DE2838022A1

DE2838022A1 - Verfahren zum elektropolieren sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2838022A1
Application number: DE19782838022
Authority: DE
Inventors: John F Jumer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1979-03-15
Also published as: US4127459A; BR7805688A; JPS6147920B2; JPS5448644A; DE2838022C2; CA1127997A

Description

i)r.-i.-=a. Ά. Lota Va

M^strwe α r/co H^s .6. ^ 2838022

John F. Jumer

16 W 131 Timber Trails Drive

Oak Brook, 111. 60521 ,V.St.A. 3 _f- Aug. 107«

Verfahren zum Elektropolieren sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. \ ; "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Elektropolieren metallischer Oberflächen, insbesondere von ausgedehnten flachen oder leicht gekrümmten metallischen Oberflächen, der im Gatgungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In vielen Industriezweigen, bei denen große Mengen von Kleinteilen, von Flüssigkeiten, oder feuchten Materialien verarbeitet werden müssen, beispielsweise in der chemischen pharmazeutischen, der Zellstoff- und Papierindustrie, bei der Nahrungsmittel- oder Getränkeverarbeitung sowie in der Nuklearindustrie oder dergleichen, ist es häufig erforderlich, daß wenigstens ein Teil der Maschinen zur Verarbeitung dieser Materialien passive Oberflächen besitzen. In diesen sowie in anderen Fällen ist es außerdem erwünscht, polierte Oberflächen zur Verfügung zu haben, um gute Trenneigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, leichte Reinigung oder dergleichen zu gewährleisten. Häufig werden mechanische Polierverfahren und -geräte angewendet. Bessere Resultate erzielt man jedoch durch das Elektropolieren solcher Oberflächen.

Vorrichtungen und Verfahren zum chemischen Polieren oder .zum Elektropolieren von metallischen Gegenständen sind sehr

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weit entwickelt. In den US-PS 28 61 937, 36 82 799 und 40 01 094 des Anmelders sind "beispielsweise Verfahren zum Elektropolieren der Innenflächen großer Behälter beschrieben. In der US-PS 36 16 341 des Anmelders ist zusätzlich zu einem Verfahren zum Elektropolieren eines großen Behälters eine Methode beschrieben, mittels derer große Objekte elektropoliert werden können, indem sie zunächst bis in eine unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Tiefe in ein Polierbad eingetaucht werden, sodann umgedreht und wieder eingetaucht werden, damit Randlinien zwischen den während der einzelnen Eintauchphasen stattfindenden Poliervorgängen vermieden werden.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein Bedarf zum Polieren flacher oder leicht gekrümmter Oberflächen ausgedehnter Metallgegenstände besteht, wobei geringere Mengen von Polierbad verwendet werden sollen als bei dem in der zuletzt genannten US-PS 36 16 341 beschriebenen Verfahren. Außerdem besteht ein Bedarf zum Polieren einer Oberfläche oder einer Mehrzahl von Oberflächen von Metallgegenständen, die zu groß sind um ganz oder teilweise in ein Polierbad oder einen Tank eingetaucht zu werden. Große Maschinenöle sie beispielsweise in der Papierindustrie verwendet werden, besitzen mitunter Maschinenteile mit großen flachen Oberflächen. Die Funktion derartiger Maschinen oder die Qualität der von ihnen erzeugten Produkte kann dadurch verbessert werden, daß gewisse ausgedehnte flache oder vergleichsweise flache Oberflächen der Maschinen poliert werden.Falls diese Maschinenteile integraler Bestandteil einer großen Maschine sind, wie es beispielsweise bei zusammengeschweißten Konstruktionen der Fall ist_s und nicht demontiert werden können, ist es im allgemeinen unmöglich_s eine ausgewählte Fläche eines Teiles in einen Tank einzutauchen*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie entsprechende Vorrichtungen zum Elektropolieren großer metallischer Objekte zu schaffen, di@ wenigstens eine im

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wesentlichen flache oder leicht.gekrümmte. Oberfläche besitzen. Dabei soll sich das Polierbad möglichst über dre gesamte zu polierende Oberfläche erstrecken, damit ein unun- ■ terbrochener Poliervorgang stattfinden kann. Die Erfindung soll insbesondere das Elektropolieren ausgewählter Oberflächenteile solcher Metallgegenstände ermöglichen, die so ausgedehnt sind, daß es aus praktischen Gründen unmöglich ist, sie in irgendwelche Arten separater Tankvorrichtungen einzutauchen.

