DE1904715A1 - Verfahren zur Herstellung von galvanoplastischen Verbundwerkstoffen - Google Patents

Description

Messerschmitt-Bölkow Ottobrunn, 16. Jan. 1969

Gesellschaft mit beschränkter Haftung SX2 B1/B312
München - BP 794

Verfahren zur Herstellung von galvanoplastischen Verbundwerk stoffen

Zur Erhöhung der Festigkeit von Werkstücken ist es bekannt, in ihnen Zusatzmaterialien einzubauen, entweder in Form von Kleinstpartikeln, wie Einkristalle, Whisker, dünne Fäden,
oder auch als Stangen, Draht und ähnliches. Dazu werden die Zusatzmaterialxen entweder eingeschmolzen, eingesintert, ver klebt oder vergossen. Neuerdings werden auch galvanoplastische Verfahren verwendet.

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Die in diesem Zusammenhang bekanntgewordenen. Verfahren, beispielsweise nach den Seiten 605 bis 611 der Zeitschrift "Plating", Juni 1968, führen entweder nicht immer zu brauchbaren Ergebnissen oder verlangen zuviel Aufwand. Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren anzugeben.

Dazu wird bei einem Verfahren zum Einbau von der Erhöhung der Festigkeit dienendem Zusatzmaterial in eine zumindest teilwei se auf galvanoplastischem Wege hergestellte Matrix erfindungs gemäß vorgeschlagen, daß der ursprünglich vorhandene oder zunächst bis dahin galvanoplastisch gebildete Teil der Matrix mit dem Zusatzmaterial versehen und danach der Galvanisiervorgang aufgenommen oder fortgesetzt wird.

In bevorzugter Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird dabei als Zusatzmaterial ein Verstärkungsband hoher Festigkeit, beispielsweise ein Feder- oder Banddraht oder ein Drahtseil verwendet, das man dann in entsprechend geformte Vertiefungen, gegebenenfalls unter Vorspannung, einlegen kann.

Ein nach der Erfindung ausgebildetes Verfahren bewirkt ähnlich wie beim Verbundwerkstoff Eisen-Beton eine erhebliche Verbesse-· rung der Festigkeit des Ursprungwerks to f f es, also der Matrix. Dabei ist es grundsätzlich ohne Belang, welche Form letztere besitzt. Es könnten also plattenförmige Bauteile sein, jedoch auch komplizierter geformte Werkstücke. In jedem Fall kann die Bewehrung mit dem Zusatzmaterial den erforderlichen Belastungen und ihren Hauptbeanspruchungsrichtungen angepaßt und so dar gewünschte Zweck besonders gut erreicht werden.

In der Zeichnung wird anhand von Beispielen die Erfindung be* schrieben; dabei werden auch noch Weiterbildungen derselben angegeben:

j;) Die Fig. l zeigt eine Matrix in Form eines; noch nicht fertiggestellten, plattenförmigen Uerkatückes, die Fig. .' dasselbe nach Beendigung des; Herstellungsverfahrens. Die Fig. 3 zeigt

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eine bevorzugte Querschnittsform des Zusatzmaterials und dessen Einbau im galvanoplastischen Werkstoff, während in der Fig. 4 in zwei Schnitten durch zwei plattenfÖrraige Werkstücke eine andere Anordnung des Zusatzmaterials in denselben dargestellt ist, Mittels der Fig. 5 wird dann anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels die Verwendung des Erfindungsgedankens an einer Raketenbrennkanmer veranschaulicht.

Die in der Fig. l dargestellte und als Platte ausgebildete Matrix 1 ist nur teilweise dargestellt. Sie ist auf galvanoplastik schein Wege hergestellt und soll auf gleiche Weise noch weiter verstärkt und dabei ihre Festigkeit durch Einbau von Zusatzmaterial erhöht werden. Die ursprüngliche Matrix 1 könnte aber auch auf jede andere Weise -hergestellt sein, beispielsweise aus dem Vollen gearbeitet oder aus Walzmaterial passender Dicke.

Es wird nun die Oberseite 2 der Matrix 1 mit einem Zusatzmaterial 6 versehen, welches hier die Form von rechteckigen Bändern hat. Danach wird der Galvanisiervorgang aufgenommen oder fortgesetzt, wobei das Zusatzmaterial 6 ganz oder teilweise in die dabei sich niederschlagende galvanoplastische Masse eingebettet wird. Ein vollständig in der verdickten Matrix 1 eingebettetes Zusatzmaterial 6 wird in der Fig. 2 dargestellt. Man erkennt deutlich, daß kein Unterschied zwischen dem vor der Unterbrechung des Galvanisiervorganges vorhandenen Teil der Matrix 1 und dem danach aufgebrachten Werkstoff 5 festzustellen ist.

Es ist jedoch denkbar, daß die Querschnittsform des Zusatzmaterials 6 wegen der in seinem Bereich beim Galvanisiervorgang unter Umständen auftretenden Verzerrungen des elektrischen Feldes Anlaß gibt zu einer nicht vollständigen, also nicht satt anliegenden Ummantelung des galvanoplastisch aufgebrachten Werkstoffes 5 um das und im Bereich des Zusatzmaterials 6. Um das zu verhindern wird in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung vorgeschlagen, das beispielsweise als Draht ausgebildete Zusatz-, material, aber auch jede andere Form desselben, ganz oder teilweise in Vertiefungen einzulegen, welche in der Matrix 1 angeordnet sind bzw. werden. Dazu können in der Matrix 1 mit Abstand

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zueinander Nuten in Form von kreissegmentförmigen Vertiefungen 7 (Fig. 3) vorgesehen sein, in die dann als Zusatzmaterial ein mit rundem Querschnitt ausgebildeter und in seiner äußeren Form den Vertiefungen 7 angepaßter Draht 8 eingelegt wird. Bei einer solchen Anordnung wird es zu wesentlichen Feldverzerrungen nicht kommen. Damit ist dann die Ursache einer nicht einwandfreien, also mit Hohlräumen versehenen galvanoplastisch verdickten Matrix 1 beseitigt.

Die Fig. 4 zeigt in zwei Ausführungsbeispielen eine Matrix 1, die zunächst nur aus einem Grundkörper 9 besteht mit darin angeordneten Kanälen 10, welche durch Stege 11 voneinander getrennt sind. Auf den Grundkörper 9 wird dann galvanoplastisch als Deckschicht 3 weiteres Material aufgebracht und durch als Verstärkungsbänder 12 ausgebildetes Zusatzmaterial in seiner Festigkeit erhöht. Diese Deckschicht 3 dient dann gleichzeitig auch als Abdeckung der zunächst noch offenen Seite der Kanäle Dabei sind die Verstärkungsbänder 12 gemäß dem oberen Beispiel nach der Fig. 4 nebeneinander angeordnet und jeweils schichtweise, also lamellenartig ausgebildet, während sie gemäß dem unteren Beispiel sowohl nebeneinander als auch übereinander und dabei mit Abstand zueinander angeordnet werden. Damit wird eine den jeweiligen Erfordernissen angepaßte Anordnung und Ausbildung des Zusatzmaterials, hier also der Verstärkungsbänder 12, ermöglicht.

Eg ist auch denkbar, daß die Matrix 1 bzw. der Grundkörper 9 zunächst mit dem Zusatzmaterial, beispielsweise den Verstärkungsbändern 12, bewickelt und erst dann der Galvanisiervorgang vorgenommen wird.

Eine derartige Bewicklung, in maschenartiger Form, ist in der Fig. 5 anhand einer Raketenbrennkammer dargestellt, wobei man die Richtungen 13 der Maschen 4 entsprechend den Hauptbeanspruch ungs richtungen der Raketenbrennkammer wählen wird. Es ergibt sich dann zwingend, daß im Bereich der Düse (Einschnürung 14) ein engerer Abstand der Maschen 4 vorzusehen ist, so

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daß hier am .Ort mm. der größten Flächenbeanspruchung auch die notwendige Festigkeitserhöhung erreicht wird. Sollte ein einfaches Maschennetz nicht ausreichen, so ist es möglich, durch mehrmaliges Unterbrechen des Galvanisiervorganges und entsprechendes Anordnen weiteren Zusatzmaterials (weiterer Maschennetze) eine noch höhere Festigkeit zu erzielen.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten des nach der Erfindung ausgebildeten Verfahrens sowie Weiterbildungen desselben sind in Zusammenhang mit Hochdruckrohren, Druckbehältern und Ge-. 10 schützrohren zu sehen, ohne daß diese Aufzählung eine vollständige ist. Dabei lassen sich Werkstoffe der unterschiedlichsten Eigenschaften miteinander kombinieren. Z.B. kann man ™ bei der in Fig. 5 dargestellten Raketenbrennkammer für die Matrix ein hoch wärmeleitfähiges Material wie Kupfer vorsehen, das jedoch in aller Regel nicht die gewünschte Festigkeit aufweist. Um diese dann doch noch zu erhalten, wird man für das Zusatzmaterial einen Stahl- oder Federstahldraht verwenden und ihn galvanoplastisch in das Kupfer einbetten. Dann bleibt einerseits die gute Wärmeleitfähigkeit des Kupfers und damit eine einwandfreie Kühlung der Raketenbrennkammer erhalten, während andererseits durch den nach der Erfindung eingebetteten Stahldraht die gewünschte Festigkeit erreicht wird.

- Patentansprüche -

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Claims (15)

Messerschmitt-Bölkow Ottobrunn, 16. Jan. 1969 Gesellschaft mit beschränkter Haftung SX2 B1/B312 München. BP 794 Patentansprüche

1. Verfahren zum Einbau von der Erhöhung der Festigkeit dienendem Zusatzmaterial in eine zumindest teilweise auf galvanoplastischem Wege hergestellte Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprünglich vorhandene oder zunächst bis dahin galvanoplastisch gebildete Teil der Matrix (1) mit dem Zusatzmaterial (6) versehen und danach der Galvanisiervorgang aufgenommen oder fortgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (6, 8) in Vertiefungen der Matrix (1) eingelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeic h-

n e t, daß die Vertiefungen der Form des Zusatzmaterials (6, 8) zumindest teilweise angepaßt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmaterial (6, 8) ein Verstär-

(12) hoher Festigkeit verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeic hn e t, daß die Matrix (1) mit dem Verstärkungsband (12) bewickelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichn β t, daß die Bewicklung maschenartig erfolgt.

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7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung/en (13) der Bewicklung an die Richtung/en der Hauptbeanspruchung/en des fertigen Werkstückes angepaßt wird/werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen des Zusatzmaterials (6, 8) übereinander und mit Abstand zueinander unter entsprechend mehrmaliger Unterbrechung des Galvanisiervorganges angeordnet werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn- Λ zeichnet, daß die freien Seitenflächen des Zusatzmaterials (6, 8) durch die Fortsetzung des Galvanisiervorganges galvanoplastisch vollständig überdeckt werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsband (12) zur Bewicklung einer zylinderförmigen Matrix verwendet wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des Verstärkungsbandes (12) proportional zum Durchmesser am jeweiligen Ort der Matrix gewählt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch g e k e η nzeich-net, daß als Werkstoffe für die Matrix (1) Kupfer, für das Verstärkungsband (12) Stahl verwendet werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch g e k e η nz e i cn net, daß die zylinderförmige Matrix als eine Raketenbrennkammer verwendet wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Matrix als Geschützrohr verwendet wird.

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15. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Matrix als Hochdruckbehälter verwendet wird.

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