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Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von galvano-
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geformten Bauteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur serienmäßigen Herstellung von galvanogeformten Bauteilen, insbesondere Raketenbrennkammer-
oder -schubdüsenteilen, mit Hilfe eines Galvanisierkerns mit einer der Raumform
des herzustellenden Bauteils entsprechenden Außenkontur, welcher nach Bertigstellung
des
Bauteils aus diesem entfernt wird.
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Bei der Serienfertigung von galvanogeformten Bauteilen, wo wegen der
langen Galvanisierzeiten von bis zu einigen Tagen mehrere Galvanisierkerne gleichzeitig
benötigt werden, ist die Herstellung der Kerne, die zur Ausnutzung der hohen Formgenauigkeit
des galvanoplastischen Verfahrens exakt maßhaltig sein müssen und üblicherweise
durch spanende Bearbeitung einzeln angefertigt werden, vor allem bei komplizierteren
Raumformen mit einem beträchtlichen, zeitlichen und maschinellen Aufwand verbunden,
wobei sich bei wiederverwendbaren, geteilten Galvanisierkernen der Herstellungsaufwand
für die einzelnen Kerne wegen der an den Fügeflächen geforderten höchsten Passungsgenauigkeit
noch zusätzlich erhöht.
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Demgegenüber soll erfindungegemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten
Art geschaffen werden, das durch eine vereinfachte, maßhaltige Herstellung der Galvanisierkerne
eine kostengünstige Serienfertigung von gleichzeitig mehreren formgenauen Bauteilen
ermögliolt Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs
erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Primärkern gefertigt und
auf diesem ein Musterbauteil galvanoplastisch abgeschieden wird, nach dem Entfernen
des Primärkerns und mit dem Musterbauteil als Form werkzeug eine für die Serienfertigung
benötigte Vielzahl von mit dem Primärkern formgleichen Sekundärkernen hergestellt
wird und diese anschließend bis zur gewünschten Wandstärke der Bauteile galvanisch
oder stromlos beschichtet werden.
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Bei dem erfindungggemäßen Verfahren wird lediglich ein einziger .
Primärkern, etwa durch spanende Bearbeitung, in Einzelanfertigung hergestellt, während
die übrigen Galvanisierkerne in der für die galvanoplastische Serienfertigung erforderlichen
Stückzahl diesem Primärkern mit äußerst geringem Fertigungsaufwand und gleichbleibend
hoher Genauigkeit nachgeformt
werden, und zwar unter Verwendung
eines aus dem Primärkern galvanogeformten Musterbauteils, das zweckmäßigerweise
mehrfach fügestoßfrei unterteilt ist. und eine Gießform zur Herstellung der Sekundarkerne
aus verhältnismäßig leicht schmelzbares, schrumpfungsfrei härtendem Material bildet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit in hervorragender
Weise für eine kostengünstige Serienfertigung von galvanogeformten Bauteilen, selbst
wenn diese eine komplizierte Raumform haben und eine gleichbleibend hohe Formgenauigkeit
gefordert wird.
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Im Hinblick auf eine hohe thermische und mechanische Festigkeit der
Bauteile, wie sie insbesondere bei Raketenbrennkammer- und -schubdüsenteilen verlangt
wird, werden diese vorzugsweise aus galvanisch abgeschiedenem Nickel gefertigt.
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Wegen der kostengünstigen Fertigungsmöglichkeit der Sekundärkerne
in einer erwünschten Stückzahl ist es auch bei verwickelteren Warmformen nicht nötig,
die Kerne zwecks Wiederverwendung zu unterteilen, und daher sind die Sekundärkerne
vorzugsweise einteilig ausgebildet und werden nach Fertigstellung der Bauteile jeweils
durch chemisches oder thermischer Auflösen oder mechanisches Zerstören entfernt.
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Das Musterbauteil selbst kann aus einem beliebigen, für eine maßhaltige
Formgebung der Sekundärkerne geeigneten Metall, voruugsveise Tupfer oder ebenfalls
Nickel bestehen.
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Bei galvanoplastischer Herstellung der Bauteile mit Hilfe eines elektrischen
Feldes werden die Kerne zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitfähigen Material,
und zwar vorsugsweise aus Wood'schem Metall gefertigt, das bei verhältnismäßig niedrigen
Temperaturen bereits schmelzflüssig ist und eine maßgetreue, formbeständige Herstellung
der Kerne
mit dem Musterbauteil als Gießform ermöglicht.