Das Verfahren zur Lösung dieser der Erfindung zugrunde Iiβ.τ genden Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschrieben.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die im Patentanspruch 8 näher beschrieben ist, umfaßt im wesentlichen ein an seiner Oberseite offenes Behältergebilde, das sich dazu eignet, die auf elektrolytischem Wege zu polierende Oberfläche des Gegenstandes einzufassen. Auf dem Behältergebilde ist eine Elektrode verschiebbar angeordnet, die einen aktiven Bereich besitzt, der sich so positionieren läßt, daß er sich stets in enger räumlicher Beziehung zu der zu polierenden Oberfläche befindet. Die Vorrichtung umfaßt ferner Mittel zur Lieferung eines elektrischen Stromes, mittels derer die bewegbare Elektrode mit einer negativen elektrischen Ladung und das zu polierende Material mit .einer positiven elektrischen Ladung versehen werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen flachen Tauchbehälter mit einer in horizontaler Position eingelegten Metallplatte, der sich zum elektrolyti-

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sehen Polieren der nach oben weisenden Oberfläche dieser Metallplatte eignet; der besseren Übersichtlichkeithalber ist ein Teil der eingelegten Metallplatte in der Darstellung weggelassen,

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung längs der Linie II-II von Fig. 1, wobei der Tank mit elektrolytischer Flüssigkeit gefüllt ist,

Fig.2a zeigt in einem Teilschnitt eine Variante der Erfindung, bei der ein elektrischer Schirm von der Hinterkante der Elektrode herunterhängt,

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt einer modifizierten Ausführung des in Fig. 1 dargestellten Tauchtanks, bei der den an der Oberseite des Tauchtanks angeordneten Schienen gekrümmte Ansätze überlagert sind, damit die Kathode in einem festen räumlichen Abstand über eine in dem Behälter befindliche gekrümmte Metallplatte bewegbar ist,

Fig.3a zeigt eine Querschnittsdarstellung längs der Linie 3a-3a von Fig. 3s

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ausgedehnten gekrümmten metallischen Gegenstandes, der rundum mit Seitenwandungen umgeben ist, welche als Behälterteile für das flüssige Bad dienen.,

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Teilansicht der in Fig.4 dargestellten Anordnung, wobei eine bewegbare Kathode von den Seitenwandungen in einer Position gehaltert ist, die das elektrolytische Polieren einer Oberfläche des Gegenstandes ermöglicht,

Fig. 6 zeigt die perspektivische Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung mit einem schmalen ein keilförmiges Objekt beinhaltenden Tauchtank, mit einer ebenfalls keilförmig gestalteten Kathode, die im Abstand von dem Objekt angeordnet ist,

Fig. 7 zeigt eine Querschnittszeichnung eines umfangreichen

Metallgegenstandes, von dem eine horizontale und vertikale Fläche auf elektrolytischem Wege poliert werden sollen, mit diese Flächen umgebenden Behälter-

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wandungen für das elektrolytische Bad sowie mit einer auf diesen Wandungen bewegbaren Kathode.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Elektropolieren, die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist, umfaßt einen Tank 11 mit zwei langgestreckten im wesentlichen rechteckigen einander gegenüberliegenden Seitenflächen 12 und 13 und einem Paar ebenfalls rechteckiger Stirnflächen und 15, <üe senkrecht zwischen den Seitenflächen 12 und 13 angeordnet sind. Eine ausgedehnte im wesentlichen rechteckige und ebene Bodenfläche schließt an die Unterkanten der Seitenwandungen 12 bis 15 an und begrenzt damit den Flüssigkeitstank 11. Die Höhe der Seitenflächen 12 bis 15 ist im Vergleich zu ihrer jeweiligen Länge verhältnismäßig gering, so daß der Tank 11 sehr flach ist. Von den Oberseiten der langgestreckten Seitenwandungen 12 und 13 erstrecken sich horizontale Flansche 17 bzw. 20 nach außen. In der Mitte dieser Flansche verlaufen vertikal nach oben ragende Schienen 17a bzw. 20a. Der Tank 11 ist vorzugsweise aus einem isolierenden Material wie beispielsweise Holz, Kunststoff oder dergleichen hergestellt. Er kann jedoch auch aus einem stärkeren elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Stahl oder einem anderen Metall bestehen. In diesem Fall sollte jedoch das Innere des Tanks 11 mit einem Isolierstoffmaterial ausgekleidet sein.

Zwei U-förmige leitende Metallbügel 21-21 erstrecken sich im Abstand voneinander durch das Innere des Tanks 11.Diese Bügel 21-21 folgen der Kontur des Tankinnenraumes und bestehen aus einem flachen langgestreckten zentralen Bügelteil 22, der sich über die Breite der Bodenwandung 16 des Tanks erstreckt. Von den beiden Enden dieses zentralen Teils 16 ragen Seitenschenkel 23 und 24 vertikal nach oben. Sie befinden sich vorzugsweise in der Nachbarschaft der jeweiligen Innenflächen der Seitenwandungen 12 bzw.13. Die oberen Enden der Seitenschenkel 23 und 24 überragen die Oberkanten der Seitenwandungen 12 bzw. 13 um eine

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Strecke, die zum Anbringen eines elektrischen Verbinders, z.B. einer Krokodilklemme 18 ausreicht, mittels derer jeder der Bügel 21 mit dem positiven Pol einer elektrischen Gleichspannungsquelle verbindbar ist.

Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist eine bewegbare Elektrode, die im Ausführungsbeispiel aus einem Maschendraht gebildet ist. Diese Elektrode, die in ihrer Gesamtheit mit 25 bezeichnet ist, erstreckt sich über die Oberseite des Tanks 11 von dem horizontalen Flansch 17 bis zu dem horizontalen Flansch 20. Sie ist auf einer Anzahl von Rollen 26-26 und 26a-26a montiert, die auf den Schienen 17a bzw. 20a von einem zum anderen Ende des Tanks 11 laufen. Die bewegbare Elektrode 25 umfaßt einen nach unten abgestuften im wesentlichen rechteckigen Rahmen 27» der einen Schirm 30 aus einem elektrisch leitenden Maschendraht aufspannt, welcher sich über den Bodeitereich des Rahmens 27 erstreckt. Von jeder der Ecken des rechteckigen Rahmens 27 ragt ein L-förmiges Armteil 31-31 bzw. 32-32 nach oben und bildet ein Mittel zur Montage der Rollen 26 bzw. 26a, die auf den betreffenden Rahmenschienen 17a bzw. 20a des Tanks laufen. Die aus Maschendraht bestehende Elektrode ist über die gesamte Länge des Tanks 11 im Abstand über dem zentralen Bereich 22 der Leiterbügel und unterhalb der Oberkante der Seitenwandungen des Tanks bewegbar. Die in dem dargestellten Beispiel benutzte Elektrode aus Maschendraht kann selbstverständlich durch Leitermaterial anderer Form ersetzt werden. Vorzugsweise ist diese Elektrode jedoch mit Durchbrüchen versehen, durch welche die während des Poliervorganges erzeugten Gasblasen entweichen können. Die aufsteigenden Gasblasen rufen auch einen nach oben und unten gerichteten Flüssigkeitsstrom hervor, der den Polierprozeß unterstützt. Der Polierprozeß kann weiter durch Mittel unterstützt werden, die ein Entweichen der Gasblasen ermöglichen. Es kann auch ein quadratisch oder anders geformtes Rohrstück vorgesehen sein, in dessen Seitenwandungen Löcher angebracht sind, durch welche das elektrolytische Bad zur Unterstützung der Gasblasenbewegung gepumpt werden kann.

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Die Poliervorrichtung 10 stellt die bevorzugte Ausführungsform eines Gerätes zur Polierung großer flacher Oberflächen von Metallblechen oder -platten dar, wie sie in der Zeich- ■ nung mit 33 bezeichnet sind. Die Poliervorrichtung 10 vermag zu einer Zeit jeweils eine Seite derartiger großer Platten oder Bleche, die in horizontaler Position in den Tank 11 eingebracht sind, gemäß dem weiter unten beschriebenen Verfahren auf elektrolytischem Wege zu polieren. Die Platte 33 wird horizontal derart in dem Tank 11 positioniert, daß sie die Leiterbügel 21-21 kontaktiert, die sich quer über den Boden des Tanks 11 erstrecken. Anschließend wird der Tank bis zu einem Niveau oberhalb des Bodens der beweglichen Elektrode 25 mit einem flüssigen Bad oder Elektrolyten gefüllt. Die Elektrode 25 wird auf .die Schienen 17a und 20a gesetzt und mittels eines Verbinders, z.B. einer Krokodilklemme 19» der sie mit einem entsprechenden Leiter kontaktiert, mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden. Die Elektrode 25 wirkt als Kathode und verursacht das Elektropolieren eines Streifens auf der Oberfläche der Platte 33, der sich unmittelbar unter dem Maschendrahtschirm 30 befindet. Wenn dieser Streifen der Platte 33 genügend poliert ist, kann die Elektrode 25 kontinuierlich oder in diskreten Abschnitten entlang der Längsseite der Platte 33 weiter bewegt werden, bis die gesamte nach oben weisende Oberfläche in der gewünschten Weise elektrolytisch poliert ist. Je nach Wunsch kann die Platte 33 umgedreht und die gegenüberliegende Oberfläche in derselben Weise elektrolytisch poliert werden wie ihre erste Oberfläche, wobei auf die stromführenden Teile der Vorrichtung 10 Rücksicht zu nehmen ist. Vorzugsweise werden die Stromleiter zwischenzeitlich abgeklemmt. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Verwendung einer minimalen Menge des elektrolytischen Polierbades zusammen mit einer Kathode, deren Oberflächenausdehnung kleiner ist als die zu polierende Oberfläche die Leistungsanforderungen an die (nicht dargestellte) Stromquelle, die für. das Elektropolieren benötigt wird, erheblich verrin-.gert. Falls die Kathode dieselbe Größe besäße wie die zu po-

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lierende Fläche und ein großer Tank mit elektrolytischem Bad verwendet würde,- wäre die zur Durchführung des Polierprozesses erforderliche Stromstärke ungeheuer groß. Das vorliegend beschriebene Verfahren und die entsprechende Vorrichtung reduzieren die erforderliche Stromstärke auf einen praktikablen Wert.

Selbstverständlich läßt sich die Vorrichtung 10 im Rahmen der Erfindung in vielerlei Hinsicht modifizieren. Beispielsweise können die Rollen der bewegbaren Elektrode und die Schienen des Tanks durch eine Gleitvorrichtung ersetzt werden, die z.B. mit Armen 32 auf der Oberkante der Seitenwände 12 und 13 ruht. Ferner können die Leiterbügel 21"durch leitfähige Walzen, Rollen oder dergleichen ersetzt werden, die das Einsetzen und Herausnehmen der Metallplatte 33 in den Tank 11 erleichtern und die den positiven Stromanschluß für den zu polierenden Gegenstand bilden.

Fig. 2a zeigt eine Variante der Vorrichtung 10. Bei dieser ist ein dielektrischer Streifen 28 vorgesehen, der von der Hinterkante der Elektrode 25 herabhängt und in einem einstellbaren und üblicherweise sehr kurzen Abstand über der nach oben weisenden Oberfläche 33a des zu polierenden Gegenstandes 33 endet. Der Streifen 28 ist L-förmig gestaltet. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen möglich. Während des Elektropoliervorganges laufen von der ungeerdeten Kathode 25 Stromlinien durch das elektrolytische Bad. Wenn der Abstand von der Kathode zu der Oberfläche des Gegenstandes durch das Bad größer wird, wird der für das Elektropolieren zur Verfügung stehende Strom kleiner. Bei niedrigen Stromdichten können auf dem zu polierenden Gegenstand Oberflächenrauhigkeiten entstehen. Nachdem die Elektrode unmit-ralbar über das Objekt 33 hinweggewandert ist und die beste Polierqualität erreicht wurde, kann es daher in gewissen Fällen wünschenswert sein, diese polierte Oberfläche anschließend gegen geringe Stromstärken abzuschirmen. Es kann außerdem auch wünschenswert sein, einen weiteren derartigen

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Schirm an der Vorderkante der Kathode anzubringen, falls sich eine Kante eines polierten Oberflächenbereiches auf -iiner Platte in Richtung von deren Breitenausdehnung erstrecken soll. Auch dann, wenn bei der Annäherung der Kathode Oberflächenrauhigkeiten entstehen und diese Oberflächenrauhigkeiten nicht entfernt werden, wenn die Kathode sich unmittelbar über der betreffenden Fläche befindet, kann zur Erzielung einer besseren Oberfläche eine vordere Abschirmung erforderlich sein. Die Abschirmungen bewirken ferner eine Bewegung des elektrolytischen Bades, was aus den oben erwähnten Gründen wünschenswert ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung sind auf den an den horizontalen Flanschen 17 bzw. 20 angebrachten Schienen gekrümmte Aufsatzstücke 40 bzw. 41 befestigt. Diese Aufsatzstücke 40 bzw. 41 besitzen im Bereich ihrer Unterkante einen gabelförmigen Querschnitt, mit denen sie die betreffenden Schienen der horizontalen Flansche umgreifen. Die oberen Kantenflächen 42, 43 der gekrümmten Aufsatzstücke 40 bzw. 41 sind wie bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel zur Auflagerung und Führung der Räder der beweglichen Elektrode 25 geeignet. Die mit einer Kurvenkontur versehenen zusätzlichen Aufsatzstücke dienen dazu, die bewegbare Elektrode 25 in gleichem relativem Abstand zu der gekrümmten Oberfläche eines metallischen Gegenstandes 44 zu halten, wenn diese Elektrode 25 sich - ähnlich wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2. über diesen Gegenstand 44 hinwegbewegt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Flüssigkeitsstand des elektrolytischen Bades in dem Tank 11 hoch genug sein muß, um das Maschendrahtnetz 30 der beweglichen Elektrode 25 zu bedecken, wenn diese .Elektrode sich bei ihrer Wanderung über die Schienenaufsätze in ihrer höchsten Position befindet. Die Konturenform der Schienenaufsätze kann in Anpassung an die Kontur der Oberfläche des zu polierenden Gegenstandes geändert werden.

Die mit den Schienenaufsätzen 40 und 41 ausgestattete Poliervorrichtung 10 eignet sich insbesondere zur Polierung von im

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wesentlichen flachen oder leicht gekrümmten Stücken von Metallblechen oder -platten und wird vorzugsweise zur Polierung von großen Mengen derartiger Metallgegenstände verwendet. Es sei jedoch nicht unerwähnt, daß die Schienenaufsätze 40 und 41 in sehr preiswerter Weise aus Holz, Kunststoff oder dergleichen herstellbar sind, so daß der Tank 11 für irgendwelche besonderen Poliervorgänge in einfacher Weise umgerüstet werden kann.

Anhand von Fig. 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, bei welchem ein Objekt behandelt wird, das zu groß ist, um in den Tank 11 eingetaucht zu werden. Es handelt sich in diesem Fall um eine große mehrfach gekrümmte Metallplattenstruktur 50 mit einem gekrümmten Vorderteil 51, auf dem eine hochpolierte Fläche hergestellt werden soll. Die Struktur 50 ist mit einer flüssigkeitsdichten Um&ssung umgeben, die in ihrer Gesamtheit mit 52 bezeichnet ist und die die zu polierende gekrümmte Oberfläche 51 umgibt und nach oben überragt. Die Einfassung 52 besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Material geringer Wandstärke, beispielsweise aus Holz, Kunststoff oder dergleichen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Einfassung 52 ein langgestrecktes Vorderteil 53, das senkrecht längs der Vorderkante der zu polierenden Oberfläche 51 positioniert , ist. Zwei einander gegenüberliegende Seitenwandungen 54 und 55, die mit den beiden Enden des Vorderteiles 53 verbunden sind, verlaufen im übrigen anliegend längs der Seitenkanten des Metallgegenstandes 50. Die Einfassung 52 wird dadurch vervollständigt, daß ein dünner Streifen 56 von Isolierstoffmaterial längs der hinteren Kante der zu polierenden Oberfläche 51 zwischen die Seitenteile 54 und 55 gebracht wird. Falls auch der verbleibende Teil der nach oben -/eisenden Oberfläche des metallischen Gegenstandes 50 auf elektrolytischem Wege poliert werden soll, muß ein dem Streifen 56 ähnlicher (nicht dargestellter) weiterer Streifen längs der hinteren Kante des Objektes zwischen die Seitenteile 54 und 55 gebracht werden. (Nicht dargestellte) pro-

