DE1565553A1

DE1565553A1 - Elektrolyt-Leitsonde sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1565553A1
Application number: DE19661565553
Authority: DE
Inventors: Andrews James Dair; W Kunz
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-10-22
Filing date: 1966-07-21
Publication date: 1970-02-05
Also published as: US3489544A; SE333438B; NL6608162A; US3556758A; BE712508A; DE1565553B2; CH475363A; DE1565553C3; NL150406B; US3384567A; GB1147952A

Description

PATe/vTAN WA ere

PATENTANWALT MÜLLER-BÖRNER PATENTANWALT DIPL.-ING. WEY BERLIN 33 (DAHLEM) ■ PODB!ELSKlALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 ■ WIDENMAYERSTRASSE 4» TELEFON 762907 ■ TELEGRAMME: PROPINDUS TELEFON 22 5585 · TELEGRAMME: PROPINDUS

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General Ete otric Company S c h e η e c t a d y , N.Y₀ (USA)

Elektrolyt-Leitsonde sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Elektrolyt-Leitsonde für die elektrolytische Materialabtragung mittels eines aus der Leitsonde gegen das zu bearbeitende Werkstück gerichteten geladenen Elektrolytstromes sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Herstellung.

Im allgemeinen wird zur elektrolytischen Materialabtragung ein kathodisches Werkzeug zusammen mit einem anodischen Werkstück in Verbindung mit einem das Werkzeug und das Werkstück berührenden Elektrolyten verwendet. Wenn hierbei durch den Elektrolyten ein elektrischer Strom fließt, wird Material von dem elektrisch leitenden Werkstück abgetragen. Eine besonders wirkungsvolle Ausführungsform des elektrolytischen Materialabtragungsverfahrens besteht darin, daß eine konti-

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nuierliche Strömung eines kathodisch geladenen Elektrolyten auf ein anodisches Werkstück geleitet wird, wobei relativ kleine, vorbestimmte Bereiche des Werkstückmaterials abgetragen werden. Mittels dieser Ausführungsform des Verfahrens können in einem Werkstück Hohlräume, Schlitze, Löcher o.dgl. von sehr kleinem Durchmesser ausgebildet werden. Diese kleinen Dimensionen lassen sich deswegen erreichen, weil die Kathode, welche den Elektrolyten auflädt, außerhalb des Werkstücks bleiben kann. Es ist bei diesem Verfahren nut notwendig, den kathodisch geladenen Elektrolyten in geeigneter Weise und unter solchen Bedingungen zu dem Werkstück zu führen, daß die elektrolytische Materialabnahme stattfindet.

Die genaue Steuerung der Hohlraum-, beispielsweise Lochausbildung, und die mehrfache Ausbildung in ihren Abmessungen übereinstimmender kleiner Hohlräume, beispielsweise Löcher, mit einem Durchmesser unter etwa 1,3 mm, in einem oder mehreren Werkstücken ist von der Einheitlichkeit und Genauigkeit der Einrichtung abhängig, die dazu benutzt wird, den geladenen Elektrolyten auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes aufzubringen. Bei einer besonderen Ausführungsform besteht eine hierzu benutzte Elektrolyt-Leitsonde aus einem Kapillarrohr aus elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise Glas. Das Material wird beispielsweise durch Ziehen zu einer Düse geformt , die einen kapillaren Endteil aufweist. Bs ist zwar bekannt und beschrieben worden, wie

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unterkühlte Flüssigkeiten, z.B. Gläser,' gezogen, gestreckt oder auf andere Weise verformt werden können, doch hat es sich als sehr schwierig erwiesen, Größe, Konzentrizität, Abmessungen und allgemeine Beschaffenheit von feinen, kapillaren Glasrohren ■it Hilfe der bekannten Verfahren genau zu steuern.

Ein· Hauptaufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eine· verbesserten Verfahrene zur Erzeugung von präzisen und einheitlichen Teilen (Leitsonden) für das Führen eines kathodisch geladenen Elektrolyten an ein anodisches Werkstück bei einem elektrolytlachen Materialabnahmeverfahren.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Erzeugen genau dimensionierter Elektrolyt-Lei t Sonden.

Schließlich soll durch die Erfindung eine verbesserte Leitsonde von vorbestimmter Form und Wandstärke geschaffen werden, so daß eine verbesserte Arbeitsweise mit hohem Wirkungsgrad erreichbar wird.

Diese Aufgaben werden mit einer Elektrolyt-Leitsonde für die elektrolytische Materialabtragung mittels eines aus der Leitsonde gegen das zu bearbeitende Werkstück gerichteten geladenen Elektrolytstromes erfindungsgemäß gelöst durch einen hohlen, in eine offene Düse (Arbeitsdüse) auslaufenden, aus dielek-

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irischen Material bestehenden Kapillarabschnitt mit einem Außendurohmesser_/von höchstens 1,5 mm (o,O6") und einer Wandstärke von höchstens 0,05 mm (0,002") für den Durchfluß des geladenen Elektrolyten.

Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Elektrolyt-Leitsonden aus einem im Querschnitt kreisförmigen Rohr aus dielektrischem, bei Zimmertemperatur festem," jedoch bei höherer Temperatur fließfähigem Material, besteht erfindungsgemäß darin, daß das Rohr gedreht und hierbei einer axial zum Rohr gerichteten, noch keine plastische Verformung des Rohrs bei Zimmertemperatur bewirkenden Streckkraft ausgesetzt wird und ein vorbestimmter,

zwischen den Enden des Rohr gelegener Bereich mit einer ersten Heizleistung erwärmt wird, bei welcher der vorbestimmte Bereich des Rohres durch die Streckkraft eine Streckung auf eine erste vorbestimmte axiale Länge zu einem aus zwei durch «inen gemeinsamen kapillaren Bereich verbundenen Düsen bestehenden Abschnitt erfährt, und daß danach der vorbestimmte Bereich des Rohrs mit einer zweiten geringeren Heizleistung > erwärmt wird, bei welcher der vorbestimmte Bereich des Rohres eine weitere Streckung auf eine zweite größere vorbestimmte axiale Länge erfährt, und daß hierauf die Wärmezufuhr zum Rohr abgestoppt und das Hohr bis zum Aufhören der Streckung weiter gedreht und anschließend die Streckkraft weggenommen wird, worauf die beiden im kapillaren Bereich aneinanderstoßenden Düsen dort getrennt werden«

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Die Erfindung und weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgaben und durch die Erfindung erreichte Vorteile sind in der nachstehenden Beschreibung und den zur näheren Erläuterung der Erfindung gegebenen Ausführungsbeispielen und in den Figuren dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann unter den gegebenen Richtlinien auclyin anderer Form mit Erfolg zur Ausführung gebracht werden. Es zeigen«

Fig. 1 einen Schnitt durch die Elektrolyt-Leitsonde, in die eine Kathode eingesetzt istj

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Ruhezustand, teilweise sohematisch;

Fig. 3 und k die Vorrichtung nach Fig. 2 in verschiedenen Arbeitsphasen;

Fig. 5 eine gegenüb'er Fig. 2 abgeänderte Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Abschneiden der Leitsonde in vorbestimmter Länge;

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Glasrohr vor dem erfindungsgemäßen Strecken des Rohres;

Fig_o 7 einen Schnitt durch eine Leitsonde, die durch das erfindungsgemäße VerSiren durch Strecken des Rohrs nach Fig. 6 hergestellt wurde;

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Pig. 8 eine Leitsonde zum Erzeugen einer seitlichen Abzweigung in einem vorhandenen Loch, teilweise im Schnitt und

Fig, 9 eine graphische Darstellung von Eichwerten für zwei unterschiedlich ausgebildete Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Elektrolyt-Leitsonde aus einem dielektrischen Hohlkörper, dessen Wände eine kleine Bohrung oder Kapillare begrenzen, die am einen Ende in einer Düse ausläuft. Der kapillare Abschnitt hat eine Wandstärke von nicht mehr als etwa 0,05 mm und ist so lang, daß er in einer vorbestimmten Tiefe in das Werkstüok eindringen oder durch das Werkstück hindurchgeführt werden kann, Der Innendurchmesser im kapillaren Abschnitt ist so groß, daß ein solcher Elektrolytstrom beim Austreten des Elektrolyts aus der Düse erzeugt wird, wie er zum Ausbilden des Hohlraums in der vorbestimmten gewünschten Größe geeignet ist. Der Außendurchmesser im kapillaren Abschnitt ist so gewählt, daß der Elektrolyt aus dem mittels elektrolytischer Abtragung geiildeten HohLraum bei der weiteren Materialabtragung laufend herausgelangen kann. Wenn der Außendurchmesser größer ist als etwa 1,5 mm, kann das Verfahrenj bei dem die erfindungsgemäße Leitsonde verwendet werden soll, nicht mit einem so hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden wie andere Materialabnahmeverfahren. Wenn die Wandstärke des kapillaren Abschnitts größer als 0,05 mm ist, wird die Geschwindigkeit der Materialabnahme stark herabgeaetet. An die'Elektrolyt-Leitsonde schließt sioh ein Abschnitt von -

