DE1904715C3 - Verfahren zur Herstellung von galvanoplastischen Verbundwerkstoffen - Google Patents

Description

1) In den ursprünglich vorhandenen oder zunächst bjsxdahin galvanpplastisch gebildeten Teil der Matrix "werden mit Abstand zueinander Vertiefungen eingearbeitet, die zumindest teilweise der Form des einzubauenden Züsatzmaterials angepaßt sind,

2) das Zusatzmaterial wird in die Vertiefungen eingelegt.

3) der Galvanisiervorgang wird aufgenommen oder fortgesetzt, bis das Zusatzmaterial vollkommen umhüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen des Zusatzmaterials übereinander und mit Abstand zueinander unter entsprechend mehrmaliger Unterbrechung des Galvanisiervorganges angeordnet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei maschenartiger Bewicklung mit einem als Verstärkungsband ausgebildeten Zusatzmaterial die Maschenweite des Verstärkungsbandes proportional zum Durchmesser am jeweiligen Ort der Matrix gewählt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoffe für die Matrix Kupfer, für das Verstärkungsband Stahl verwendet werden.

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbau von der Erhöhung der Festigkeit dienendem Zusatzmaterial, wie Feder- oder Banddraht oder Drahtseil, in eine zumindest teilweise auf galvanoplastiichem Wege hergestellte Matrix.

Bei einem derartigen, nach der DT-PS 85 713 bekannten Verfahren wird nach dem Aufbringen des aus •neinanderliegendem Bandmaterial (Draht) bestehenden Zusatzmaterials auf die Matrix galvanoplastisch Metall abgeschieden. Dabei bilden sich jedoch besonders zwischen den in unmittelbarer Nachbarschaft der Matrix befindlichen Teilen des Bandmaterials selbst und der Matrix Hohlräume, deren Ursache in elektrischen Feldverzerrungen zu sehen sind, die ein galvanoplastisches Metallabscheiden an diesen schwer zugänglichen Stellen ausschließen. Dieser Mangel ist nach der genannten Literaturstelle zwar bereits erkannt worden. Die Lösung zu seiner Beseitigung ist jedoch als sehr aufwendig anzusehen. Die Lücken werden nämlich mit Metall ausgegossen. Es muß also ein weiterer Arbeitsgang bei der Fertigung vorgesehen werden.

Wegen des Ausgießens ist der so hergestellte Metallverband aber nicht als Verbundwerkstoff anzusehen, d. h, der Draht liegt nicht »verbund«-fest eingebettet im Werkstoff, sondern nur relativ lose darin.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren, nämlich dem nach den Seiten 605 bis 611 der Zeitschrift »Platine«, luni 1968, werden von vornherein in den gesamten galvanoplastisch hergestellten Körper überall zur Erhöhung der Festigkeit Whisker bzw. endlose dünne Fäden mit etwa 0.1 mm Durchmesser eingebettet Ein so hergestellter Körper ist aber, wie die in dieser Literaturstelle gezeigten Schliffbilder erkennen lassen, tatsächlich nicht sehr dicht Er we.st Hohlräume auf. wodurch die Gesamtfestigkeit leidet. Außerdem ist der Aufwand für die Whisker bzw. die endlosen dünnen Faden auch als sehr groß anzusehen

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern daß der damit hergestellte Gegenstand effektiv als Verbundwerkstoff anzusehen ist. Dieses Ziel wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreicht.

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

In der Zeichnung wird an Hand von Beispielen das Wesen der Erfindung beschrieben; dabei werden auch noch Weiterbildungen derselben angegeben.

F i g. 1 zeigt eine Matrix in Form eines noch nicht fertiggestellten, plattenförmigen Werkstückes.

F i g. 2 zeigt dasselbe, jedoch nach Beendigung des Herstellungsverfahrens. In

F i g 3 wird in zwei Schnitten durch zwei plattenförmige Werkstücke eine andere Anordnung bzw. Ausbildung des Zusatzmaterials dargestellt. Mittels der

F i g 4 wird dann an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels die Verwendung des Erfindungsgedan kens bei einer Raketenbrennkammer veranschaulicht.

Die nach der F i g. 1 als Platte ausgebildete Matrix 1 ist nur teilweise dargestellt Sie ist auf galvanoplastischem 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. Wegen der Gefahr, daß die Querschnittsform des Zusatzmaterials 8 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 später galvanoplastisch aufzubringenden Werkstoffes um das Zusatzmaterial bzw. im Bereich desselben, werden in der Matrix 1 mit Abstand zueinander Nuten in Form von kreissegmentförmigen Vertiefungen 7 vorgesehen. In diese kreissegmentförmigen Vertiefungen 7 wird dann als Zusatzmaterial ein mit entsprechendem Querschnitt ausgebildeter und in seiner äußeren Form ihnen angepaßter Draht 8 eingelegt

Danach wird auf der Oberseite 2 der Matrix 1 galvanoplastisch weiteres Material aufgebracht, und zwar so lange, bis das Zusatzmaterial vollkommen und dabei ausschließlich von der sich so bildenden Matrix umhüllt ist. In der F i g. 2 ist deutlich zu erkennen, daß kein Un-

terschied zwischen dem vor der Unterbrechung des Galvanisiervorganges vorhandenen Teil der Matrix 1 und dem danach aufgebrachten Werkstoff 5 festzustellen ist.

Die F i g. 3 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 dem Grundkörper 9 wird dann gclvanoplastisch 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 Seiten der Kanäle 10. Dabei sind die Verstärkungsbänder 12 gemäß dem oberen Beispie· nach der F i g. 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.

Es 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.4 an Hand einer Raketenbrennkammer dargestellt, wobei man die Richtungen j3 der Maschen 4 entsprechend den Hauptbeanspruchungsrichtungen 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 daß hier am Ort 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 Geschützrohren zu sehen, ohne daß jedoch diese Aufzählung eine vollständige ist. Dabei lassen sich Werkstoffe der unterschiedlichsten Eigenschaften miteinander kombinieren. Zum Beispiel kann man bei der in F i g. 4 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbau von der Erhöhung der Festigkeit dienendem Zusatzmateria], insbesondere Feder- oder Banddraht oder Drahtseil, in eine zumindest teilweise auf galvanoplastischem Wege hergestellte Matrix, gekennzeichnet durch folgende, nacheinander durchzuführende Verfahrensschritte: