DE1496766C - Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von prismatischen Körpern mit Flüssigkeiten, insbesondere für elektrolytische und/ oder chemische Behandlungen, bestehend aus einer horizontal gelagerten, angetriebenen Trommel, die konzentrisch und in regelmäßigen Winkelabständen angeordnete, polygonale Käfige zur Aufnahme je eines zu behandelnden Körpers aufweist, wobei an der Stirnseite der Trommel für jeden Käfig eine Einfüllöffnung vorgesehen ist. Die Vorrichtung ist insbesondere bei der vollständigen Behandlung (Entfetten, Beizen, Waschen und Überziehen mit einem Metall) von Werkstücken aus Uran oder einer Uranlegierung anwendbar.

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 Beizen, Beschichten mit einem Metall usw.

Aus der USA.-Patentschrift 953 450 ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Werkstücken bekannt, die aus einer horizontal gelagerten, rotierenden Trommel mit polygonalem Querschnitt besteht, in die die zu behandelnden Werkstücke eingebracht werden. Weiterhin sind hieraus hexagonale Trommeln mit radial angeordneten Kammerteilungen oder mit in die Trommel eingesetzten, aus Stäben gebildeten Käfigen bekannt. Die letztgenannten Käfige sind konzentrisch um die Trommelachse verteilt und besitzen an der Stirnseite der Trommel ihre jeweilige Einfüll- bzw. Entnahmeöffnung. Diese bekannte Vorrichtung dient aber zum Reinigen, Granulieren und Polieren von Werkstücken, so daß zu diesem Zweck die Werkstücke in ihrer Position festgehalten werden müssen, was zu einem nicht erwünschten ständigen Kontakt der beiden Flächen des zu behandelnden Werkstücks mit den Wandflächen des Käfigs führt, und was ein Auftragen eines gleichmäßigen metallischen Überzugs im Elektrolysebad unmöglich macht.

Dagegen ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 174 131 eine Vorrichtung für die Oberflächenbehandlung von Massenteilen mit Flüssigkeiten, insbesondere für das Galvanisieren, bekannt, welche eine in das Behandlungsbad eintauchende, drehbare, perforierte Trommel zur Aufnahme der Massenteile besitzt. Die Trommel der bekannten Vorrichtung weist einen teilweise kreisbogenförmigen, teilweise hexagonalen Querschnitt auf, so daß die Werkstücke· selbst bei rotierender Trommel großenteils auf der Trommelwand aufliegen bzw. auf ihr gleiten, wodurch sich gleichmäßige elektrolytische Überzüge nicht erreichen lassen.

Die französische Patentschrift I 260 086 beschreibt ein Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von drehrunden Werkstücken. Dabei bringt man die zu 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 Feder und dem zu behandelnden Werkstück zu verändern und eine gleichmäßige Behandlung der gesamten Oberfläche des Werkstücks zu gewährleisten. Wie leicht einzusehen ist, lassen sich unrunde Werkstücke nacl diesem bekannten Verfahren nicht in gleich gutem Maße bearbeiten, da diese Werkstücke mit polygonalem Querschnitt auf den Windungen der Spiralfeder statt sich umzuwälzen einfach abgleiten, so daß die bei runden Werkstücken erzielbare vorteilhafte Wirkung hier nicht mehr eintritt.

Mit der Erfindung soll deshalb eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der die Werkstücke mit

ίο nichtkreisförmigem Querschnitt und insbesondere solche mit polygonalem Querschnitt behandelt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll vor allem erreicht werden, daß die Werkstücke kontinuierlich umgelegt bzw. umgekippt werden, so daß sich die Berührungsbereiche zwischen Werkstück und Käfig ständig ändern. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Metallauflageschicht ist es weiterhin notwendig, daß die einzelnen Seitenflächen des Werkstücks in gleichmäßigem Abstand zu den stromfüh-

ao renden Käfigwänden liegen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll weiterhin eine vorteilhafte Stromzuführungsvorrichtung für die Käfige geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in an sich bekannter Weise jeder Käfig in Form einer Feder gebildet und insbesondere mit einer Stromzufuhr verbunden ist, daß die Federn im Querschnitt ein regelmäßiges Vieleck mit N Seiten bilden, dessen Seiten geringfügig größer als die größten Seiten des η Seiten aufweisenden Körpers sind, und daß /V größer als n, vorzugsweise η + 1 ist. Dadurch wird sowohl ein Umkippen des zu behandelnden Körpers bei der Rotation der Trommel als auch eine ständige Veränderung der Berührungsbereiche zwischen dem Körper und der Feder erreicht.

