DE1496766A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflaechenbehandlung von Werkstuecken - Google Patents

Description

PATE NTAN V/ALT

DR. HANS ULRICH

S MÜNCHEN C, OTTOSTRASSE 1a TELEFON COSlO 33 36 S2

B. 1745.3 Hä,

_«._„ Dr.Si./Eh

C-1-B-127/586
O=. 1-6-127/387

Commissariat i. 1*Energie Atomique in Paris / Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von

Werkstücken

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Bie Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytisehen oder chemischen Oberflächenbehandlung von wenigstens oberflächlich leitenden Werkstücken und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens* Das Verfahren und die Vorrichtung sind ins· besondere anwendbar bei der vollständigen Behandlung (Entfetten, Beizen, Waschen und Überziehen mit einem Metall) von Werkstücken aus Uran oder einer Uranlegierung.

Das Prinzip der elektrolytischen Oberflächenbehandlung von leitenden Werkstücken ist bekannt. Die zu behandelnden Werkstücke werden in ein geeignetes Bad getaucht und bilden die eine Elektrode eines elektrischen Kreises, der durch im Bad angeordnete Elektroden geschlossen wird· Das Anlegen eines durch das Bad gehenden Stroms ermöglicht verschiedene Behandlungen, wie Beieen, Beschichten alt βinta Hetall usw.

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Die französische Patentschrift Hr. 1 260 086 beschreibt ein Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von drehrunden Werkstücken. Dabei bringt man die ssu behandelnden Werkstücke in eine waagerecht im Bad angeordnete Schraubenfeder« legt Strom an das Werkstück und läßt die Feder sich während des Arbeitsvorgangs drehen, um die Berührungsbereiche zwischen der J?©ci®r> und dem zu behandelnden Werkstück zu verändern und eine gleichmäßige Behandlung der gesamten Oberfläche des Werkstücks zu gewährleisten.

Leider lassen sich jedoch nicht dehrunde Werkstücke oft nicht auf diese Weise behandeln. Insbesondere gleiten bestimmte in die Schraubenfeder gelegte Werkstücke mit mehreckigem Querschnitt auf den Windungen der Spiralfeder statt sich umzuwälzen, so daß also dieses bekannte Verfahren seinen Zweck nicht mehr erfüllt.

Sie Erfindung bezweckt nunmehr ein Verfahren, das für Werkstücke mit nicht kreisförmigem Querschnitt und insbesondere solche mit einem mehreckigen Querschnitt verwendbar ist. Erfindungegemäß wird zu diesem Zweck ein Verfahren zur chemiechen und/oder elektrolyt!- sehen Oberflächenbehandlung von prismatischen Werkstücke mit einem Querschnitt mit η im wesentlichen gleichen großen Seiten vorgeschlagen* wonach man das zu behandelnde Werkstück auf den

hat unteren Teil einer mit waagerechter Achse gewickelten ?edei/, deren

Windungen auf einem Prisma mit dem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks mit N Seiten, die etwas größer als die Seiten des Werk-*

ist etüoks sind, und wobei N größer als n/und voreugsweiaenit η

hatι

.legen, wenigstens den das eu behandelnde

Werkstüok enthaltenden Teil der Feder in ein Bthandlungebad tin-

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taucht und der Feder eine Drehung um ihre Achse oder eine zu ihrer Achse parallele Linie erteilt , um die vollständige Umwälzung des Werkstücks um sich selbst und die Veränderung seiner Berührungszonen mit der feder herbeizuführen.

Der oben verwendete Ausdruck "große Seiten" bezeichnet diejenigen Seiten, auf denen das Werkstück liegen kann. Xn den meisten Fällen (insbesondere bei Werkstücken mit regelmäßig mehreckigem Querschnitt) müssen alle Seiten als "große Seiten" angesehen werden. In anderen Fällen, insbesondere wenn das Werkstück aus einer im Vergleich zu seiner Größe dünnen Platte besteht, sind nur zwei Seiten von vier des Querschnitts als "große Seiten" anzusehen.

Um eine Ungleichmäßigkeit bei der Behandlung der Oberfläche zu

Heiler habeno

vermeiden ,darf die Zahl N mit Xi keinen gemeinsamen /Man vermeidet so eine Periodizität der Berührung der gleichen Bereiche des Werkstücke. Auf einfachste Weise wird diese Bedingung offensichtlich dann erfüllt, wenn N einen Wert gleich η + 1 hat, jedoch gilt das nur; wenn die Feder stets in gleicher Richtung gedreht wird, wodurch die Platte nacheinander auf die N Seiten zu liegen kommt. Falls dagegen die Drehung mit wechselndem Drehsinn erfolgt, d.h. wenn die Feder abwechselnd nach verschiedenen Richtungen gedreht wird, muß die Zahl der Berührungsseiten größer als η sein. Letztere Lösung ist jedoch wegen der dadurch eingeführten Periodizität viel weniger befriedigend als die kontinuierliche Drehung.

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Der Drehantrieb der Feder lann auf sehr verschiedene Weise erfolgen* Beispielsweise kann man einen prismatischen Steg verwenden, an dem die Feder angehängt ist und der eine Breite von gleicher Größenordnung wie die Länge der Mehreckseite besitzt»

be=
Die Drehung dieses Stegs/wir kt dann die Drehung der Feder.

Diese Lösung besitzt jedoch den Nachteil, daß sie sich schwer anwenden läßt, wenn das zu behandelnde Werkstück einen Querschnitt mit geringer Seitenzahl η (n = 2 oder 3) besitzt. In diesem Fall besteht weiterhin die Gefahr, daß das Werkstück gleitet, statt sich zu drehen, umso mehr als der Raumbedarf des Stegs zusätzlich zu dem des Werkstücks die Verwendung einer Feder von großem Durchmesser und mit einer hohen Seitenzahl erforderlich macht.

Eine weit befriedigendere Lösung, vor allem wenn die zu behandelnden Werkstücke verhältnismäßig kleine Abmessungen und/oder ge» ringe Seitenzahlen aufweisen, besteht darin, eine Mehrzahl von Federn parallel zueinander an einem um eine parallel zu den Federachsen verlaufende Achse drehbaren Gestell zu befestigen. Die Drehung der Federn um ihre Achse erfolgt dann gleichzeitig mit einer Verschic" uigsbewegung längs eines Kreisbogens, jedoch zeitigt eine solche kombinierte Bewegung keinerlei Nachteile.

Die Erfindung bezweckt ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt in einem mit einem elektrolytischen Behandlungsbad gefüllten Trog mindestens eine Feder mit waagerechter Achse,

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WiMuagen auf eines* Jrisiaa mit des? QmorseliaiuissfoEia eines

igen Menreck3 mit F Seiten verlaufe® Md fl@j?9a Unterteil mit dem darin aufliegenden Werkstück in das BsS ©iagetameat ist₉ wobei Antriebsvorrichtung©^ um die Feder ma ite© Aelise gu drehen» und Vorrichtungen, um die Feder mit Strom zu v@rsorg©ni vorgese° iien sind.

Die Erfindung be trifft ferner prismatische Werkstücke mit mehreckigeia Querschnitt, die nach dem oben angegebenen Verfahren behandelt wurden.

Die Erfindung umfaßt außerdem weitere Maßnahmen, die vorzugsweise in Verbindung mit den oben erwänxen, jedoch auch unabhängig davon angewandt werden können. Alle diese Maßnahmen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer nur als Beispiel gegebenen Ausführungsform der Erfindung, die eich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. Hierin sind:

Fig. 1 ein Aufriß eines erfindungsgemäßen Vernickelungsvorrichtung im Schnitt längs einer senkrechten, duroh die Mitte gehenden Ebene;

Fig. 2 ein Blick in Richtung des Pfeile F der Fig. 1, der schematisch einen der Trommelflansche und die von den aus Stäbchen mit flachem rechteckigem Querschnitt bestehenden eu behandelnden Werketücken bei der Drehung der Trommel nacheinander etogenomaenen Stellungen zeigt; .Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der vollständigen Trommel;