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Wahlweise konnen die Kerne etwa durch Spritzen, Gießen oder Kneten
auch aus einem elektrisch leitfähigen Wachs oder aus nicht-metallischem, mit einer
elektrisch leitfähigen Deckschicht überzogenem Material hergestellt werden. In diesem
Fall wird in besonders bevorzugter Weise auf die Kerne vor Beschichtung mit dem
für die Bauteile gewählten Werkstoffs also vorzugsweise Nickel, zunächst eine dünne
Kupferschicht abgeschieden, um eine schnellere Bedeckung bei niedrigeren Arbeitstemperaturen
im Nickelbad zu erzielen. Um in diesem Fall mögliche Störungen durch die Kupfer-
und/oder Deckschicht bei der Weiterverwendung des Bauteils zu vermeiden, können
diese Schichten nach dem Entfernen des Sekundärkerns in einfacher Weise aus dem
Bauteil ausgebeizt werden.
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Erforderlichenfalls werden die fertiggestellten Bauteile mechanisch
nachbearbeitet, beispielsweise abgelängt, gebohrt, oder an der äußeren Galvanikschicht
überarbeitet, wobei der Kern zweckmäßigerweise erst nach der Endbearbeitung des
Bauteils aus diesem entfernt wird, um vor allem bei dünnwandigen Bauteilen während
der Zerspanung für eine Versteifung zu sorgen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Primärken zur Herstellung eines Musterbauteils
in perspektivischer Darstellung; Fig. 2 einen Schnitt durch das Musterbauteil nach
dessen Unterteilung in zwei Formhälften;
Fig. 3 einen Schnitt durch
einen der mit den beiden Formhälften gemäß Fig. 2 hergestellten Sekundärkerns und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines fertiggestellten Bauteils nach der
Endbearbeitung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Verbindung mit den Fign. anhand
der Herstellung eines galvanogeformten Einlaufstutzens 2 (Fig. 4) erläutert, der
aus einer mit dem nicht gezeigten Binlauftorus einer Raketenbrennkammer zu verschweißenden,
ringflächenförmigen Grundplatte 4 und einem kegelstumpfförmigen Einlaufabschnitt
6 besteht, welcher über einen gerundeten flbergangsabschnitt 8 integral und nahtlos
an die Grundplatte 4 angeformt ist, wobei die Achse des kegelstumpfförmigen Einlaufabschnitts
6 die zentrale Achse der ringflächenförmigen Grundplatte 4 nicht schneidet. Am oberen,
kreisförmigen Ende 10 des Einlaufabschnitt3 6 wird ein nicht gezeigter Anschlußflansch
für eine Treibstoff-Zulaufleitung befestigt, beispielsweise verschweißt. Der Einlaufstutzen
2 ist aus galvanisch abgeschiedenem Nickel hergestellt, wodurch einerseits eine
ausreichend hohe thermische und mechanische Festigkeit gewahrleistet und andererseits
eine leichte Verschweißbarkeit mit den üblicherweise aus dem gleichen Material hergestellten
Anschlußteilen erreicht wird.
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Zur Serienfertigung von mehreren Einlaufstutzen 2 gleichzeitig dienen
mehrere Galvanisierkerne 12, von denen einer in Fig. 3 gezeigt ist. Die Bormflächen
der Galvanisierkerne 12 sind über das Endmaß des fertiggestellten Einlaufstutzens
2 hinaus verlängert, wobei die bei der galvanischen Beschichtung der Galvanisierkerne
12 entstehenden, für eine gleichmäßige Abscheidung wichtigen Überlängen des Einlaufstutzens
2 bei dessen mechanischer Endbearbeitung - aus Versteifungsgrunden vorzugsweise
noch vor dem Entfernen des Galvauisierkerns
abgetrennt werden.