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visorische Dichtungsmittel dienen zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen den Kanten des metallischen Gegenstandes 50 und den Teilen der Einfassung 52.

Über die in Fig. 4 dargestellte flache Einfassung kann eine in Fig. 5 in ihrer Gesamtheit mit 60 bezeichnete Maschendrahtelektrode so angebracht werden, daß sie von dem= vorderen Einfassungsteil 53 und dem gegenüberliegenden dünnen Streifen 54 herunterhängt und sich in Querrichtung der Einfassung 52 in geeignetem Abstand zu der zu polierenden gekrümmten Oberfläche 51 erstreckt. Während die in Fig. 1 bis 3 dargestellte bewegbare Elektrode 25 eine Anzahl von Rollen besitzt, die auf den die Oberkanten der langen Seitenteile des Tanks 11 bildenden Schienen laufen,, besteht die bewegliche Elektrode 60 aus einem einfachen im wesentlichen rechteckigen Rahmen 61 mit sich nach oben und außen erstreckenden Endteilen 62-62 bzw. 63-63, die von den. Ecken des Rahmens ausgehen und so ausgebildet sind, daß sie über die oberen Kantenflächen der einander gegenüberliegenden Seitenteile der Einfassung 52 gleiten können. Wie bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt auch bei der hier beschriebenen Ausführungsform die bewegliche Elektrode 60 einen rechteckigen aus Maschendraht bestehenden Schirm 64 in dem von dem rechteckigen Rahmen 61 begrenzten Raum. Da die zu polierende Oberfläche 51 gekrümmt ist, ist auch die bewegliche Elektrode 60 in ihrer Längsrichtung entsprechend gekrümmt, so daß ein zumindest im wesentlichen überall gleicher Abstand zwischen der Elektrode 60 und der gekrümmten Oberfläche 51 des Gegenstandes besteht. Dieser äquidistante Abstand zwischen der Elektrode und dem Objekt gewährleistet eine gleichmäßige Polierung von dessen Oberfläche 51 über deren gesamte Breite.

Um die gekrümmte Oberfläche 51 des Metallgegenstandes 50 auf elektrolytischem Wege zu polieren, wird eine entsprechende elektrolytische Flüssigkeit in die von den als Flüssigkeitsbehälter dienenden Isolierstoffseitenteile 52 und der Ober-

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fläche 51 begrenzte Behältereinfassung eingegossen. Die bewegbare Elektrode 60 wird derart über der Oberfläche" 51 positioniert, daß sie von den Oberkanten der Seitenteile 53 und 56 des Behälters herunterhängt. Die in den Behälter eingebrachte Menge des elektrolyt!sehen Bades muß so groß sein, daß auch der höchste Teil der bewegbaren Elektrode 60 bedeckt ist, von der aus die elektrolytisch polierende Wirkung ausgehen soll. Wie bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch hier das auf elektrolytischem Wege zu polierende Objekt mit dem positiven Pol der Gleichspannungsversorgungsquelle verbunden, indem der Stromleiter 58 damit verbunden wird. Die bewegbare Elektrode 60, die als Kathode dient, ist über einen mit dem entsprechenden Pol der Versorgungsquelle verbundenen Leiter mit Hilfe von z.B. als Krokodilklemmen 59 ausgebildeten Anschlußmitteln verbunden.

Wenn die Vorrichtung auf diese Weise mit der elektrischen Versorgungsquelle verbunden ist, wird ein in unmittelbarer Nachbarschaft der Elektrode 60 liegender Streifen sowie ein seitlich von ihr liegender Bereich während einer vorgegebenen Zeit-spanne auf elektrolytischem Wege poliert. Sobald die gewünschte Oberflächen-beschaffenheit der gekrümmten Oberfläche erreicht ist, wird die Elektrode 60 seitlich in Längsrichtung der Seitenteile 53 und 56 bewegt. Diese Bewegung erfolgt entweder in diskreten Abschnitten oder kontinuierlich so lange, bis die gesamte gekrümmte Oberfläche 51 .bis zu der gewünschten Oberflächenqualität elektropoliert ist. Falls auch der übrige Teil der nach oben weisenden Oberfläche des Metallgegenstandes 50 auf elektrolytischem Wege poliert werden soll, muß eine der bewegbaren Elektrode 60 ähnliche Elektrode verwendet werden, deren Kontur der Krümmung dieses weiteren Oberflächenbereiches angepaßt ist. Ausserdem muß in die von dem entsprechenden Bereich der Metalloberfläche und der aus Isoliermaterial bestehenden Einfassung ein elektrolytisches Bad eingegeben werden. Im übrigen entspricht das Elektropolieren des übrigen Bereiches der

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nach oben weisenden Oberfläche des Gegenstandes 5 dem vorangehend an Hand des Oberflächenteiles 51 beschriebenen Poliervorgang.