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größeren Abmessungen an, der als Elektrolytbehälter dienen kann und mit dem kapillaren Abschnitt durch einen Übergangs«· abschnitt mit sich verändernder Wandstärke verbunden ist. Oer Ubergangsabschnitt und der kapillare Abschnitt werden in der vorliegenden Beschreibung auch zusammen »la Mundstück bezeichnet. Die Leiteande besitzt also einen kapillaren Teil, der einen Außendurchmesser von 1,5 ram oder weniger und eine Wandstärke von 0,05 mm oder weniger hat.

Als Ausgangsnaterial in dam erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der Elektrolyt-Leitsonde wird ein hohles Rohr aus einem dielektrischen Material verwendet, beispielsweise aus einer unterkühlten Flüssigkeit, die bei Zimmertemperatur fest ist, Im Rahmen der Erfindung wird bevorzugt ein Rohr aus einem Borsilikatglas verwendet. Das Rohr wird gedreht und gleichzeitig in seiner Axialdichtung einer Streckkraft ausgesetzt, die vorzugsweise -einen konstanten Werfe hat. Diese Streckkraft wird schwächer als diejenige Kraft gewählt, die bei Zimmertemperatur eine plastische Verformung des Rohrs bewirkt. Während der Einwirkung der Kraft wird ein vorbestimmter Abschnitt des Rohres mit einer ersten Heizleistung erhitzt, die so gewählt ist, daß die Streckkraft das Rohr auf eine erste axiale Länge strekken kann. Durch die Streckung des Rohrs erhält man in dem zwischen den Enden des Rohrs liegenden, erhitzten Bereich eine Absetzung bzw. eine Auebildung von zwei Düsen. Nach dem Erreichen der ersten axialen Länge wird der vorgenannte Bereich des Rohrs mit einer zweiten Heizleistung erhitzt, die niedriger ist als die erste Heizleistung. Während der Erhitzung mit der zweiten

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Heizleistung wird so die Geschwindigkeit der Streckung herabgesetzt, so daß die weitere Streckung des im Querschnitt verkleinerten Teils des Rohrs genauer gesteuert werden kann* Nach de» Erreichen einer zweiten axialen Länge, die größer ist als die erste axiale Länge, hört die Wärmezufuhr auf. Da* Rohr wird weiter gedreht, bis ea so weit abgekühlt ist, daß die Streckung aufhört. Dann wird es von der Streokkraft entlastet. Der auf dieae Weise zwischen den beiden Enden des Rohr· gebildete kapillare Abschnitt ist an beiden Enden mit dem Restteil des Rohr· über je einen Übergangsabschnitt verbunden. Wenn nur einer der Übergangsabschnitte erhitzt wird, erhalten die Übergangsabschnitt nicht dieselbe For». Zn diese» Fall ist jener Übergangsabschnitt,der »it de» Teil de· Rohr· verbunden war, auf den die Streokkraft ausgeübt wurde, i» allgemeinen weniger zweckaäßig ausgebildet. Der kapillare Teil wird an einer vor« be·ti»»ten gewünschten Stelle durchschnitt ten und der unerwünschte übergangsabschnitt und der an diesen anschließende Rohrteil werden weggeworfen. Der so erhaltene Abschnitt, der au· einem kapillaren Endabschnitt besteht, welcher über einen Übergangsabschnitt »it de» anderen Reetteil de« Rohr· verbunden ist, stellt eine Elektroljrt-Leitsonde dar, die an de» ursprünglich vorhandenen Rohrende und an de» Oüaenende auf eine gewünschte

Länge zugeschnitten werden kann.

Zur Durchführung dea erfindungageaäßen Verfahren· kann «ine Vorrichtung verwendet werden, die eine erfindungsge»äße Rohrhalterung aufweist, ferner eine Einrichtung zu» Ausüben einer axialen Streckkraft auf das Rohr, eine Einrichtung zu» Drehen

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des Rohrs, eine Meßeinrichtung zum Messen der Länge des Rohrs und eine von der Meßeinrichtung gesteuerte Heizeinrichtung, mit der ein zwischen den Enden des Rohrs befindlicher, vorbestimmter Abschnitt des Rohrs verschiedenen ausgewählten Erhitzungsbedingungen ausgesetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Elektrolyt-Leitsonde ist in Fig. 1 mit 20 bezeichnet und beätzt einen kapillaren Abschnitt 22, der durch einen Übergangsabschnitt 26 mit einem Hohlkörper 2k verbunden ist, welcher größere Abmessungen und ein'größeres Innenvolumen als der kapillare Abschnitt besitzt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der kapillare Abschnitt erfindungsgemäß mit dem größeren Hohlkörper der Leitsonde einstückig ausgebildet, so daß der Übergangsabschnitt eine Trichterförmige Form besitzt. Der kapillare Abschnitt 22 besitzt eine Düse 28, deren Wände eine Öffnung 30 begrenzen, aus der geladener Elektrolyt als Strom zum Werkstück hingeführt wird. In dem Hohlkörper 2k ist vorzugsweise eine Kathode 32 angeordnet, beiqielsweise in Form eines in Fig. 1 gezeigten Metall« rohrs. Der kapillare Teil 22 hat eine Wandstärke W von 0,05 {0,002") oder, weniger und eine solche Länge G, daß er zum Führen eines Elektrolyten geeignet ist, der bei Berührung mit: d.e.r. Kathode 32 elektrisch geladen wird. Ferner ist die Länge des kapillaren Abschnitts so bemessen, daß diese zum Eindri»f ·» in ein We^ks^ück in eine gewünschten Tiefa oder, zum Werkstücks auireicht. Die axiale Länge T des,

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abschnitte beträgt im allgemeinen mindestens 4,0 ram (0,15")> so daß sich ein glatter Übergang zwischen dea Hohlkörper 24 und dem kapillaren Abschnitt 22 ergibt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Elektrolyt-Leitsonde wird gewährleistet, daß der kapillare Abschnitt eine einheitliche Wandstärke und einen einheitlichen, kreisförmigen Querschnitt eithält. Die vorgenannte gesteuerte geometrische Ausbildung gewährleistet eine Reproduzierbarkeit der Größe und Form des in W_erkstücken mit der Leit sonde durch elektrolytisehe Materialabtragung auszubildenden Hohlraums. Bei der Herstellung von bestimmten Gegenständen wie beispielsweise Platten, durch die Kunststoffäden gespritzt werden, sollen (Spritzdüsen für Fäden) ist die Einheitlichkeit der Elektrolyt-Leitsonden für die Qualität dee Endprodukts entscheidend.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren^ mit Hilfe der in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Vorrichtungen wird ein Rohr 34 au« einem dielektrischen Material, beispielsweise Glas, eit Hilfe einer drehbaren Rohrhalterung, b^epieleweiffe. eines Spannfuttere 3,6» das von einem Motor 38 angetrieben w4f4{ B%-dreht. Ρφβ Drehung des Motors 3ß Wird durch Betätigung e:j.ne;s Schalter* 4,Q eingeleitet_? weleher die Leis^ungj^ufiahy γ«>η §4.ner n^-ohis gezeigten stromquelle, ft«i}trt, .V^S9ü4 §4g& Rplir drgüij, wird be4tp4.tls.wf.4-ft durpft f^n Öf_¥ifft| J^₁ daj

den Besinn der Drehung an dem einen Ende des Rohre 3k angeklemmt wurde, auf diese« Ende eine Streckkraft zur Einwirkung gebraoht, die schwächer ist als die Kraft, die bei Zimmertemperatur eine plastische Verformung des Rohrs bewirkt.

Weiterhin tat bei der dargestellten erfindungegemäßen Vorrichtung eine !teileinrichtung vorgesehen, die dazu dient, einen vorbestimmten Abschnitt des Rohres zu erhitzen, und zwar denjenigen Tall, aua de« der in Fig. 1 dargestellte Übergangsabsohnitt 26 und der kapillare Abschnitt 22 hergestellt werden sollen. Nach den Figuren 2 bis 5 besteht diese Heizeinrichtung aus eine* Rohrofen kk, durch den das zu erhitzende Rohr hindurchgeführt wird. Mit Hilfe des Schalters 41 wird der Ofen singe- schaltat· Duron Verwendung eines regelbaren Transformator· U5 ■it den die Eingangsleistung des Ofens kk gesteuert wird, kann der vorbestlmmte, zu bearbeitende Abschnitt des Rohrs unterschiedlichen Halsbedingungen ausgesetzt werden. ♦

Auf diese Vaisa kann die Streckung dee in Fig. 3 gezeigten Abaohnitts 22, dia junter der gleichzeitigen Einwirkung der Streokkraft hZ und dar iron der Heizeinrichtung bzw. des Ofen augeführten Wärme erfolgt, geateuert werden. Die Hei-«einrichtung kk wird In Abhängigkeit von dee Geeaatbetrag der Streckung des Rohra 3* gesteuert. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen» daß ein lichtstrahl 52 unterbrochen wird, wenn das Gewicht kZ Im dan Bereich zwischen der Lichteohranke k8 und de« lichtempfindlichen Element SO, die zusammen eine Lichtschranke bilden, gelangt. Dadurch wird der Stromkreis des

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Elektromagneten 5k unterbrochen« der ao belastet ist, daß •r bei der Unterbrechung des Stromkreises von den Kontakten 56 abgezogen wird, so daß der Strom von dem Transformator dann durch den ilegelwiderstand k6 fließt und dadurch die von der Heizeinrichtung bzw. dem Ofen kk an das Rohr im Rohrabschnitt 22 abgegebene Wärme verringert wird.

Nach der Herabsetzung der Wärmezufuhr (Fig. 3) werden der kapillare Abschnitt 22 und der Übergangsabsohnitt 26 des Rohrs 34 unter der Einwirkung der Streckkraft weiter gestreckt. Die Streckung erfolgt Jedoch mit einer langsameren Geschwindigkeit, weil die von dem Ofen kk abgegebene Heizleistung durch den Widerstand k6 herabgesetzt ist. Durch die fortgesetzte Streckung gelangt das Gewioht kZ weiter nach unten, bis dadurch ein zweiter Lichtstrahl ίθ (Fig. 3) zwischen den Elementen 62 und 6k einer zweiten Lichtschranke unterbrochen wird (Fig. k). Diese Unterbrechung hat zur Folge, daß der Elektromagnet 66 den Kontakt 68 Öffnet, eq/äm.0 die Heiseinrichtung kk ausgeschaltet wird. Der rotierende kapillare Abschnitt 22 wird weiter gestreckt (Fig. 5), bis seine Temperatur unter den Wert gesunken ist, bei dem die von dem Gewicht kZ ausgeübte Streckkraft noch eine plastische Verformung des Rohrmaterials bewirkt. Gegebenenfalls kann dann der kapillare Abschnitt 22, während er noch von dem rotierenden Spannfutter 36 gehalten wird, mit einer Schneideinrichtung, :. beispielsweise einem an einem Halter 70 befestigten Glasschneider, durchschnitten werden. Dadurch wird der Abschnitt

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22a vom deip Abschnitt 22b getrennt. Der Abschnitt 22b und der daran anschließende Übergangs- und Rohrabschnitt werden weggeworfen. Der Abschnitt 22a und der diesem zugeordnete .Übergangs- und Rohrabschnitt werden dem Hater 36 entnommen. Der Abschnitt 22a ist eine erfindungsgemäße Elektrolyt-Leitsonde und kann auf die für den Gebrauch gewünschte Länge gekürzt werden. Durch die Wahl der Heizleistung und der Dauer der Erwärmung eines Rohrs von vorbestimmter Größe können die Abmessungen der Elektrolyt-Leitsonden genau gesteuert werden.

Der präzise Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den Figuren 2 bis 5 ist davon abhängig, daß die Vorrichtung für die zu verarbeitenden Rohrgrößen jeweils vorher geeicht wird. Die Eichung wird aufgrund der Kenntnis von Meßergebnissen über die Veränderung von vorbestimmten Arbeitsbedingungen, beispielsweise der Ofentemperatur, der Ofengröße, dem Mittelabstand zwischen den die Erhitzungsgeschwindigkeiten steuernden Lichtschranken, der Streckkraft und dergleichen vorgenommen. Eine Zusammenstellung von Eichwerten für zwei Gruppen von Versuchsbedingungen ist in Fig. 9 dargestellt. Bei den Eichversuohen, bei denen die in Fig. 9 dargestellten Daten erhalten wurden, war-zur Erzeugung der Streokkraft ein Gewicht von 22,7 g an dem Rohr k, 8 mn oberhalb der Mittellinie 52 der oberen Lichtschranke befestigt. Das Rohr wurde *it einer Drehzahl von 10 ü/min unter den in Fig/9 erfaßten Bedingungen gedreht, """'* ^" _ /

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In Fig. 9 ist auf der Abszisse der Abstand zwischen den Mittellinien der Lichtschranken in Zoll (1 Zoll β 25,4 bud) und auf der Ordinate der Innendurchmesser der Düse in Tausendstel Zoll aufgetragen. Die ausgezogene Kurve wurde erhalten, wenn ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 3 t 73 »>» und einem Innendurchmesser von 2,97mm in einem Ofen mit zehn Windungen einer ersten Heizleistung bei 11,1 A und einer zweiten Heizleistung bei 10,4 A ausgesetzt wurde. Die gestrichelte Kurve wurde erhalten, wenn ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 2,69 mm und einem Innendurchmesser von 1,78 mm in einem Ofen mit fünf Windungen einer ersten Heizleistung bei 15,9 A und einer zweiten Heizleistung bei 13,5 A ausgesetzt wurde.

Aus den in Fig. 9 wialergegebenen Daten geht hervor, daß nach dem Eichen der Vorrichtung die zur Herstellung einer Elektrolyt-Le'itsonde vorbestimmter Abmessungen ae besten geeigneten Arbeitsbedingungen leicht bestimmt werden können. Beispielswei se aind'-die·'Vorrichtung und die Bedingungen, die zu der in Fig. 9 aussogen gezeichneten Kurve führten, für die Herstellung von Leitsonden von größerem Durchmesser besser geeignet, während die Bedingungen, die zu der gestrichelten

i Kurve in Fig. 9 führten, fftr die Herstellung von Leitsonden kleineren Durchmessers besser geeignet sind. Wenn der Abstand «wischen den Mittellinien der Lichtschranken etwa 127 "■ oder mehr beträgt, wird die gestrichelte Kurve abgeflacht»

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Beispiel 1

Zur statistischen Auswertung der Qualität und Reproduzierbarkeit der erfindungsgemäßen Elektrolyt-Leitsonden wurden .82 dieser Leitsonden hergestellt und untersucht, £_a wurde ein Rohrmaterial aus Borsilikatglas "Kimble KO 33" mit einem unteren Erstarrungspunkt bzw. Erweichungspunkt von 515°C verwendet· Das Rohraaterial hatte einen Außendurchmesser von 3yO4 mm und eisten Innendurchmesser von 2,11 bus. Es sollte ein kapillarer Teil Slit «inest Innendurchmesser von 0,137+0,005 mm und einer Wandstärke von 0,051 bob oder weniger hergestellt werden. Bei Anwendung <£©© Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung lagen all® S2 Leitsonden innerhalb dieser Grenzen. Vom Gesichtspunkt der Statistik und der Qualitätskontrolle liegt das Ergebnis insaeriiaiLfr der Grenzen von 6 Sigma. Das bedeutet, daß die Leitsonden la Mindestens 99»7 % der Fälle innerhalb 4er gewunechten Grenzen liegen. Hierbei wurde ein Röhrenofen verwendet, der Mittels 5 Windungen blanken Ni-Cr-Drahts von 1,02U a« Durchmesser erhitzt wurde. Die erste Heizleistung Wurde wahrend eines Zeitraumes von 80 ssk «it einer Stromstärke von 15,7 A und die zweite Heizleistung während eines Zeltraum«· von 22 sek alt 13,5 A erzeugt. Die Spannung betrug 10 V. Das Rohr wurde mit 10 U/min gedreht.

Vie vorstehend erwähnt, 1st ββ für die erfindungsgemäOe Leitsonde entscheidend wichtig, daß die Wandstärke V 0,051 ma oder weniger beträgt. Die Wände des kapillaren Abschnitts 22 der .Elektroljrt-Leiteonde gemäß Fig. 1 sollen einen Strom des ge- ' ladenen Elektrolyten von einer Kathode 32 durch die öffnung

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des Mundstücks 28 zu dem Werkstück führen. Wenn das Mundstück in die Oberfläche des Werkstücks eintritt, behindern die Wände des kapillaren Teils das Herausfließen des Elektrolyten aus dem Hohlraum. Die Geschwindigkeit des Vorschubes der Elektrolyt-Leitsonde in Richtung auf das Werkstück und in dieses hinein ist daher von der Geschwindigkeit abhängig, mit welcher der Hohlraum erzeugt wird, und muß so gewählt sein, daß der Elektrolyt in den Hohlraum im Werkstück hinein und aus diesem Hohlraum herausfließen kann. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß bei einer Wandstärke des kapillaren Teils von über etwa 0,05 nun die Vorsohubgeschwindigkeit zur

Ausbildung eines gewünschten Hohlraum· etwa auf die Hälfte herabgesetzt werden muß. Diese unerwartete Erscheinung wird bei dem nachstehenden Beispiel noch deutlicher.

Beispiel 2

Bei einem elektrolytischen Materialabnahmeverfahren, mit dem ein Loch mit einem Durchmesser von etwa 0,84 mm ausgebildet werden sollte, wurde ein Werkstück aus einer Nicke1-Superlegie-

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rung verwendet, die in Nenngewichteprozenten folgende Zusammensetzung hattet 15 Cr, 3,25 Ti, 0,025 B, 4,25 Al₁ 17 Co, 5 Mo, max* 0,015 C, Rest Nickel und unbedeutende Verunreinigungen. Es wurde eine Elektrolyt-Leitsonde der in Fig. 1 gezeigten Art hergestellt, dessen kapillarer Teil 22 eine

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Länge C von 15»2 mm, eine Wandstärke von O,O6k mm tind eine Öffnung 30 mit einem Durchmesserwn 0,5 mm hatte. Die Düse wurde in einem Abstand von 0,36 mm von der Werkstückoberfläche gehalten. Bei einer Spannung von 600 V wurde ein Stromfluß von 1,2 A durch den Elektrolyten erzeugt. Dieser befand sich unter einem Drüok von 3,5 atü und bestand aus Schwefelsäure in einer Konzentration von ^^2 g/l. Die höchstzulässige Geschwindigkeit, mit der ein Vorschub der Leitsonde in Richrung auf das Werkstück angewandt werden konnte, ohne daß es zwischen Werkstück und Leitsonde zur Berührung kam» betrug 2,0 mm pro Minute. Wenn man unter denselben Bedingungen einen kapillaren Abschnitt 22 mit einer von 0_}o6k auf 0,051 mm herabgesetzten Wandstärke verwandte, während die anderen Abmessungen unverändert blieben, konnte man bei der Ausbildung eines Loches derselben Größe mit einem Vorschub von 3»0 mm pro Minute arbeiten. Die Herabsetzung-der Wandstärke von 0,06k auf 0,051 mm führte somit zu einer beträchtlichen Erhöhung der Metallabtragungsgesohwindigkeit , wie aus der Erhöhung der höchsten zulässigen Vorschubgeschwindigkeit von 2,0 auf 3iO mm pro Minute hervorgeht.

Bei der Anwendung der Erfindung hat es sich gezeigt, daß das Verhältnis des Innendurchmessers zum Außendurohineeeer des kapillaren Teiles des Rohres 22 der Düse annähernd dem Verhältnis des Innendurchmessers zum Außendurohmeeser des unveränderten Rohrs entspricht. Info-lgedeeeen kann die Wandetärke des gestreckten Teils der Düse bereite durch die gegebene

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Rohrgröße festgelegt werden. Man kann daher fur die Herstellung vorbestimmter Wandstärken des kapillaren Teils beispielsweise Rohre bestimmten Außendurchmeasers auswählen oder die Rohre können entsprechend vorbearbeitet werden, etwa durch spitzenloses Schleifen, so daß sich beim Strecken ein kapillarer Abschnitt von gewünschter Wandstärke ergibt. Z_ur Herstellung einer Elektrolyt-Leitsonde einer bestimmten Wandstärke und einer bestimmten Größe kann daher also wie in Fig. 6 dargestellt, ein Rohr 72 in einem vorbestimmten Abschnitt 7^ zur Herabsetzung seines Außendurchmessers geschliffen oder auf andere Weise bearbeitet werden, so daß man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren daraus eine Elektrolyt-Leitsonde einer vor» bestimmten Wandstärke und Größe herstellen kann, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.

Die erfindungsgemäße Leitsonde kann zur Ausbildung von Hohlräumen oder Löchern in der Seitenwandung von größeren Löchern oder Vertiefungen in einem Werkstück verwendet werden (Fig. 8), wenn hierzu der kapillare Teil der Leitsonde so gebogen wird, daß bei der Bearbeitung des Werkstückes die Düse 30 des kapillaren Abschnitts 22 der Seitenwand J6 des Werkstücks 80 zugekehrt iet.

Obwohl vorstehend die Erfindung anhand -von Ausführungsbeispielen und beispielsweise angegebenen Bedingungen beschri·-. ben wurde, ist es ohne weiteres möglich, diese duroh fach-

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männische Maßnahmen abzuändern und die Erfindung auch in anderer Form zur Ausführung zu bringen. Darüberhinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung keinesiäls auf Elektrolyt-Leitsonden beschränkt, sondern überall dort anwendbar, wo entsprechende Kapillaren o.dgl. auch für andere Zwecke hergestellt werden sollen.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrolyt-Leitsonde für die elektrolytische Materialabtragung mittels eines aus der Leitsonde gegen das zu bearbeitende Werkstück gerichteten geladenen Elektrolytstromes, gekennzeichnet durch einen hohlen, in eine offene Düse (28) (Arbeitedüse) auslaufenden, aus dielektrischem Material bestehenden Kapillarabschnitt (c) mit einem Außendurchmesser von höchstens 1,5 mm (0,06")und einer Wandstärke (W) von höchstens 0,05 mm (0,002") für den Durchfluß des geladenen Elektrolyten,

2. Elektrolyt-Leitsonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh einen in vorbestimmtem Abstand von der Düse (28) an den Ka-

, pillarabsohnitt (22) anschließenden größeren ,Hohlkörper (2k) für das Aufladen des darin befindlichen, in den Kapillarabschnitt (22) fließenden Elektrolyten.

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3-. Elektrolyt-Leitsonde nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen trichterförmig ausgebildeten Übergangsabschnitt (T) zwischen Kapillarabschnitt (c) und Hohlkörper (2.4).

4. Elektrolyt-Leitsonde nach Anspruch 2 oder J, gekenzeichnet durch eine im Hohlkörper angeordnete, vorzugsweise rohr—

förmige Kathode.

5. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolyt-Leit sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aus einem im Querschnitt kreisförmigen Rohr aus dielektrischem, bei Zimmertemperatur festem, jedoch bei höherer Temperatur fließfähigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr gedreht und hierbei einer axial zum Rohr gerichteten, noch keine plastische Verformung des Rohrs bei Zimmertemperatur bewirkenden Streckkraft ausgesetzt wird und ein vorbestimmter, zwischen den Enden des Rohrs gelegener Bereich mit einer ersten Heizleistung erwärmt wird, bei welcher der vorbestimmte Bereich des Rohres durch die Streckkraft eine Streckung auf eine erste vorbestimmte axiale Länge zu einem aus zwei durch einen gemeinsamen kapillaren.Bereich verbundenen Düsen bestehenden Abschnitt erfährt, und daß danach der vorbestimmte Bereich des Rohrs mit einer zweiten geringeren Heizleistung erwärmt wird, bei welcher der vorbestimmte Bereich des Rohres eine weitere Streckung auf eine zweite größere vorbestimmte axiale Länge erfährt, und

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daß hierauf die Wärmezufuhr zum Rohr abgestoppt und das Rohr bis zum Aufhören der Streckung weiter gedreht und anschließend die Streckkraft weggenommen wird, worauf die beiden im kapillaren Bereich aneinanderstoßenden Düsen dort voneinander getrennt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisches Material Glas verwendet und als Streckkraft eine solche von festgelegter Größe angewandt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das' Rohr mittels einer an dessen einem Ende angreifenden drehbaren Halterung gedreht und die Streckkraft auf das von der drehbaren Halterung aus vertikal abwärts durch einen, dem vorbestimmten zu streckenden Rohrbereich Wärme zuführen» den Ofen verlaufende Rohr mittels eines Gewichtes von festgelegter Größe ausgeübt wird, welches unterhalb und außerhalb des Ofens an dem Rohr befestigt ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der

Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine mittels einer

Antriebsvorrichtung (38) drehbare Rohrbiterung (36), eine Vorrichtung (42) zum Erzeugen einer Streckkraft und eine steuerbare Heizeinrichtung

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