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Verfahren zum Herstellen von Metallgegenständen hoher Präzision, insbesondere
Elektroden für die Funkenerosion, durch Metallspritzen Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Herstellen von Metallgegenständen hoher Präzision, insbesondere
Elektroden für die Funkenerosion, bei welchem von einem Modell ausgegangen wird,
welches den herzustellenden Gegenstand im Positiv wiedergibt, und bei dem um das
Modell eine Metallmatrize von genügender Dicke durch Metallspritzen aufgebracht,
und nach Herausnahme des Modells der herzustellende Gegenstand in die mit einer
Trennschicht versehene Matrize eingespritzt wird.
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Es ist bekannt, bei mehrteiligen Negativformen, um das Auseinandernehmen
der einzelnen Teile der Form zu erleichtern, eine nur wenige Mikron dicke Schicht
eines Trennmittels vorzusehen. Als Trennmittel können z. B. Metalle, wie Zinn, Woodches
oder Roosesches Metall oder andere leicht schmelzende Legierungen, aber auch organische
Substanzen, wie Kunstharz, oder anorganische, wie z. B. Alkalisilicat oder andere
Salze, verwendet werden. Bei manchen Stählen wird auch mit der sich von selbst bildenden
Zunderschichte das Auslangen gefunden.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, beispielsweise Flachreliefs aller
Art durch einfaches Ausspritzen von Negativformen aus beliebigem Material in jedem
spritzbaren Metall herzustellen. Um die gespritzten Metallschichten leicht von ihren
Unterlagen zu lösen, sollen diese vor dem Aufspritzen des Belages leicht eingefettet
oder graphitiert werden. Jedoch können hierbei zufriedenstellende Ergebnisse nicht
erhalten werden.
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Es ist schließlich bekannt, eine einen Gegenstand im Negativ wiedergebende
Gießform dadurch herzustellen, daß von einem aus nichtmetallischem Material (wie
Holz oder Gips) bestehenden Modell ausgegangen wird, welches den Gegegenstand im
Positiv wiedergibt, dieses Modell mit einer dünnen Schicht eines Lackes, z. B. des
unter der Bezeichnung »Minnesota C 71l.« bekannten Lackes, überzogen wird, nach
dem Eindringen des Lackes in das nichtmetallische Material des Modells und dem Trocknen
des Lackes Zink mittels einer Spritzpistole aufgespritzt wird, bis eine Matrize
von genügender Dicke erhalten ist, und danach die Matrize von dem Modell getrennt
wird. Diese Matrize wird dann als Form benutzt, in die das den Gegenstand bildende
Metall eingegossen wird. Um das Abnehmen des Gegenstandes von der Matrize zu ermöglichen,
wird die Matrize mit einem Lack überzogen.
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Ein solcher Lack könnte zur Herstellung von Elektroden für Funkenerosionsmaschinen
nicht verwendet werden, weil er in die aus Metall bestehende Matrize nicht eindringen
kann und als Schicht von nicht vernachlässigbarer und nicht konstanter Dicke verbleibt,
welche die innere Gestalt der Matrize ändert und welche die in dieser Matrize herzustellende
Elektrode nicht mit der verlangten Präzision (weniger als Iho mm) zu erzeugen gestatten
würde.
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Demgegenüber ist ein Verfahren der einleitend genannten Art gemäß
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize vor dem Einspritzen des Metalls
durch Sandstrahlen mattiert und als Trennschicht eine Metallsalzlösung unter Erwärmen
der Matrize auf eine Temperatur zwischen 75 und 200° C aufgetrocknet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die
Matrize eine wässerige Kochsalzlösung mit 25 bis 100 g/1 NaCl aufgetrocknet.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
auf die Matrize eine Kupfersulfatlösung mit 100 bis 300 g/1 CuS04 aufgetrocknet.
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Wenn in die fertige bzw. an der fertigen Matrize eine solche Lösung
gemäß der Erfindung nach dem Mattieren aufgebracht und nachher durch Erwärmen in
festen Zustand gebracht worden ist, bildet sich beim anschließenden Einspritzen
des Materials des herzustellenden Gegenstandes aus dieser Trennschicht durch Ausgasung
ein Gaspolster von sehr geringer Stärke, welches dahingehend wirkt, eine wirksame
Trennung zwischen der Matrize und dem herzustellenden Gegenstand herzustellen und
ein leichtes Herauslösen des fertiggestellten Gegenstandes aus der Matrize zu gewährleisten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird so vorgegangen,
daß die Oberfläche der Matrize
mittels eines Strahles von pulverförmigem
Sand unter einem Druck, der gleich oder kleiner als 1 kg ist, matt gemacht wird,
dann die mattierte Matrizenoberfläche chemisch angegriffen wird, indem auf sie mittels
Pinseln ein geeignetes Mittel, z. B. eine wässerige Kochsalzlösung, die 15 bis 100
g NaC1 je Liter Wasser enthält, aufgetragen wird, und nach dem Trocknen dieser Lösung
die Matrize z. B. mittels eines Brenners oder in einem Ofen auf eine Temperatur
zwischen 75 bis 200° C erhitzt wird.
