and the finished zinc cup is through an ejector p, which is guided through the receiving mandrel of the lower molded part, ejected.
The breakthrough points lt, <I> i, </I> 1c, d are arranged in such a way that when the zinc cup is ejected, any material of the breakthrough points that may still adhere to the zinc cup can be sheared off.
It is clear that changes in the shape and design of the parts may be made, be it in the shape of the zinc cylinder, in the one of the cup base, or in the design of the casting mold, especially in the arrangement of the feed channels for the material to be sprayed in this mold, etc.,
without having to leave the scope of the present invention.