Fig. δ zeigt eine abweichende Ausführungsform des in Fig. 1 bis 3 dargestellten Tanks sowie eine abweichende Ausführungsform der beweglichen Elektrode. Die Vorrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit 70 bezeichnet. Die Poliervorrichtung 70 dient zum Elektropolieren vergleichsweise dünnwandiger langgestreckter Gegenstände beispielsweise zum Polieren des darin dargestellten keilförmigen Objektes 71. Der Tank der Vorrichtung 70 ist von einer dünnen langgestreckten Bodenwandung 72, langgestreckten vergleichsweise tiefen einander gegenüberliegenden Seitenwandungen 73 und 74 und einander gegenüberliegenden tiefen und dünnwandigen Stirnteilen 75 begrenzt, von denen in der Zeichnung nur eine erkennbar ist. Die oberen Kanten der Seitenteile des Tanks 70 sind vollständig von einem nach außen ragenden Flansch 76 umgeben. Die Weite T des Tanks 70 ist klein im Vergleich zu seiner Höhe H und zu seiner Länge, so daß die Gesamtmenge die zur Bedeckung des auf elektrolytischem Wege zu polierenden Gegenstandes 71 erforderlichen Bades relativ klein ist. Da die Oberkante des keilförmigen Gegenstandes 71 für die Bedienungsperson leicht zugänglich ist, empfiehlt es sich, die positive Elektrode 68 unmittelbar an diesem Objekt anzubringen, statt - wie bei dem zuerst beschrieben Ausführungsbeispiel - elektrisch.leitende Bügel an den Seitenwandungen des Tanks zu montieren.

Wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist eine in ihrer Gesamtheit mit 77 bezeichnete bewegliche Elektrode in Querrichtung zur Oberseite des Tanks 70 zwischen den einander gegenüberliegenden Flanschteilen 76 über den Seitenwandungen 73 und 74 gelagert. Die bewegbare Elektrode 77 besitzt jedoch bei dieser Ausführungsform einen W-förmigen Rahmen 80, der einen in Form eines umgekehrten V gestalteten aktiven Bereich mit einem Maschendraht-schirm 81 besitzt, der dort zwischen den einander gegenüberliegenden Rah«

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menteilen montiert ist. Die bewegbare Elektrode 77 umfaßt ferner eine Mehrzahl langgestreckter L-förmiger Armteile 80, die sich von den unteren Enden des aktiven Bereiches des Rahmens 78 nach oben erstrecken. ¥enn der zentrale nach Art eines umgekehrten V gestaltete aktive Bereich der bewegiaren Elektrode 77 über das Objekt 71 positioniert wird, das in geeigneter Weise in dem Tank 70 montiert ist, besteht zwischen deq/aktiven Bereich der Elektrode 77 und den gegenüberliegenden zu polierenden keilförmigen Flächen jeweils ein gleicher Abstand.

Beim Betrieb ist das Objekt 71 im Mittenbefeich des Tanks

70 befestigt. Die bewegbare Elektrode 77 ist derart- in Querrichtung des Tanks 70 positioniert, daß der aktiv wirkende Maschendrahtschirm 79 gleichen Abstand von den gegenüberliegenden Oberflächen des Objektes 71 besitzt. Der Tank 70 wird so weit mit dem elektrolytischen Bad angefüllt, bis die Ober seite des i4aschendrahtnetzes davon bedeckt ist. Das Objekt

71 \f±rd beispielsweise durch AnlcLemmen eines Leiters 68 mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsversorgungsquelle verbunden. Die bewegbare Elektrode 77 wird beispielsweise über Krokodilklemmen 69 mit dem negativen Pol der Versorgungsquelle verbunden. Der eigentliche Vorgang des Elektropolierens findet in derselben Weise statt wie bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, indem die be-, wegliche Elektrode 77 von einem Ende des Objektes 71 bis zu seinem anderen Ende bewegt wird. Diese Bewegung kann entweder schrittweise oder kontinuierlich erfolgen, bis die unter der Elektrode befindliche Objektoberfläche jeweils die gewünschte Oberflächenqualität besitzt.

Fig. 7 zeigt eine Abänderung der flüssigkeitsdichten Einfassung, die oben in Verbindung mit Fig. 4 und 5 näher erläutert wurde. Diese Einfassung ist in ihrer Gesamtheit mit 82 bezeichnet. Die genannte Einfassung bildet einen Teil einer Poliervorrichtung, die in ihrer Gesamtheit mit 81 bezeichnet ist. Die Einfassung 82 ist in einigem Abstand von

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einem langgestreckten (nur im Querschnitt dargestellten) Metallgegenstand 34 angebracht. Dieses Objekt 84 besitzt eine langgestreckte flache horizontale Oberfläche 35 und eine daran angrenzende langgestreckte flache vertikale Oberfläche 86. Diese Oberflächen sollen gleichzeitig eiektropoiiert werden. Die Poliervorrichtung 81 umfaßt in dieser Ausführungsform eine flache langgestreckte Seitenplatte 87, die so angeordnet ist, daß sie sich längs einer Kante 85a der horizontalen Oberfläche 85 nach oben erstreckt. Ein dünnwandiges Bodenteil 90 ist so angeordnet, daß es sich von der Unterkante 86a der vertikalen.Oberfläche nach außen erstreckt. Eine vergleichsweise hohe langgestreckte Seitenwandung 91 ragt von der Außenkante 90a des Unterteiles 90 nach oben. ¥ie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen schließen Endwände 92 (von denen nur eine dargestellt ist), die übrigen Kanten der Flächen 85, 86 und 87 ab und begrenzen so zusammen mit der horizontalen Fläche 85 und der vertikalen Fläche 86 des zu polierenden Gegenstandes einen Behälter für ein Polierbad. Die Poliervorrichtung 81 beinhaltet ferner eine in ihrer Gesamtheit mit 93 bezeichnete Elektrode, die von einem L-förmigen von rechteckigen Seiten begrenzten Rahmen 94 gebildet ist. Auf diesem Rahmen 94 ist ein aus einem Maschendraht bestehender Schirm montiert,der den aktiven Bereich der Elektrode begrenzt und in derselben Weise wirksam wird wie bei den vorangehend beschriebenen bewegbaren Elektroden. An den vier Ecken des oberen im wesentlichen rechteckförmigen Bereiches der bewegbaren Elektrode befinden sich Haken 96-96 (von denen nur zwei dargestellt sind), die sich nach oben und außen erstrecken und die bewegbare Elektrode - an den oberen Stirnflächen der . Seitenwandungen 87 bzw. 91 hängend - tragen. Wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die als Kathode wirkende Elektrode 93 während des Betriebes ungeerdet. ■

Zur Inbetriebnahme wird die Einfassung wie bei den voran-. gehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bis zu einer den

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höchsten wirksamen Bereich der bewegbaren Elektrode 93 entsprechenden Höhe mit einer elektrolytischen Flüssigkeit gefüllt. Das Objekt 84, dessen Oberflächen 85 und 86 auf elektrolytischem '/fege poliert werden sollen, wird durch das Anbringen eines geeigneten Leiters 94 mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsversorgungsquelle verbunden, während die bewegliche Elektrode über einen z.3. mittels einer Krokodilklemme 98 befestigten Leiter mit dem negativen Pol der Gleichspannungsversorgungsquelle in Verbindung gebracht wird. Während des Elektropoliervorganges werden diejenigen Bereiche der Oberflächen 85 und 86,= die sich direkt unter ader unmittelbar neben der L-förmig gestalteten beweglichen Elektrode 93 befinden, elektropoliert. Sobald die Polierung den gewünschten Feinheitsgrad erreicht wird die bewegbare Elektrode 93 längs der einander gegenüberliegenden Seitenwandteile 87 und 91 entweder kontinuierlich oder in diskreten Abschnitten weiterbewegt, bis die horizontale und vertikale Oberfläche 85 bzw. 86 in ihrer Gesamtheit elektropoliert sind.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der einschlägige Fachmann ist in der Lage_f sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung innerhalb des durch den Erfindungsgedanken gegebenen Rahmens ohne weiteres in zweckentsprechen- · der Weise abzuwandeln. So kann beispielsweise der aktive Bereich der bewegbaren Elektroden dadurch verkleinert werden, daß Teile von ihnen mit einem geeigneten Isolierstoffmaterial, beispielsweise einem bandförmigen Material abgedeckt werden.

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-ZA-

Lee r s e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Elektropolieren einer Oberfläche eines metallischen Gegenstandes, die wenigstens einen flachen oder leicht gekrümmten Bereich aufweist, wobei ein elektrolytisches Bad mit der zu polierenden Oberfläche -in Verbindung gebracht wird, dessen Flüssigkeitsstand senkrecht zu der genannten Oberfläche vergleichsweise gering ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Die zu polierende Oberfläche des genannten Objektes (33, 44, 51, 71, 84) wird von einem zumindest im wesentlichen flüssigkeitsdichten Behälter-gebilde eingefaßt, das ein flach über die höchste zu polierende horizontale Oberfläche überstehendes elektrolytisches Bad bzw. eine vergleichsweise dünne an die zu polierenden vertikalen Oberflächen angrenzendes elektrolytisches Badschicht aufnimmt,

- eine bewegbare Elektrode (25, 60, 93), deren Kontur zumindest im wesentlichen parallel zu der zu polierenden Oberfläche verläuft, wird in das genannte Behältergebilde (z.B. 10) derart eingehängt, daß ihre wirksame Oberfläche sich in nahem räumlichen Abstand von der zu polierenden Oberfläche befindet,

- das oben offene Behältergebilde (z.B. 10) wird bis zu einem Pegel, der der höchsten Position des aktiven. Bereiches der genannten bewegbaren Elektrode entspricht_T mit einem elektrolytischen Bad gefüllt,

- die auf elektrolytischem Wege zu polierende Oberfläche wird mit dem positiven Pol einer elektrischen Stromquelle verbunden,

- die genannte bewegbare Elektrode wird mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden^ derart daß wenigstens ein Teil der genannten Oberfläche auf elektrolytischem Wege poliert wird,

- die bewegbare Elektrode wird entlang der Oberseite des genannten Behältergebildes bewegt, bis ihr aktiver Be-

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reich sich in enger räumlicher Nachbarschaft mit einem unpolierten Teil der auf el'
renden Oberfläche befindet.

unpolierten Teil der auf elektrolytischem Wegi^upolie-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte zur Beaufschlagung der zu polierenden Oberfläche und der bewegbaren Elektrode mit einer einer positiven bzw. negativen elektrischen Ladung die Verwendung eines elektrischen Gleichstromes beinhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt zur Einfassung der zu polierenden Oberfläche des genannten metallischen Gegenstandes ferner folgenden Verfahrensschritt beinhaltet: Um einen Bereich des genannten Gegenstandes werden flüssigkeitsbeständige Wandteile errichtet und an der zu polierenden Oberfläche angebracht, derart daß diese eine Begrenzung des genannten Behältergebildes darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte kennzeichnende Verfahrensschritt das Absenken des metallischen Gegenstandes in einen als Flüssigkeitsbehälter geeigneten Tank beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bewegung der genannten Elektrode beinhaltende Verfahrensschritt eine kontinuierliche Bewegung der Elektrode über die zu polierende Oberfläche vorsieht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bewegung der genannten Elektrode beinhaltende Veiifahrensschritt eine in diskreten Abschnitten erfolgende Bewegung über die zu polierende Oberfläche vorsiehto

7= Verfahren nach Anspruch 1 _ρ dadurch gekennzeichnet„ daß der die Bewegung der genannten Elektrode beinhaltende

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Verfahrensschritt eine Abschirmung einer Kante dieser Elektrode durch ein Isolierstoffmaterial yorsieht, derart daß eine Erzeugung von Oberflächenrauhigkeiten durch niedrige Stromdichten auf der genannten Oberfläche wirksam verhindert wird. . \

8. Vorrichtung zum Elektropolieren einer ausgedehnten flachen oder leicht gekrümmten Oberfläche eines metallischen Gegenstandes unter Verwendung eines an diese Oberfläche angrenzenden Flüssigkeitsbades, wobei der senkrechte Abstand der Oberfläche dieses Bades zu der zu polierenden Oberfläche des metallischen Gegenstandes vergleichsweise gering ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß ein an seiner Oberseite offenes zumindest im wesentlichen flüssigkeitsdichtes Behältergebilde vorgesehen ist, das die zu polierende Oberfläche des genannten Gegenstandes umgibt und das sich zur Aufnahme eines Flüssigkeitsbades eignet, dessen oberer Spiegel eine zu polierende horizontale Oberfläche um eine nur geringe Höhe übersteigt; bzw. eine vertikale Flüssigkeitssäule bildet, die an eine zu polierende vertikale Oberfläche unmittelbar angrenzt, daß eine auf dem genannten Behältergebilde verschiebbar angeordnete Elektrode vorgesehen ist, deren Kontur so gewählt ist, daß sie im wesentlichen parallel zu der zu polierenden Oberfläche ver-, läuft und die sich in engem räumlichen Abstand von dieser Oberfläche befindet und daß eine elektrische Stromquelle vorgesehen ist, mittels derer der genannten bewegbaren Elektrode eine negative Ladung und den auf elektrolytischem Wege zu polierenden Gegenstand eine positive Ladung zuführbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, da d u.-r c h gekennzeichnet, daß die Stromquelle für die genannten elektrischen

-""- Ladungen eine Gleichspannungsquelle ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Elektrode einen im wesentlichen

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rechteckförmigen Rahmen beinhaltet, "der von einem Maschendrahtschirm überspannt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Elektrode Öffnungen besitzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältergebilde zumindest teilweise aus Isolierstoff material besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das an seiner Oberseite offene Behältergebilde um das genannte metallische Objekt herum errichtet ist, wobei die zu polierende Oberfläche einen Teil der Begrenzungsflächen des Behältergebildes darstellt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das an seiner Oberseite offene Behältergebilde einen Flüssigkeitstank beinhaltet, in welchen der zu polierende Metallgegenstand durch die offene Oberseite einlegbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-

der net, daß die den aktiven Bereich der Oberfläche genannten Elektrode bestimmende Fläche wesentlich kleiner ist als die auf elektrolytischem Wege zu polierende Oberfläche des genannten Gegenstandes.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Elektrode mit einer isolierenden Abschirmung versehen ist, die von der Vorder- und/oder Hinterkante dieser Elektrode herabhängt und die Bildung einer Rauheitsstruktur infolge zu niedriger Stromdichte auf der zu polierenden Oberfläche verhindert.

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