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Diese Behandlung der Nutzoberfläche der Matrize ruft, wie gefunden
wurde, keinerlei Beschädigung bzw. Änderung der Oberfläche hervor, so daß die Elektrode,
die mittels dieser Matrize im allgemeinen aus Kupfer in an sich bekannter Weise
hergestellt wird, die Gestalt des Ausgangsmodells im Positiv mit einer beachtlichen
Präzision wiedergibt.
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Es sei ferner bemerkt, daß diese Behandlung der Matrizenoberfläche
eine leichte Abnahme der Elektrode ermöglicht und daß mit ein und derselben Matrize
ohne weitere Behandlung mehrere Elektroden hergestellt werden können, so daß eine
einzige Matrize genügt, um die zur Bearbeitung eines Metallstückes erforderliche
Anzahl Elektroden herzustellen.
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Wenn das die Elektrode bildende Metall Stahl ist, ist es vorteilhaft,
den Stahl nicht unmittelbar auf die Matrize zu spritzen, sondern ihn durch Zurückprallen
an einer Zwischenplatte aufzubringen.
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Die gemäß der Erfindung erhaltene Elektrode ist, gleichgültig, ob
sie aus Kupfer, Stahl oder einem anderen Metall besteht, von hoher Präzision und
kann eine zebrastreifenartige Färbung zeigen, welche die Genauigkeit der Gestallt
der Elektrode in keiner Weise beeinträchtigt.
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Die Matrize, die unmittelbar auf einem der herzustellenden Elektrode
entsprechenden, nichtmetallischen Modell gebildet wird, kann statt aus Zink auch
aus anderen Metallen und Legierungen erzeugt werden, vorausgesetzt, daß diese nicht
zu weich sind und daß sie sich mit einem sehr feinen Korn spritzen lassen. Beispielsweise
sind die unter der Bezeichnung »Zamak« bekannten Zinklegierungen sowie Leichtlegierungen
geringer Ausdehnung gut geeignet.
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Zur Herstellung der Matrize kann auch von einem aus nichtmetallischem
Material, insbesondere aus einem Kunststoff oder Holz bestehenden Modell ausgegangen
werden. In diesem Fall wird nach einer Ausführungsform zur Erzeugung der negativen
Matrize auf das Modell zunächst eine dünne Aluminiumschicht von z. B. 0,2 bis 0,4
mm Dicke aufgebracht und dann die Bildung der Matrize durch Aufspritzen von Zink
oder eines anderen Metalls fortgesetzt. Auf diese Art weist die negative Matrize
eine dünne Aluminiumschicht auf, und es zeigt sich, daß das Vorhandensein dieser
Schicht eine leichte Herausnahme der in dieser Matrize gespritzen Elektrode ermöglicht,
ohne daß man gezwungen ist, die oben beschriebene chemische Behandlung anzuwenden.
Diese Verbesserung scheint auf der oberflächlichen Bildung von Aluminiumoxyd auf
dieser Schicht zu beruhen. In dem Fall, in welchem die Matrize einer chemischen
Behandlung unterworfen wird, kann der chemische Angriff statt mit einer Kochsalzlösung
auch mit einer Kupfersulfatlösung, die 100 bis 300 g CuS04 je Liter Wasser enthält,
bewirkt werden, die dann bei einer Temperatur zwischen 75 und 200° C getrocknet
wird.
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Für die Herstellung von Elektroden mittels der beschriebenen Matrize
können, wenn mit einem Spritzvorgang gearbeitet wird, nicht nur Kupfer und Stahl,
sondern auch andere Metalle oder Legierungen angewendet werden. So kann z. B. eine
Kupfer-Wolfram-Legierung gewählt werden, indem von einem Metalldraht dieser Zusammensetzung
ausgegangen wird.
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Es können mittels der beschriebenen Matrize auch Elektroden aus graphitiertem
Kupfer hergestellt werden, das durch gleichzeitiges Spritzen von Kupfer und Graphitpulver
oder Ruß mit Hilfe zweier verschiedener Geräte erhalten wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung von Elektroden für Funkenerosionsmaschinen
beschränkt. So könnte eine Matrize, die in der oben beschriebenen Weise mittels
Sandstrahls mattiert und mit der Salzlösung behandelt worden ist, auch zur Herstellung
irgendwelcher anderer Metallgegenstände, wie z. B. Modellen für Gieß-, Bearbeitungs-
oder Vervielfältigungszwecke und Formwerkzeuge, verwendet werden.