Um eine Ungleichmäßigkeit bei der Behandlung der Oberfläche zu vermeiden, darf die Zahl N mit η keinen gemeinsamen Teiler haben. Man vermeidet auf diese Weise eine Periodizität der Berührung der gleichen Bereiche des Werkstücks. Auf einfachste Weise wird diese Bedingung offensichtlich dann erfüllt, wenn N einen Wert gleich η + 1 darstellt.

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.

Die Stromzuführungsvorrichtung besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise aus einer mit dem Umfangsabschnitt der Drehtrommel fest verbundenen und mit jeder der Federn in Verbindung stehenden elektrisch leitenden Ringscheibe und einem außerhalb des Bades angeordneten und mit der Ringscheibe in gleitendem elektrischen Kontakt stehenden Schleifkontakt. Gemäß der Erfindung weist die Trommel zwei Flansche aus isolierendem Material auf, die durch Abstandshalter einander gegenüber gehalten sind, wobei der eine Flansch eine Ringscheibe trägt und mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Endabschnitte der Federn und der andere Flansch mit gegenüber den Ausnehmungen

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angeordneten Durchtrittsöffnungen zur Einführung eine geringe Winkelverschiebung der Platte gegender Federn und mit einer an ihm befestigten Halte- über dem Flansch. Durch diese Verschiebung ist es platte zum Zurückhalten der Federn versehen ist. möglich, die zu behandelnden Werkstücke in die Insbesondere kann die Halteplatte an dem entspre- Federn einzuführen und sie während der Behandchenden Flansch durch Verbindungsmittel befestigt 5 lung in den Federn zurückzuhalten, wie sich aus dem sein, die eine Winkelverschiebung der Platte zwi- folgenden ergibt.

sehen einer ersten Stellung, in der sie das Einsetzen Die gezeigten Federn 36, die zur Behandlung von der zu behandelnden Werkstücke in die Federn Stäbchen 38 mit abgeflachtem rechteckigem Querdurch die Durchtrittsöffnungen gestattet, und einer schnitt (F i g. 2 und 5) bestimmt sind, bestehen aus zweiten Stellung, in der sie die Werkstücke in den io drei geraden Drähten43 (Fig. 4 und 5), die in den Federn eingeschlossen hält, ermöglichen. Ecken eines scheinbaren Parallelepipeds mit einem

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- gleichseitigen Dreieck als Querschnitt liegen, auf das

beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Windungen der eigentlichen Feder aufgewickelt

näher erläutert. Es zeigt sind.

Fig. I einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Ober- ₁₅ Um den direkten Stromdurchgang von der Feder

flächenbehandlungs-, beispielsweise einer Vernicke- 36 zum Bad zu verhindern oder vielmehr den Durch-

lungs-Vorrichtung im Schnitt längs einer senkrech- trittsbereich auf den mit den zu behandelnden Stäb-

ten, durch die Mitte gehenden Ebene, chen in Berührung kommenden Oberflächenabschnitt

Fig. 2 einen Blick in Richtung des Pfeils F der der Windungen zu begrenzen, besitzt der die Federn Fig. 1, der schematisch einen der Trommelflansche 20 36 bildende Draht eine Isolierschicht außer an der und die von den aus Stäbchen mit flachem recht- Innenfläche der Windungen. Die Feder wird in eineckigem Querschnitt bestehenden zu behandelnden fachster Weise aus einem Draht mit einer Isolier-Werkstücken bei der Drehung der Trommel nach- schicht, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, hergeeinander eingenommenen Stellungen, stellt, 'worauf diese Beschichtung im Inneren der

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der vollstän- 25 Windungen beseitigt wird,

digen Trommel, Der elektrische Strom kann den Federn auf ver-

F i g. 4 eine schematische Teilansicht einer der schiedene Weise zugeführt werden. Bei der gezeig-

Federn der Trommel der Fig. 3, ten Ausführungsform ist der Endabschnitt des die

F i g. 5 eine Ansicht der Feder der F i g. 4 vom Windungen der Feder bildenden Drahts durch den

Ende her mit dem dahinein gelegten Stab und 30 Flansch 20 geführt und zwischen diesem und einer