Fig. 4 eine sohematische Teilansicht einer der Federn der Trommel

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der Fig. 5;

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Pig. 5 eine Ansicht der feder csr Fig. 4 vom Bude her mit dea

dahinein gelegten Stabf
Fig. 6 ähnlich Fig. 5 ©ine Ansicht ©iner feder zur Behandlung von Stücken mit quadratischem Querschnitt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung A ist im Betrieb in einem Elektrolytbad 10 angeordnet, das sich in einem Trog befindet, von dem nur der Boden 11 wiedergegeben ist (Fig. 1). Nicht ge» . zeigte Elektroden tauchen in das Bad 10, das aus einer Lösung eines Nickelsalzes besteht, wenn es sich bei der an den zu behandelnden Werkstücken vorzunehmenden Maßnahme um eine Vernickelung handelt.

Die Vorrichtung A umfaßt ein Traggerüst, das aus zwei parallelen und am Boden 11 des Trogs aufgestellten Backen 12 und 14 besteht, wobei die Backe 14 einen Antriebsmotor 16 der Vorrichtung trägt. Der bewegliche Teil der Vorrichtung A besteht aus einer um eine waagerechte Achse drehbaren Trommel 18, die aus zwei Flanschen 20 und 22 zusammengesetzt ist, welche von einer Weile 24 getragen werden. Letztere wird von Lagern 25 getragen, die in den Backen 12 und 14 befestigt sind. Diese Lager bestehen aus Kunststoff oder einem gegen die Korrosion durch die Bäder beständigen metalli· sehen Material. Die Flansche 20 und 22 werden durch ein mittleres Abatandsrohr 26 und auf mit Gewinde versehene Abschnitte der Well· 24 aufgeschraubte Muttern 28 und 30 zusammengehalten, wobei außerdem seitliche Abstandshalter 31 vorgesehen sein können.

Im Flansch 20 sind in gleichen Winkelabständen Ausnehmungen 32 vorgesehen, die in Richtung auf entsprechend ausgebildet· Offnun-

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gea 34, die im Flansch 22 ausgebildet 3ind, offen sind. Die Aussielmungen 32 nehmen die Federn 36 auf, die durch die Öffnungen ©ingeführt und, nachdem sie sich an Ort und Stelle befinden, mittels einer Halteplatte 39 festgelegt werden, die am Flansch mittels Schrauben 40 befestigt ist. Die Schrauben 40 greifen in ovale Löcher 41 der Platte ein und ermöglichen so eine gelinge Winkelverschiebung der Platte gegenüber dem Flansch. Durch diese Verschiebung ist es möglich, die zu behandelnden Werkstücke in die Federn einzuführen und sie während der Behandlung in den Federn zurückzuhalten, wie sich aus dem folgenden ergibt.

Die gezeigten Federn 36, die zur Behandlung iron Stäbchen 38 mit abgeflachtem rechteckigem Querschnitt (Fig. 2 und 5) bestimmt sind, bestehen aus drei geraden Drähten 43 (Fig. 4 und 5), die in den Ecken eines scheinbaren Parallelepipeds mit einem gleich'« Saitigen Dreieck als Querschnitt liegen, auf das die Windungen der eigentlichen Feder aufgewickelt sind.

Um den direkten Stromdurchgang von der Feder 36 zum Bad zu verhindern oder vielmehr den Durchtrittsbereich auf den mit den zu behandelnden Stäbchen in Berührung kommenden Oberflächenabschnitt der Windungen zu begrenzen, besitzt der die Federn 36 bildende Droht eine Isolierschicht außer an der Innenfläche der Windungen. Die Feder wird in einfachster Weise aus einem Draht mit einer Isolierschicht, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, hergestellt, worauf diese Beschichtung im Inneren der Windimgen beseitigt wird.