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Zur Herstellung der Galvanisierkerne 12 in der zur Serienfertigung
der Einlaufstutzen 2 erforderlichen Anzahl wird zunächst ein einteiliger, maßgetreuer
Primärkern 14 (Fig. 1) durch spanende Bearbeitung oder ein anderes Modellierverfahren
mit der geforderten Oberflächenbeschaffenheit aus einem einfach zu verformenden
Material angefertigt, das elektrisch leitfähig ist oder mit einer leitfah.igen Deckschicht
über-zogen wird sowie gegenüber dem Galvanikbad chemisch beständig sein und im Arbeitstemperaturbereich,
der üblicherweise zwischen 40 und 600 C liegt, eine möglichst geringe Ausdehnung
besitzen muß. Als Kernwerkstoff eignen sich Aluminium oder durch Einlagerung von
Metallpartikeln leitfähige oder mit einem leitfähigen Überzug versehene Kunststoffe,
wie Kautschuk, und vorzugsweise Leitwachs oder Wood'Rches Metall, die einen vergleichsweise
niedrigen Schmelzpunkt besitzen.
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Auf dem Primärkern 14, dessen AuBenkontur mit der erwünschten Innenkontur
des fertigen Einlaufstutzens 2 übereinstimmt, wird ein Musterbauteil 16 (Fig. 2)
galvanogeformt, und zwar aus Kupfer oder einem anderen galvanisch leicht abzuscheidenden,
formbeständigen Werkstoff. Das Musterbauteil 16 wird ohne die für die fertiggestellten
Bauteile 2 erforderliche Endbearbeitung, also einschließlich der bei einer gleichmäßigen
galvanischen Beschichtung entstehenden Überlängen'alls Knet-, Spritz- oder Gußform
zur Herstellung der Sekundärkerne 12 verwendet und zu diesem Zweck ggf. mehrfach
auf die im Bormenbau übliche Weise an den Fügestellen stoßfrei unterteilt, wie dies
in Fig. 2 durch die beiden Formhälften 18, 20 dargestellt ist. Der Primärkern 14
wird bei Unterteilung des Musterbauteils 16 in diesem belassen und ebenfalls durchtrennt,
woraufhin sich die entstehenden Kernteile in einfacher Weise aus den Formhälften
18, 20 entnehmen lassen.
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Mit dem Musterbauteil 16 als Form werden die einteiligen, zerstörbaren
Sekundärkerne
12 aus einem im Galvanikbad formbeständigen, elektrisch leitenden oder leitfähig
überzogenen Material hergestellt, das sich zunspäteren Entfernen der Sekundärkerne
12 leicht auf chemische, thermische oder mechanische Weise auflösen läßt. Dies sind
im wesentlichen die gleichen Werkstoffe, die weiter oben für den Primärkern 14 angegeben
wurden, und zwar ebenfalls vorzugsweise Beitwachs oder Wood'sches Metall. Um bei
Verwendung von Leitwachs oder nicht-metallischen, mit einem leitfähigen Überzug
versehenen Werkstoffen bei der späteren Nickelbeschichtung der Sekundärkerne 12
eine schnellere Bedeckung bei niedrigeren Arbeitstemperaturen zu erzielen und eine
absolut gleichförmige, fehlstellenfreie elektrische Beitfähigkeit an den Formflächen
der Sekundärkerne 12 zu garantieren, kann es sich empfehlen, auf die Sekundärkerne
12 zunächst eine dünne Kupferschicht 24 von 10 bis 50 ja galvanisch aufzubringen,
bevor im Nickelbad die galvanoplastische Abscheidung bis zur erwünschten Wandstärke
der Einlaufstutzen 2 durchgeführt wird. Diese dünne Kupferschicht wird ggf. nach
dem Entfernen des Sekundärkerns 12 aus dem Nickelbauteil 2 ausgebeizt. Zur Berücksichtigung
der evtl. durch die Deckschicht und die Kupferschicht bewirkten Materialauftragung
der SeRundärkerne 12 wird erforderlichenfalls entweder der Primärkern 14 entsprechend
kleiner dimensioniert oder das Musterbauteil 16 nach dem Entfernen des Primärkerns
14 an seinen die Sekundärkerne 12 bildenden Formflächen mit einer zusätzlichen beispielsweise
galvanischen Beschichtung versehen, deren Wandstärke mit der Wandstärke der nach
dem Formen der Sekundärkerne 12 auf diese aufgetragenen Deck- und/oder Kupferschicht
übereinstimmt.
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- Patentansprüche -
L e e r s e i t e