Fig. 6 ähnlich Fig. 5 eine Ansicht einer Feder am Flansch mittels Schrauben 44 befestigten Ring-

zur Behandlung von Stücken mit quadratischem scheibe 42 aus Nickel eingespannt. Die Ringscheibe

Querschnitt. 42 wird von einer Zuleitung 46 her mit Strom ver-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung A ist im Be- sorgt, die in einem gegen die Ringscheibe drückentrieb in einem Elektrolytbad 10 angeordnet, das sich 35 den Schleifkontakt48 endet (Fig. 1). Die anderen in einem Trog befindet, von dem nur der Boden 11 Bestandteile der Trommel und des Traggerüstes wiedergegeben ist (F i g. 1). Nicht gezeigte Elektro- müssen offensichtlich aus isolierenden Materialien den tauchen in das Bad 10, das aus einer Lösung bestehen. Beispielsweise kann man zur Herstellung eines Nickelsalzes besteht, wenn es sich bei der an des Flansches 22 und der Halteplatte 39 einen Acrylden zu behandelnden Werkstücken vorzunehmenden 40 säurepolyester, wie Polymethylmethacrylat, und zur Maßnahme um eine Vernickelung handelt. Herstellung der Welle 24, der Abstandshalter 26 und

Die Vorrichtung A umfaßt ein Traggerüst, das 31, des Flansches 20 und der Muttern 28 und 30 aus zwei parallelen und am Boden 11 des Trogs einen anderen Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, veraufgestellten Backen 12 und 14 besteht, wobei die wenden. Der nicht mit dem Schleifkontakt 48 in Backe 14 einen Antriebsmotor 16 der Vorrichtung 45 Berührung kommende Teil der stromzuführenden trägt. Der bewegliche Teil der Vorrichtung A besteht Ringscheibe 42 sowie die Schrauben 44 und metalliaus einer um eine waagerechte Achse drehbaren sehen Muttern 49 zur Befestigung der Abstandshalter Trommel 18, die aus zwei Flanschen 20 und 22 zu- 31 werden zweckmäßigerweise mit einem isolierensammengesetzt ist, welche von einer Welle 24 getra- den Überzug versehen, um Leckströme und eine zu gen werden. Letztere wird von Lagern 25 getragen, 50 starke Nickelabscheidung auf der Ringscheibe 42 zu die in den Backen 12 und 14 befestigt sind. Diese verhindern.

Lager bestehen aus Kunststoff oder einem gegen die Der Antrieb der Trommel 18 erfolgt vom Motor

Korrosion durch die Bäder beständigen metallischen 16 her über beliebige Einrichtungen, beispielsweise

Material. Die Flansche 20 und 22 werden durch ein einen Treibriemen 50, der über Riemenscheiben läuft,

mittleres Abstandsrohr 26 und auf mit Gewinde ver- 55 die jeweils vom Motor angetrieben bzw. an der

schene Abschnitte der Welle 24 aufgeschraubte Mut- Welle 24 befestigt sind.

tern 28 und 30 zusammengehalten, wobei außerdem Die beschriebene Vorrichtung ist zur Behandlung

seitliche Abstandshalter 31 vorgesehen sein können. von Werkstücken mit einem abgeflachten rechtecki-

Im Flansch20 sind in gleichen Winkelabständen gen Querschnitt, d.h. mit zwei großen Seiten, be-Ausnehmungen 32 vorgesehen, die in Richtung auf 60 stimmt. Die längs eines Parallelepipeds angeordneentsprechend ausgebildete öffnungen 34, die im ten Windungen der Feder besitzen einen dreieckigen Flansch 22 ausgebildet sind, offen sind. Die Ausneh- Querschnitt, obgleich auch andere Formen möglich mungen 32 nehmen die Federn 36 auf, die durch die sind, z. B. fünfeckig. Die Anpassung der Vorrichtung öffnungen 34 eingeführt und, nachdem sie sich an an Werkstücke von anderer als abgeflachter recht-Ort und Stelle befinden, mittels einer Halteplatte 39 65 eckiger Form ist äußerst einfach. F i g. 6 zeigt als festgelegt werden, die am Flansch 22 mittels Schrau- Beispiel eine Feder 36' mit einem regelmäßigen ben 40 befestigt ist. Die Schrauben 40 greifen in Fünfeck als Querschnitt zur Behandlung von Werkovale Löcher 41 der Platte ein und ermöglichen so stücken 38' mit quadratischem Querschnitt.