Der elektrische Strom kann aen, Federn auf verschiedene Weise zugeführt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Sndab-

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schnitt des die Windungen der Feder bildenden Drahts durch den Flansch 20 geführt und zwischen diesem und einer am Flansch mittels Schrauben 44 befestigten Ringscheibe 42 aus Nickel eingespannt. Die Ringscheibe 42 wird von einer Zuleitung 46 her mit

Ringscheibe

Strom versorgt, die in einem gegen die / drückenden Schleifkontakt 48 endet (Fig. 1). Die anderen Bestandteile der Trommel und des Traggerüsts müssen offensichtlich aus isolierenden Materialien bestehen. Beispielsweise kann man zur Herstellung des Flansches 22 und der Halteplatte 39 einen Acrylsäurepolyester, wie Polymethylmethacrylat, und zur Herstellung der Welle 24, der Abstandshalter 26 und 31, des Flansches 20 und der Muttern 28 und 30 einen anderen Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, verwenden. Der nicht mit dem Schleifkontakt 48 in Berührung kommende Teil der stromzuführenden Ringscheibe 42 sowie die Schrauben 44 und metallischen Muttern 49 zur Befestigung der Abstandshalter 31 werden zweckmäßigerweise mit einem isolierenden Überzug versehen, um Leckströme und eine zu starke Nickelabscheidung auf der Ring-» scheibe 42 zu verhindern.

Der Antrieb der Trommel 18 erfolgt vom Motor 16 her über beliebige Einrichtungen, beispielsweise einen Treibriemen 50, der Über Riemenscheiben läuft, die jeweils vom Motor angetrieben bzw. an der Welle 24 befestigt sind.

Die beschriebene Vorrichtung ist zur Behandlung von Werkstücken mit einem abgeflachten rechteckigen Querschnitt, din mit zwei großen Seiten, bestimmt. Die längs eines Parallelepipeds angeordneten Windungen der Feder besitzen einen dreieckigen Querschnitt,

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&uQh anders Formen möglich sind» a.Bo iMsieeMg. Bi© Anpassung der Vorrichtung am Werkstücke f©a anderer als abge°> flachte? rechteckiger Form ist äußerst einfach. Figo S zeigt als Beispiel ©ine feder 36* mit einem regelmäßigen Fünfeek als Querschnitt zur Behandlung von Werkstücken 38 ^s mit quadratischem Querschnitt,

Der Betrieb der Vorrichtung wird mit Bezug auf die Fig« 1,2 und beschrieben· Nachdem man den Strom abgeschaltet und die Vorrichtung aus dem Vernickelungsbad entnommen hat, wird die Trommel mit den zu behandelnden Werkstücken, den Stäbchen 38» beladen. Dazu werden die Schrauben 40 gelockert und die Halteplatte 39 in diejenige ihrer Winkelendstellungen gebracht» in der die länglichen Durchtrittsöffnungen 52, mit denen sie versehen ist, mit den Offnungen 34 übereinstimmen (Fig. 1 und 3). Die Stäbchen werden dann durch diese öffnungen eingeführt, darauf wird die Halteplatte 39 in ihre Verschlussteilung (die in Fig. 2 strichpunktiert gezeigt ist) zurückgebracht und mittels der Schrauben festgestellt. In der Halteplatte 39 vorgesehene Ausschnitte 56 bieten gegebenenfalls Platz für die Befestigungemuttern 49 der

Abstandshalter 31.

Nach Beladung der Trommel wird die Vorrichtung nacheinander in ein Entfettungen» Beiz- und Waschbad und schließlich in das Elektrolytbad eingeführt (Fig· 1). Sie Trommel wird durch den M»tor 16 gedreht,und eine elektrische Spannung wird zwischen di· federn 36 und die in Bad angeordneten Elektroden gelegt» wobei

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die Fedora mit dem negativen Pol TsrbundöK siad. Bei der Drehung der frosi&el in der durch den Pfeil f der !ig. 2 angegebenen Richtung erfahren die Stäbchen 38 ©ine periodische Kippbewegung (Pfeil f³), die eine gleichmäßige Vernickelung ihrer gesamten Oberfläche bewirkt. Man sieht insbesondere, daß jedes Stäbchen 38 nach einer vollständigen Umdrehung der Trommel eine umgekehrte Stellung gegenüber seiner Anfangslage einnimmt. Auf diese Weise werdet heterogene Abscheidungen verhindert.

Als Beispiel sei angegeben, daß eine Vorrichtung zur Vernickelung von Uranstäbchen mit einem Querschnitt von 15 χ 3 mm und einer Itänge von etwa 60 mm eine !Trommel von 180 mm Durchmesser aufweist« die zwölf Federn mit im wesentlichen dreieckigem Quer» schnitt trägt, die aus 1 mm starkem Nickeldraht hergestellt sind. Die in die Federn eingeführten Plättchen werden einer vorbereitenden Oberflächenbehandlung und geeigneten Waschung und anschließend der Vernickelung unterworfen, bei der sich die Trommel mit einer Geschwindigkeit von 10 U/Mxn. dreht.

Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren ihrer Anwendung sind keineswegs aus die Ketallbeachichtung von Werkstücken beschränkt, sondern eignen sich für jede Behandlung in einem Bad, was in einem umfassenden Sinn zu verstellen let und insbesondere BeIa-, Entfettungs-, Wasch"-, Passivierung»- usw. Behandlungen umfaßt, die einer elektrolytischen Beschichtung vorangehen oder folgen.

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Claims (6)

Patentansprüche

1.) Vorrichtung ζην elektrolytischen und/oder chemischen Behänd» lung der Oberfläche eines prismatischen Werkstücke, das einen Querschnitt mit η im wesentlichen gleichen großen Seiten besitzt, die in einem mit einem Bad geBillten Trog zur elektrolytischen und/oder chemischen Behandlung mindestens eine Feder mit waagerechter Achse, deren unterer Teil, auf dem das Werkstück ruht, in das Bed eintaucht, Vorrichtungen zur Drehung der Feder um ihre Achse oder eine zu dieser Achse parallele Linie und Vorrichtungen zur Versorgung der Feder mit Strom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß der Feder (36) ein Prisma darstellt, dessen Querschnitt ein regelmäßiges Vieleck mit B Seiten ist, wobei die Seiten etwas größer als die großen Seiten des Werkstücks (38) sind

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und ff größer als r/und vorzugsweise mit η keinen gemeinsamen feiler/ und die Windungen der Feder auf dem Prisma in der Art angeordnet sind, daß die kontinuierliche Drehung der Feder um ihre Achse das periodische Umkippen des Werkstücks und die Veränderung der Be« reiche seiner Berührung mit der Feder bewirkt.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl N der Seiten der Feder gleich η + 1 ist.

3·) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hehrzahl von Federn (36) umfaßt, die in regelmäßigen Winkelabständen an einer Trommel (18) mit waagerechter Achse um deren Achse herum befestigt sind, und die Antriebsvorrichtung die Drehung der Trommel bewirkt.

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4.) Vorrichtung nacsh Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungsvorrichtungen aus einer mit dem Umfangsabschnitt der Drehtrommel fest verbundenen und mit jeder der Federn verbundenen leitenden Ringscheibe (42) und einem außerhalb dee Bades angeordneten und mit der Singecheibe in gleitendem elektrischen Kontakt stehenden Schleifkontakt (48) besteht.

5·) Vorrichtung nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet» daß die Trommel zwei Flansche (20,22) aus isolierendem Material aufweist, die durch Abstandshalter (29,31) einander gegenüber gehalten sind, der eine der Flansche die Hingscheibe (42) trägt und mit Ausnehmungen (32) zur Aufnahme der Endabschnitte der Federn und der andere Flansch mit gegenüber den Ausnehmungen angeordnete Durch«= tritteiSffnungen (34) zur Einführung der Federn und mit einer an ihm befestigten Halteplatte (39) zum Zurückhalten der Federn versehen iat«,

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte an dem entsprechenden Flansch durch Verbindungsmittel befestigt ist, die eine Winkelverschiebung der Platte zwischen einer ersten Stellung, in der sie das Einsetzen der zu behandelnden Werkstücke in die Federn durch öffnungen, mit denen sie versehen ist, gestattet, und einer zweiten Stellung, wo sie die Werkstücke in den Federn eingeschlossen hält, ermöglichte

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