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Der Betrieb der Vorrichtung wird mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben. Nachdem man den Strom abgeschaltet und die Vorrichtung aus dem Vernickelungsbad entnommen hat, wird die Trommel 18 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 öffnungen 34 übereinstimmen (Fig. 1 und 3). Die Stäbchen 38 werden dann durch diese öffnungen eingeführt, darauf wird die Halteplatte 39 in ihre Verschlußstellung (die in Fig. 2 strichpunktiert gezeigt ist) zurückgebracht und mittels der Schrauben 40 festgestellt. In der Halteplatte 39 vorgesehene Ausschnitte 56 bieten gegebenenfalls Platz für die Befestigungsmuttern 49 der Abstandshalter31.

Nach Beladung der Trommel wird die Vorrichtung nacheinander in ein Entfettungs-, Beiz- und Waschbad und schließlich in das Elektrolytbad eingeführt (Fig. 1). Die Trommel wird durch den Motor 16 gedreht, und eine elektrische Spannung wird zwischen die Federn 36 und die im Bad angeordneten Elektroden gelegt, wobei die Federn mit dem negativen Pol verbunden sind. Bei der Drehung der Trommel in der durch den Pfeil / der F i g. 2 angegebenen Richtung erfahren die Stäbchen 38 eine periodische Kippbewegung (Pfeil /'), 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 werden heterogene Abscheidungen verhindert.

Als Beispiel sei angegeben, daß eine Vorrichtung zur Vernickelung von Uranstäbchen mit einem Querschnitt von 15X3 mm und einer Länge von etwa 60 mm eine Trommel von 180 mm Durchmesser aufweist, die zwölf Federn mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt 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/Min, dreht.

Die beschriebene Vorrichtung ist keineswegs auf die Metallbeschichtung von Werkstücken beschränkt, sondern eignet sich für jede Behandlung in einem Bad, insbesondere bei Beiz-, Entfettungs-, Wasch-, Passivierungs- usw. Behandlungen, die einer elektrolytischen Beschichtung vorangehen oder folgen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Oberflächenbehandh: von prismatischen · Körpern mit Flüssigkeit insbesondere für elektrolytische und/oder eher sehe Behandlungen, bestehend aus einer horizr tal gelagerten angetriebenen Trommel, die kt zentrisch und in regelmäßigen Winkelabständ angeordnete Käfige mit polygonalem Querschr zur Aufnahme je eines zu behandelnden Körp> aufweist, wobei an der Stirnseite der Tromn für jeden Käfig eine Einfüllöffnung vorgeseh ist, dadurch gekennzeichnet, daß in sich bekannter Weise jeder Käfig von einer Γ der gebildet und insbesondere mit einer Stro; zuführung verbunden ist, daß . die Federn (J 36') im Querschnitt ein regelmäßiges Vieleck η N Seiten bilden, dessen Seiten geringfügig groß als die größten Seiten des η Seiten aufweisend Körpers (38, 38') sind, und daß N größer als vorzugsweise η + 1, ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g kennzeichnet, daß die Stromzuführungsvorric tung aus einer mit dem Umfangsabschnitt d Drehtrommel fest verbundenen und mit jeder ti Federn (36, 36') in Verbindung stehenden ele trisch leitenden Ringscheibe (42) und eine außerhalb des Bades (10) angeordneten und π der Ringscheibe in gleitendem elektrischen Ko takt stehenden Schleifkontakt (48) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g kennzeichnet, daß die Trommel (18) zwei Fla sehe (20, 22) aus isolierendem Material aufwei die durch Abstandshalter (31) einander gege über gehalten sind, daß der eine Flansch (20) c: Ringscheibe (42) trägt und mit Ausnehmung (32) zur Aufnahme der Endabschnitte der Fede (36, 36') und der andere Flansch (22) mit gege über den Ausnehmungen, angeordneten Durc! trittsöffnungen (34) zur Einführung der Fede: und mit einer an ihm befestigten Halteplatte (3 zum Zurückhalten der Federn versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g kennzeichnet, daß die Halteplatte (39) an de entsprechenden Flansch (22) durch Verbindung mittel (40) befestigt ist, die eine Winkelverschi bung der Platte zwischen einer ersten Stellun in der sie das Einsetzen der zu behandelnde Körper (38, 38') in die Federn (36, 36') durch d öffnungen (34) hindurch gestattet, und einer zwe ten Stellung, in der sie die Körper in den Feder eingeschlossen hält, ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen