DE3131367A1

DE3131367A1 - Process for the galvanoplastic manufacture of shaping metal tools

Info

Publication number: DE3131367A1
Application number: DE19813131367
Authority: DE
Inventors: Tatyana Kasimovna Klimovsk Moskovskajaoblast' Khudoberdina; Maxim Lvovi&ccaron; Levit; Oleg Vadimovi&ccaron; Moskva Padalko; Igor Valerievi&ccaron; Tsvetkov
Original assignee: EXNII METALLOREZH STANKOV
Current assignee: EXNII METALLOREZH STANKOV
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1983-02-24
Also published as: DE3131367C2

Abstract

The process for the galvanoplastic manufacture of shaping metal tools consists of the following: the electrolyte stream is delivered into the space (H) between the model (6) and the electrode (1), and the model (6) and the electrode (1) are then connected to the current source, a deposition of the metal taking place on the model (6). The deposition is carried out in a strongly turbulent electrolyte stream at Reynolds numbers of from approximately 1.0 . 10<4> to approximately 6 . 10<4>, using a current density at the model (6) of from approximately 50 to approximately 350 A/dm<2>, and a magnitude of the distance (H) between model (6) and the electrode (1) of from approximately 10 to approximately 100 mm. <IMAGE>

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die elektrochemische Fertigungstechnik und betrifft insbesondere ein Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von metallischen formbildenden Werkzeugen. The present invention relates to electrochemical manufacturing technology and relates in particular to a method for the electroforming production of metallic shape-forming tools.

Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung bei der Herstellung von forobildenden Prof ilwerkzeugen zum Beispiel, Gesenkeinsätzen und Preßwerkzeugen für Gummi, Kunststoffe, Gießkokillen für leichtschmelzende Legierungen und Werkzeugelek@roden für elektroerosive und elektrochemische Maschinen verwendet werden. The present invention can be most successful in manufacture of foro-forming profile tools, for example, die inserts and pressing tools for rubber, plastics, casting molds for low-melting alloys and tool electrodes used for electrical discharge machining and electrochemical machines.

Dauer hinaus kann die Erfindung effektiv in dem Maschinenbau, in der elektrotechniachen, elektronischen und in anderen Industriezweigen zur Herstellung von dünnwandigen Teilen mit komplizierter Form, zum Beispiel Düsen verschiedener Konfiguration, Verkleidungen, Reflektoren, Abschirmkammern für elektronische Raumflugkörpergeräte benutzt werden. In addition, the invention can be used effectively in mechanical engineering, in of electrotechniachen, electronic and other branches of industry for the production of thin-walled parts with a complex shape, for example nozzles of various types Configuration, fairings, reflectors, shielding chambers for electronic spacecraft devices to be used.

Zur Zeit findet die Galvanoplastik weitgehende Verwendung in der Industrie. Sie gestattet in abfalloser Sertigungstechnik wirtschaftlich und mit hoher Präzision sowohl Kleinteile als auch form schwierige Großteile, oft mit einmaligen physikalisch-mechanischen Eigenschaften, herzustellen. Neben Vorzügen hat die Galvanoplastik auoh Mängel . die das Anwendungsgebiet einschränken und die Effektivität ihrer Nutzung herabsetz enPie wesentlichsten Mängel der Galvanoplastik sind die Ungleichmäßigkeit der abgesohiedenen Schicht und die große Dauer des Metallabscheidungsvorganges. Es ist zu bemerken, daß die erwähnten Mängel der Galvanoplastik eng miteinander verknüpft sind. Das Ausmaß dieser Erscheinungen hängt stark von der Form des Modelle ab. Electroplating is currently used extensively in the Industry. It allows in waste-free production technology economically and with high precision, both small parts and large parts with difficult shapes, often with one-offs physical-mechanical properties. Electroplating also has advantages ooh flaws. which limit the area of application and the effectiveness of their use belittle enPie most essential shortcomings of electroplating are the unevenness the deposited layer and the long duration of the metal deposition process. It should be noted that the aforementioned shortcomings of electroforming are closely related are linked. The extent of these phenomena depends a lot on the shape of the model.

In der Galvanoplastik wird bei der elektrolytischen Abscheidung von Metallen zur Berechnung der Niederechlagsdik-Le das Faradaysche Gesetz benutzt. Die Berechnungsdicke des Überzuges ist direkt proportional der Stromdichte, dem elektrochemischen Äquivalent, der Stromausbeute und der Dauer der Elektrolyse und umgekehrt proportional der spezifischen Masse des abzuscheidenden Metalls. Die Berechnung vermittelt Je; Booh eine Vorstellung nur von der mittleren Dicke des Nieder schlages. Währenddessen werden selbst auf Flachkatoden, die in gleicher Entfernung zu den Anoden angeordnet sind, die Stromdichte und die Schichtdicke ungleichmäßig verteilt. An den Ecken und dem Rand ist die Stromdichte wesentlich größer als der Mittelwert (sogenannter Randeffekt), was durch die Konzentration der Kraftlinien des elektrischen Feldes an den scharfen Kanten hervorgerufen ist. In noch höherem Maße wird die ungleichmäßige Stromverteilung bei der Elektrolyse auf Profilmodellkatoden beobachtet. Die Ungleichmäßigkeit der Dicke des galvanischen Niederschlages auf Profilmodellkatoden wird vor allem durch den unterschiedlichen Widerstand zwischen der Anode und den verschiedenen Abschnitten der Katode und folglich durch die verschiedene Stromdichte an diesen Abschnitten erklärt. Solch eine Verteilung des Niederschlages wird als Primärverteilung bezeichnet und ist nur beim Fehlen der Katodenpolarisation möglich. In electroplating, electrolytic deposition of Metals uses Faraday's law to calculate the Niederechlagsdik-Le. The calculated thickness of the coating is directly proportional to the current density, the electrochemical equivalent, the current efficiency and the duration of the electrolysis and inversely proportional to the specific mass of the metal to be deposited. The calculation mediates ever; Booh just an idea of the mean thickness of the downpour. Meanwhile, even on flat cathodes, which are in the same distance to the Anodes are arranged, the current density and the layer thickness are unevenly distributed. The current density is significantly greater than the mean value at the corners and the edge (so-called edge effect), which is due to the concentration of the lines of force of the electric Field is caused at the sharp edges. To an even greater extent, the uneven one becomes Current distribution observed during electrolysis on profile model cathodes. The unevenness the thickness of the galvanic deposit on profile model cathodes is mainly due to the different resistance between the anode and the various Sections of the cathode and consequently due to the different current densities on them Sections explained. Such a distribution of precipitation is called primary distribution and is only possible in the absence of cathode polarization.

Die elektrolytische Abscheidung des Metalls wird von Änderungen des Katodenpotentials während des Vorganges entsprechend der Stromdichte begleitet. Solch eine Verteilung wird als Sekundärverteilung bezeichnet; sie ist immer gleichmäßiger als die Primärverteilung. Der Grad der Umverteilung des Stromes und des Metalls auf der Katodenfläche im Sinne einer größeren Gleichmäßigkeit wird durch das Streuungsvermögen des Elektrolyten gekennzeichnet. Für die quantitative Abschätzung wird dieses als "Abweichung" (in Prozenten) der Metallverteilung von der primären Stromverteilung ausgedrückt. Auf die Gleichmäßigkeit der Niederschlagverteilung hat auch die Elektrolyttemperatur Einfluß. Eine erhöhte Eemperatur vermindert die Katodenpolarisation und zwar bei hohen Stromdichten in geringerem Maße als bei niedrigen. Dies wird dadurch erklärt, daß die Stromausbeute mit Zunahme der Stromdichte abnimmt und der freiwerdende Wasserstoff durchmischt intensiv die Elektrolytschicht neben der Katode, was ihre Polarisation vermindert. Der Einfluß der Durchmischung ist nA-herungsweise der gleiche, wie bei erhöhter Temperatur, d.h. The electrodeposition of the metal is affected by changes in the Accompanied by the cathode potential during the process according to the current density. Such a distribution is called a secondary distribution; she is always more even than the primary distribution. The degree of redistribution of the current and the metal on the cathode surface in the sense of a greater uniformity is due to the scattering power of the electrolyte. For the quantitative assessment this is called "Deviation" (in percent) of the metal distribution from the primary current distribution expressed. The electrolyte temperature also has an impact on the uniformity of the precipitation distribution Influence. An increased temperature reduces the cathode polarization at high current densities to a lesser extent than low. This is explained by that the current yield decreases as the current density increases, and so does the hydrogen released intensely mixes the electrolyte layer next to the cathode, which is its polarization reduced. The influence of the mixing is approximately the same as for elevated temperature, i.e.

sie verschlechtert die Gleichmäßigkeit der Metallverteilung auf der Fläche der Modellkatode.it worsens the uniformity of the metal distribution on the Area of the model cathode.

Die Form der Modellkatode beeinflußt auch die Dauer der elektrolytischen Absoheidung der Metallachicht von erforderlicher Dioke. Wie vorstehend gezeigt wurde, ist die Stromdichte an Profilmodellkatoden nicht konstant. An den hervorstehenden Abschnitten kann sie einige Male größer aein, als der Mittelwert an dem flachen Abschnitt der Modellkatode und in den Vertiefungen - umgekehrt. Die höchstzulässige Stromdichte ist durch die Jeweilige Elektrolyseführung begrenst und deren Erhöhung führt zu Störungen in der Niederschlagsstruktur, d.h. zum Ausschuß. Ausgehend davon, stellt man die Stromdichte derart ein, daß sie an den hervoretehenden Abschnitten den höchstzulässigen Wert nicht übersteigt, wodurch die Stromdichte an der übrigen Fläche der Modeilkatode vermindert wird Hierbei nimat die Stromdichte in den Vertiefungen der Modellkatode noch mehr ab, was eine mehrfache Vergrößerung der Dauer der elektrolytischen Abscheidung der Metallschicht dergeforderten Diole hervorruft. So, zum Beispiel, dauert die galvanische Herstellung einer Kupferelektrode für eine elektroerosive Masohine 400-500 Stunden, je nach der Kompliziertheit der Arbeitsfläche des Modells. Bei komplizierter Form es Modells ist der Wert der Katodenstromdichte auf 2-3 A/dm2 beschränkt. Eine Erhöhung der Stromdichte über 10 A/dm2 hinaus führt dazu, daß das Metall auf der Katode vorzugsweise in Form von Dendriten an den hervorstehenden Ab-Schnitten des Modells und in Form einer Schaumpulvermasse, bestehend aus kleinen schwach untereinander verbundenen Teilchen, abscheidet. The shape of the model cathode also affects the duration of the electrolytic Separation of the metal layer from required dioke. As shown above, the current density on profile model cathodes is not constant. On the protruding Sections it can be several times larger than the mean value at the flat Section of the model cathode and in the depressions - vice versa. The highest permissible Current density is limited by the particular electrolysis process and its increase leads to disturbances in the precipitation structure, i.e. to reject. Going away from there, one sets the current density so that it is at the protruding portions does not exceed the maximum permissible value, whereby the Current density The current density is reduced on the remaining surface of the model cathode in the depressions of the model cathode even more, which is a multiple magnification the duration of the electrodeposition of the metal layer of the required diols evokes. For example, the galvanic production of a copper electrode takes a long time for an electrical discharge machining masohine 400-500 hours, depending on the complexity of the Working surface of the model. If the form of the model is complicated, the value is the cathode current density limited to 2-3 A / dm2. An increase in the current density beyond 10 A / dm2 leads to to the fact that the metal on the cathode preferably in the form of dendrites on the protruding Cut off the model and in the form of a foam powder mass, consisting of small weakly interconnected particles, separates.

Versuche, eine gleichmäßige Dicke des elektrolytischen Niederschlages zu erzielen,führten zu einem Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von Sieben, Wellhüllen (USA-°PS Rr, 3.704.220). Try to get a uniform thickness of the electrolytic deposit to achieve, led to a process for the electroforming production of screens, Corrugated envelopes (USA- ° PS Rr, 3,704,220).

Das bekannte Verfahren besteht im folgenden. Das Modell wird an den Minuspol der Stromquelle und die als Drahtbündel (Bürste) ausgeführte Anode an den Pluspol der Stromguelle angeschlossen. Bs erfolge eine Abscheidung des Metalls auf dn Modell in dem Elektrolyten bei Verstellung der als Anode dienenden Bürste gegenüber dem Modell auf seiner Flache. The known method is as follows. The model is sent to the Negative pole of the power source and the anode designed as a wire bundle (brush) to the Positive pole of the power source connected. There is a deposition of the metal dn model in the electrolyte when adjusting the brush serving as anode opposite the model on its surface.

Dieses Verfahren stellt eine Abart der elektrolytischen Einreibung dar, deshalb kann es nicht effektiv zur Herstellung von Werkzeugelektroden für elektroerosive Maschinen benutzt werden, da bei dem bekannten Verfahren die elektrolytische Abscheidung in einem kleinen Volumen ohne Erneuerung des Blektrolyten erfolgt, was die Führung des Prozesses bei hohen Stromdichten erschwert.This procedure is a variation of the electrolytic rub therefore it may not be effective for making tool electrodes for electrical discharge machining Machines are used, as in the known method the electrolytic Deposition in a small volume without renewal of the lead electrolyte takes place what the lead the process at high current densities made more difficult.

Bs ist bereits ein Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von metallischen formbildenden Werkzeugen, zum Beispiel, Kupferelektroden für elektroerosive Maschinen bekannt (Inode Kiesa, Japan-Patent. Kl. 12A230, Nr. 38-12823). Das bekannte Verfahren besteht im folgenden. Das Modell wird an den Minuspol der Stromquelle und die Elektrode an den Pluspol der Stromquelle angeschlossen. Der Elektrolyt wird über einen engen Spalt (unter lmm) zwischen der um den Wert des Elektrode denabstandes korrigierten Profilanode und der Modellkatode durchgepumpt. Hierbei findet eine Abscheidung des Metalls auf der Modellkatode bei einer Stromdiahte an dieser von 400-1000 A/dm2 statt. Der Abstand zwischen der Anode und der Modellkatode wird durch Verstellung der Anode auf ein von der Größe des Abstandes abhängiges Steuersignal konatant gehalten. Bs is already a process for the electroforming production of metallic mold-forming tools, for example, copper electrodes for electrical discharge machining Machines known (Inode Kiesa, Japan Patent. Kl. 12A230, No. 38-12823). The known The procedure is as follows. The model is connected to the negative pole of the power source and the electrode is connected to the positive pole of the power source. The electrolyte will over a narrow gap (less than 1 mm) between the distance by the value of the electrode corrected profile anode and the model cathode are pumped through. Here is a Deposition of the metal on the model cathode in the case of a Stromdiahte on this from 400-1000 A / dm2 instead. The distance between the anode and the model cathode is determined by Adjustment of the anode to a control signal depending on the size of the distance held conatant.

Das beksante Verfahren gestattet die Gewinnung einer gleichmäßigen Dicke des auf dem Modell abgeschiedenen Metalls und zeichnet sich durch hohe Leistungsfähigkeit aus. Jedoch wird zur Realisierung desselben eine um den Wert des Elektrodenabstandes korrigierte Profilanods benötigt, was einen erhöhten Arbeitsaufwand bei der Herstellung von formbildenden Werkzeugen unter Anwendung der Galvanoplastik bedeutet. The beksante method allows the production of a uniform Thickness of the metal deposited on the model and is characterized by high performance the end. However, in order to realize the same, an amount equal to the value of the electrode spacing is required Corrected Profilanods are required, which increases the amount of work involved in manufacturing of mold-forming tools using electroplating means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein hochproduktives Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von metallischen formbildenden Werkzeugen anzugeben, welches eine Ssnkung der Herstellungskosten für die erwähnten Werkzeuge bei Verbesserung der phy@ikalisch-mechanischen Eigenschaften und der Gleichmäßigkeit des Metallniederschlages auf der Oberfläche des Profilmodells durch Erzeugung einer gleichmäßigeren Verwirbelung des Elektrolyten und einer gleichmäßigeren Stärke des elektrischen Feldes bei hohen Stromdichten sichert. The invention is based on the object of a highly productive process specify for the electroforming production of metallic mold-forming tools, which a reduction in the manufacturing costs for the mentioned tools with improvement the physical-mechanical properties and of evenness of the metal deposit on the surface of the profile model by generating a more uniform swirling of the electrolyte and a more uniform strength of the electric field at high current densities.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man bei dem Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von metallischen formbildenden Werkzeugen, welches darin besteht, daß - man den Elektrolytstrom in den Spalt zwischen dem Modell und der Elektrode leitet, - dann das Modell und die Elektrode an eine Stromquelle lgt, wobei eine Abscheidung des Metalls auf dem Modell statt findet, gemäß der Erfindung die Metallabscheidung in einem stark verwirbelten Elektrolytstrom bei Reynoldschen Zahlen von ca 1,0.104 bis ca 6.104, bei einer Stromdichte an dem Modell von ca 50 bis 350 A/dm2 und einem Abstand (E) zwischen dem Modell und der Elektrode von ca 10 bis ca 100 m führt. The object is achieved in that one in the process for the electroforming production of metallic mold-forming tools, which consists in that - the electrolyte flow into the gap between the model and conducts the electrode, - then the model and the electrode are connected to a power source, whereby a deposition of the metal takes place on the model, according to the invention the metal deposition in a strongly turbulent electrolyte flow with Reynoldschen Numbers from approx. 1,0,104 to approx. 6,104, with a current density on the model of approx. 50 up to 350 A / dm2 and a distance (E) between the model and the electrode of approx 10 to approx. 100 m leads.

Die Realisierung des oben beschriebenen Verfahrens sichert eine wesentliche Steigerung der Leistungsfähigkeit des Prozesses bei der Herstellung formbildender Werkzeuge vom Halbkugeltyp durch Benutzung eines stark verwirbelten Elektrolytstromes bei einer Reynoldschen Zahl von ca 1,0.104 bis ca 6.104, der es gestattet, bei hohen Stromdichten von ca 50 bei ca 350 A/dm2 an dem Modell zu erbeiten. Die Größe des Abstandes (H) zwischen dem Modell und der Elektrode ermöglicht die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Benutzung einer Profilanode. Der Bereich der Reynoldschen Zahlen (Re) in dem Elektrolytstrom ist aus folgenden Erwägungen gewählt: bei Re-Zahlen unter 1,0.104 ist die Gewinnung einer Metallschicht von nötiger Qualität und zwar einer porenfreien, feinkristallinschen und gleichmäßigen Schicht, bei hohen Stromdichten ab ca 50 A/dm unmöglich; bei Beynoldschen Zahlen Re über 6.104 bei Einhaltung des vorgegebenen Größenbereiches für den abstand H zwischen des Modell und der Elektrode ergibt sich eine ungleichmäßige Metallschicht wegen der in dem großen Spalt (H) entstehenden verschiedenen hydrodynamischen Erscheinungen. The implementation of the method described above ensures an essential Increasing the efficiency of the process in the production of molds Hemispherical type tools using a highly turbulent electrolyte flow with a Reynolds number of approx. 1.0,104 to approx. 6,104, which allows for high To work out current densities of approx. 50 at approx. 350 A / dm2 on the model. The size of the Distance (H) between the model and the electrode enables the realization of the method according to the invention without using a profile anode. The area of Reynolds numbers (Re) in the electrolyte stream is due to the following considerations chosen: with Re numbers below 1.0.104, the extraction of a metal layer is of the necessary quality namely a pore-free, finely crystalline and uniform layer, with high Current densities from approx. 50 A / dm impossible; with Beynold's numbers Re above 6,104 Compliance with the specified size range for the distance H between the model and the electrode results in an uneven metal layer because of the in the large gap (H) resulting in various hydrodynamic phenomena.

Es ist zweckmäßig den Abstand zwischen dem Modell und der Elektrode von ca 3 bis ca 10mal bei Anlegen des Pluspols der Stromguelle an das Modell und des Minuspols derselben an die Elektrode zu vermindern. It is convenient to keep the distance between the model and the electrode from approx. 3 to approx. 10 times when the positive pole of the power source is applied to the model and the negative pole of the same to the electrode.

Dieses Vorgehen führt zum Ausgleichen der Dicke der auf dem Modell abgeschiedenen Metallschicht und beseitigt das Dendritenwachstum. Die Verminderung des Abstandes zwischen dem Modell und der Elektrode von ca 3 bis ca 10mal wurde experimentell erhalten. Eine Verminderung des Abstandes weniger als um das 3faohe führt zu einer senkung des Effektes des Dickenausgleichs der abgeschiedenen Metallschicht und beseitigt nicht das Dendritenwachstum. This procedure leads to the equalization of the thickness of the on the model deposited metal layer and eliminates dendrite growth. The diminution the distance between the model and the electrode was from approx. 3 to approx. 10 times obtained experimentally. A reduction of the distance less than 3faohe leads to a reduction in the effect of equalizing the thickness of the deposited metal layer and does not eliminate dendritic growth.

Eine Verminderung des Abstandes von mehr als um das lOfache führt zur Entstehung von Kurzschlüssen, was den Prozeß der elektrolytischen Metallabscheidung auf dem Modell beeinträchtigt. A reduction in the distance of more than ten times the result to the formation of short circuits, which affects the process of electrodeposition of metal impaired on the model.

Bei einer Verminderung des Abstandes zwischen dem Modell und der Elektrode ist es ratsam, die Elektrolytförderung zu unterbrechen. Die Unterbrechung der Elektrolytförderung bei Verminderung des Abstandes zwischen des Modell und der Elektrode de führt zu einer Vergrößerung der Dicke der Diffusionsschicht des Elektrolyten auf der Modelloberfläche, was zu einer Erhöhung der selektiven Lösungsfähigkeit der Dendriten auf der Oberiläohe des Modells führt und den Effekt des Diekenausgleiches der auf dem Modell angeschiedenen Metallschicht verstärkt. When the distance between the model and the Electrode, it is advisable to interrupt the electrolyte delivery. The interruption the electrolyte delivery when the distance between the model and the electrode de leads to an increase in the thickness of the diffusion layer of the electrolyte on the model surface, which leads to an increase in the selective The ability of the dendrites to dissolve on the upper surface of the model leads to the effect the die compensation of the metal layer attached to the model is reinforced.

Es ist vorteilhaft, wenn man eine Elektrode in Borm von Hohlröhren benutzt, einen minimalen Abstand zwischen den Wänden der Hohlrchre gemäß der Ungleichung a # D/2 wählt. Hierin bedenten: a - minimaler Abstand zwischen den Wänden der Honlröhren, D - Außendurchmesser der Röhren. It is advantageous to have an electrode in the form of a hollow tube uses a minimum distance between the walls of the hollow tube according to the inequality a # D / 2 selects. This includes: a - minimum distance between the walls of the honing tubes, D - outside diameter of the tubes.

Dann senkt man die Hohlröhren bis zur Berührung mit der "Arbeitsfläche" des Modells und . fixiert sie; die befestigten Röhren hebt man um den Wert des Abstandes zwischen dem Modell und der Elektrode , den man gemäß der Ungleichung H # 2a ermittelt, worin H - der Abstand zwischen dem Modell und der Elektrode, a - der minimale Abstand zwischen den Wänden der Honlröhren ist. Nun fördert man den Elektrolytstrom über die Hohlröhren in den Spalt (A) zwischen dem Modell und der Elektrode und führt diesen über die Spalte zwischen den Wänden der Hohlröhren und den Spalt am Umfang der "Arbeitsfläche" des Modells ab. Then you lower the hollow tubes until they touch the "work surface" of the model and. fixes them; the attached tubes are raised by the value of the distance between the model and the electrode, which is determined according to the inequality H # 2a, where H - the distance between the model and the electrode, a - the minimum distance between the walls of the Honlröhren. Now the electrolyte flow is promoted the hollow tubes in the gap (A) between the model and the electrode and leads this over the gap between the walls of the hollow tubes and the gap on the circumference the "working surface" of the model.

Die aus Hohlröhren bestehende Elektrode wirkt wegen der Glättungswirkung des Elektrolyten als Ganzelektrode, was die Gewinnung einer gleichmäßigen Stärke des elektrischen Feldes auf der Modelloberfläche und im Ergebnis eine Erhöhung der Gleichmäßigkeit der abgeschiedenen Metallschicht gestattet. The electrode consisting of hollow tubes works because of the smoothing effect of the electrolyte as a whole electrode, resulting in the gain of a uniform strength of the electric field on the model surface and as a result an increase in the uniformity the deposited metal layer allowed.

Die Zuführung des Elektrolyten über die Hohlröhren und die Ableitung desaelben über die Spalte zwischen den Wänden der Röhren gestattet ea, die Bildung von Stauungszonen an den Ecken des Modells zu verhindern und eine gleichmäßigere Verwirbelung des Elektrolyten längs der Arbeitsfläche des Modells zu erhalten. The supply of the electrolyte via the hollow tubes and the discharge therefore over the crevice between the walls of the tubes ea permits the formation to prevent congestion zones at the corners of the model and make it more uniform To get the electrolyte swirled along the working surface of the model.

Die Zahl der Hohlröhren muß in dem vorgegebenen Grundriß maximal gewählt werden, was eine vollere Wiedergabe der Form der Arbeitsfläche des Modells durch die Elektrode ermöglicht. The number of hollow tubes must be a maximum in the given floor plan can be chosen, which gives a fuller rendering of the shape of the working surface of the model made possible by the electrode.

Die Hohlröhren werden zweckmäßigerweise derart angeanliegenden ordnet, daß die Achsenvon jeweils drei aneinander/Röhren in der Projektion auf die zu diesen Achsen senkrechte Ebene Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks, bilden.The hollow tubes are expediently arranged in such a way that they are attached that the axes of three to each other / tubes in the projection onto the to these Axes perpendicular plane form apexes of an equilateral triangle.

Soloh ein Anordnung der Hohlrohren sichert eine gleichmäßigere Stärke des elektrischen Feldes auf der Modelloberfläche, verhindert die Bildung von Stauungszonen, was die Gewinnung einer gleichmäßigeren Dicke der abgeschiedenen Metallschicht ermöglicht. Soloh an arrangement of the hollow tubes ensures a more uniform strength of the electric field on the model surface, prevents the formation of congestion zones, which enables a more uniform thickness of the deposited metal layer to be obtained.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden verständlioher aus folgenden Ausführungsbeispielen und Zeichnungen. Other objects and advantages of the invention will be more readily understood following embodiments and drawings.

Es zeigen Fig. 1 schematisch einen Teil des Anodenkopfes einer elektrochemischen Maschine zur Realisierung des Verfahrens zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge, zum Beispiel, Kupferwerkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung eines Preßwerkzeuges für eine Glasvase; Fig. 2 die Anderung des Stromes (I) über der Zeit ( # Fig. 2a die Änderung des Abstandes (H) zwischen dem Modell und der Elektrode in der Zeit ( # ): Fig. 2b die Änderung der Elektrolytzufuhr zum Raum (H) zischen dem Modell und der Elektrode in der Zeit (# ); Fig. 3 schematisch einen Teil des Anodenkopfes einer elektrochemischen Maschine zur Realisierung der Verfahrens zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge, zum Beispiel, Kupferwerkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung eines Preßwerkzeuges für ein Elektrorasierergehäuse; Fig. 4 Querschnitt IV-IV in Fig. 3.1 shows schematically part of the anode head of an electrochemical Machine for the realization of the process for electroforming production of shape-forming Metal tools, for example, copper tool electrodes for electrical discharge machining a pressing tool for a glass vase; Fig. 2 shows the change in current (I) over the Time (# Fig. 2a the change in the distance (H) between the model and the electrode in time (#): Fig. 2b shows the change in the electrolyte supply to space (H) the model and the electrode in time (#); Fig. 3 schematically part of the Anode head of an electrochemical machine to implement the process for electroforming production of shape-forming metal tools, for example copper tool electrodes for the electrical discharge machining of a press tool for an electric razor housing; Fig. 4 Cross section IV-IV in Fig. 3.

Zur Realisierung des Verfahrens zur galvanoplastischen Herstellung von Kupferwerkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung eines Preßwerkzeuges für eine Glasvase findet gemäß der Erfindung eine elektrochemische Maschine Verwendung, deren Anodenkopfteil eine unlösliche Elektrode 1 (Fig.1) aus nichtrostendem Stabl umfaßt, welche über die Stromzuleitung 2 an den Pluspol der Stromquelle (nicht mitgezeichnet) angeschlossen ist., Die Stromzuleitung 2 ist in einem Gehäuse 3 untergebracht, das diese vor Einwirkung des Elektrolyten in der Zone, wo Oxydierungsvorgänge stattfinden, schützt. Ein Kunststoffdeckel 4 drückt die Elektrode 1 an die Stromzuleitung 2. Die Elektrode 1 stellt eine als Halbkugel mit po sitiver Krümmung ausgeführte Schalenform dar, an deren Fläche Öffnungen für die Zufubr, zum Beispiel, eines Sulfatelektrolyten vorhanden sind. Du Model 6 des Preßwerkzeuges für eine Glasvase ist an den Minuspol der Stromquelle (nicht mitgezeichnet) angeschlossen. Die Elektrode 1 ist von dem Modell um den Betrag H, der 15 mi beträgt, entfernt. To implement the process for electroforming production of copper tool electrodes for the electrical discharge machining of a press tool according to the invention, an electrochemical machine is used for a glass vase, the anode head part of which is an insoluble electrode 1 (FIG. 1) made of a stainless rod includes, which via the power supply line 2 to the positive pole of the power source (not shown) is connected., The power supply line 2 is housed in a housing 3, the this before the action of the electrolyte in the zone where oxidation processes take place, protects. A plastic cover 4 presses the electrode 1 against the power supply line 2. The electrode 1 has a shell shape designed as a hemisphere with a positive curvature represent, on the surface of which openings for the supply of, for example, a sulfate electrolyte available. Du Model 6 of the pressing tool for a glass vase is connected to the negative pole of the power source (not shown). The electrode 1 is removed from the model by the amount H, which is 15 mi.

Der Elektrolyt, dessen Bewegungsriohtung in der Figur durch Pfeile gezeigt ist, wird über die Öffnungen in den Raum H zwischen dem Modell 6 und der elektrode 1 gefördert. Die Abscheidung der Kupferschicht erfolgt in einem stark verwirbelten Elektrolytstrom bei Reynold schen Zahlen Re = 25000 und einer Stromdichte an dem Modell. 6 von 100 A/dm2. Die Kupferabscheidungsgeschwindigkeit beträgt 0,4 mm/h, was 6 bis 10mal mehr als bei der elektrolytischen Abscheidung in einem galvanischen Bad ist. The electrolyte, its direction of movement in the figure by arrows is shown is through the openings in the space H between the model 6 and the electrode 1 promoted. The deposition of the copper layer takes place in a strong swirled electrolyte flow with Reynold's numbers Re = 25000 and a current density on the model. 6 of 100 A / dm2. The copper deposition rate is 0.4 mm / h, which is 6 to 10 times more than with the electrodeposition in a galvanic Bathroom is.

Zum Ausgleichen der Dicke der Kupferschicht 7 und zur Beseitigung des Dendritenwachstums verringert man den Abstand II zwischen dem Modell 6 und der Elektrode 1 um 5mal bei Anlegen des Pluspol der Stromquelle (nicht mitgezeichnet) an das Modell 6 und des Minuspols derselben - an die Blektrode 1. Hierbei bricht man die Blektrolytförderung in den Raum H ab. In Pig. 2, 2a, 2b sind die Änderungen der Richtung des Stromes I, des Abstandes H zwischen der Elektrode 1 (Fig.1) und dem Modell 6, des Elektrolytdurchsatzes Q in der Zeit # (Fig. 2b) gezeigt, wobei T - die Dauer des vollen Zyklus (Periode), #@ - die Dauer des Hinstromimpulses, t2 - die Dauer des Rückstremimpulses, Hmax- den maximalen Abstand zwischen Modell 6 und Elektrode 1 (Fig.l), der 10 mm beträgt, Hmin-- den minimalen Abstand zwischen Modell 6 und Elektrode 1 (Fig. 1), der 2 mm beträgt, bedeuten. To compensate for the thickness of the copper layer 7 and to eliminate it of the dendrite growth, the distance II between the model 6 and the Electrode 1 by 5 times when the positive pole of the power source is applied (not shown) to the model 6 and the negative pole of the same - to the metal electrode 1. This breaks the lead electrolyte pumping into the room H is from. In Pig. 2, 2a, 2b are the changes the direction of the current I, the distance H between the electrode 1 (Fig.1) and the model 6, of the electrolyte flow rate Q in time # (Fig. 2b), where T - the duration of the full cycle (period), # @ - the duration of the outward current pulse, t2 - the duration of the reverse current pulse, Hmax- the maximum distance between models 6 and electrode 1 (Fig. 1), which is 10 mm, Hmin-- the minimum distance between Model 6 and electrode 1 (Fig. 1), which is 2 mm, mean.

Im Laufe der Dauer t 1 des Hinstromimpulses bei dem Abstand @ Hmax findet eins Abscheidung des Metalls auf dem Modell 6 in dem Elektrolytstrom statt, während im Laufe der Dauer #2 des Rückstromimpulses bei dem Abstand Hmin eine selektive Auflösung der Dendriten auf dem Modell stattfindet. In the course of the duration t 1 of the outward current pulse in the distance @ Hmax finds a deposit of the metal on the model 6 in the electrolyte stream instead, while during the duration # 2 of the return current pulse at the distance Hmin a selective dissolution of the dendrites takes place on the model.

Die Unterbrechung der Elektrolytförderung während des Rückstromimpulses trägt zur selektiven Auflösung der Dendriten bi, besonders auf Modellen mit Feinprofilbild, und zwar wird die Mikrogeometrie ausgeglichen, da hierbei die Dicke der Diffusionsschicht in den Vertiefungen vergrößert wird. Die Gleichmäßigkeit der Abscheidung bzw. der Auflösung des Met bei der Elektrolyse befindet sich in direkter Abhängigkeit von dem Wart des Abstandes H zwischen dem Modell 6 und der Elektrode 1, wodurch sich die selektive Auflösung der Dendrite während des Rückstromimpulses erklären läßt.The interruption of the electrolyte delivery during the reverse current pulse contributes to the selective dissolution of the dendrites bi, especially on models with a fine profile image, namely, the micro-geometry is compensated, since this is the thickness of the diffusion layer is enlarged in the depressions. The evenness of the deposition or the Dissolution of the Met in electrolysis is directly dependent on the maintenance of the distance H between the model 6 and the electrode 1, whereby explains the selective dissolution of the dendrites during the reverse current pulse.

Neben der Beseitigung des Dendritwachstums findet ein Ausgleich der Dicke der abgeschiedenen Kupferschicht 7 7 statt. In addition to the elimination of the dendrite growth, there is also a compensation of the Thickness of the deposited copper layer 7 7 instead.

Die Dauer #1 des Hinstromimpulses betrug 60 Sekunden und die Dauer #2 des Rückstromimpulses - 10 Sekunden. Die Abscheidung der Kupferschicht 7 erfolgte in einem stark verwirbelten Elektrolytstrom bei Reynold schen Zahlen Re =50000 und einer Stromdichte an dem Modell von 200 A/dm2. Die Kupferabscheidungsgeschwindigkeit betrug 0,6 mm/h. Die Abscheidung des Kupfers auf dem Modell 6 bei a 1 erfolgte bei einem Abstand = = 10 mm zwischen dem Modell und der Elektrode und bei 2 - bei einem Abstand = 2 mm und Unterbrechung der Elektrolytförderung. The duration # 1 of the outward pulse was 60 seconds and the duration # 2 of the reverse current pulse - 10 seconds. The copper layer 7 was deposited in a strongly swirled electrolyte flow with Reynold's numbers Re = 50000 and a current density on the model of 200 A / dm2. The rate of copper deposition was 0.6 mm / h. The copper was deposited on the model 6 at a 1 at a distance = = 10 mm between the model and the electrode and at 2 - at one Distance = 2 mm and interruption of the electrolyte feed.

Zur Realisierung des Verfahrens zur galvanoplastischen Herstellung von Kupferwerkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung eines Preßwerkzeuges für Elektrorasierergehäuse ist gemäß der Erfindung eine elektrochemische Maschine verwendet, bei welcher der Anodenkopfteil einen Titanhohlkörper 8, in dem die in Form von Kupferhohlröhren 9 ausgeführte Elektrode untergebracht iat, enthält. Der minimale Abatand zwischen den Wänden der Hohlröhren 9 wird gemäß der Ungleichung a # D/2 gewählt, wobei D - der Röhrenaußendurchmesser ist. Der Hchlkörper 8 ist an den Pluspol der Stromquelle (nicht mitgezeichnet) angeschlossen und dient als Stromzuleitung für die Hohlröhren 9. Das Modell 10 ist an den Minuspol der Stromquelle angeschlossen und auf dem Kunststofftisch 11 der elektrochemischen Maschine befestigt. To implement the process for electroforming production of copper tool electrodes for the electrical discharge machining of a press tool for electric shaver housing is an electrochemical one according to the invention Machine used in which the anode head part a titanium hollow body 8, in which the electrode designed in the form of hollow copper tubes 9 is housed. The minimum distance between the walls of the hollow tubes 9 is according to the inequality a # D / 2 is chosen, where D - is the tube outside diameter. The hosiery 8 is connected to the positive pole of the power source (not shown) and serves as a Power supply for the hollow tubes 9. The model 10 is connected to the negative pole of the power source connected and fixed on the plastic table 11 of the electrochemical machine.

Die Hohlröhren erden bis zur Berührung mit der "Arbeitsflache" des Modells gesenkt und in dem Hohlkörper 8 auf beliebige bekannte Art festgemacht. Dann werden die festgemachten Röhren 9 über dem Modell 10 um den Wert des Abstandes H gehoben. Der Abstand 11 ist gemäß der Ungleichung H # 2a gewählt, d.h. er darf nicht kl liner als der Hohlröhrenaußendurchmesser sein.The hollow tubes are grounded until they come into contact with the "work surface" of the Model lowered and fixed in the hollow body 8 in any known manner. Then the fixed tubes 9 are above the model 10 by the value of the distance H raised. The distance 11 is chosen according to the inequality H # 2a, i.e. it is allowed not be smaller than the outer diameter of the hollow tube.

In den Hohlkörper 8 wird Elektrolyt gefördert, der über die Hohl röhren 9 in den ILaum H gelangt und über die Spalten zwischen den Wänden der Hohlröhren und dem Raum 11 am Umfang der "Arbeitsfläche" des Modell 10 abgeleitet wird; hierbei findet eine Abscheidung des Kupfers auf dem Modell 10 statt. In the hollow body 8 electrolyte is conveyed, which over the hollow tubes 9 enters the space H and through the gaps between the walls of the hollow tubes and the space 11 at the periphery of the "work surface" of the model 10 is derived; here the copper is deposited on the model 10.

Die elektrolytische Abscheidung des Kupfers auf dem Modell 10 erfolgt in einem stark verwirbelten Elektrolytstrom bei Reynold sohen Zahlen von ca 1,0.104 bis oa 6.104, bei Stromdichten an dem Modell von. ca 50 bis ca 350 A/dm2 und einem Abstand H zwischen dem Modell und der Elektrode von ca 10 bis ca 100 ma.The electrolytic deposition of the copper on the model 10 takes place in a strongly turbulent electrolyte flow with Reynold sohen numbers of about 1.0.104 up to 6.104 above, with current densities on the model of. approx. 50 to approx. 350 A / dm2 and one Distance H between the model and the electrode of approx. 10 to approx. 100 ma.

In dem angeführten Beispiel wirkt die aus Hohlrohren bestehende Anode als Ganzanode mit teilweise profilierter Arbeitsfläche, was die Gewinnung einer gleichmäßigeren Stärke des elektrischen Feldes an der Oberfläche des Modells 10, die Beseitigung von Dendriten und die Erhöhung der Gleiohmäßigkeit der Dicke der abgeschiedenen Schicht gewährleistet. Die Förderung des Elektrolyten über die Hohlröhren 9 irnd die Ableitung desselben über die Spalte zwischen diesen gestattet die eseitigung von Stau@@gszonen an den Ecken des Modells und die Gewinnung einer gleichmäßigen Verwirbelung des Elektrolyten längs der Oberfläche des Modells 10. Die Zahl der Hohlröhren 9 wählt man maximal in dem vorgegebenen Grundriß des Modells und ordnet diese derart an, daß die Achsen jeder drei benachbarten Röhren (Fig. 4) in der Projektion auf die zu diesen Achsen senkrechte Ebene Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks bilden. In the example given, the anode consisting of hollow tubes works as a whole anode with a partially profiled work surface, which means the extraction of a more uniform strength of the electric field on the surface of the model 10, the elimination of dendrites and the increase in the uniformity of the thickness of the deposited layer guaranteed. The conveyance of the electrolyte through the hollow tubes 9 and its derivation via the gaps between them allows its elimination of congestion zones at the corners of the model and obtaining a uniform Vortex of the electrolyte along the surface of the model 10. The number of Hollow tubes 9 are selected at most in the given outline of the model and arranged these in such a way that the axes of every three adjacent tubes (Fig. 4) in the projection on the plane perpendicular to these axes, points of an equilateral triangle form.

Bei der Herstellung von Werkzeugelektroden für die Elektroerosive Bearbeitung eines Preßwerkzeuges für ein Elektrode rasierergehäuse wurde eine Elektrode, die aus in einem Abstand von 3 mm voneinander angeordneten Kupferröhren 6x1 mm besteht, verwendet. Die "Arbeitsfläche" des Modells beträgt 1 dm2, die Fläche seiner Projektion auf die zur Modellachse senkrechte Ebene beträgt 0,3 dm2, der Formschwierigkeitsfak tor, ausgedrückt durch die Beziehung der Tiefe zur Breite, beträgt 1-1,5, der minimale Krümmungshalbmesser der Oberfläche beträgt 3 mm. Die Abscheidungszeit einer Kupfer schicht von 1 bis 3 mm beträgt 16 Stunden bei einer Stromdichte an dem Modell von 50 A/dm2, bei Reynold schen Zahlen des Elektrolytstromes Re =5.104 und bei einem Abstand H zwischen dem Modell und der Elektrode von 10 mm. In the manufacture of tool electrodes for electrical discharge machining Machining of a pressing tool for an electrode razor housing was an electrode, which consists of 6x1 mm copper tubes arranged at a distance of 3 mm from each other, used. The "working area" of the model is 1 dm2, the area of its projection on the plane perpendicular to the model axis is 0.3 dm2, the form difficulty factor tor, expressed by the relationship of depth to width, is 1-1.5, the minimum The radius of curvature of the surface is 3 mm. The deposition time of a copper layer from 1 to 3 mm is 16 hours at a current density on the model of 50 A / dm2, with Reynolds numbers of the electrolyte current Re = 5.104 and with one Distance H between the model and the electrode of 10 mm.

Claims

METHOD FOR GALVANOPLASTIC PRODUCTION OF SHAPING METAL TOOLS PATENT CLAIMS 1, Process for the electroforming production of shape-forming metal tools, soft consists in that one - the electrolyte flow in the gap between the model and the electrode promotes; - then the model and the electrode to a power source lays, whereby a deposition of the metal takes place on the model, d a d ii r c h It is not noted that the metal is deposited in a highly turbulent environment Electrolyte current with Reynolds numbers of approx. 1.0.104, with current densities at that Model from approx. 50 to approx. 350 A / dm2 and a distance (H) between the model (6) and the electrode (1) carries out from approx. 10 to approx. 100 mm.

2. A method for electroforming production according to claim 1, characterized that you can get the distance between the model (6) and the electrode de (1) from approx. 3 to approx. 10 times when the positive pole is applied the power source to the model (6) and the negative pole of the same to the electrode 1 reduced.

3. A method for electroforming production according to claim 2, it is noted that the electrolyte delivery is reduced when the electrolyte is reduced the distance (H) between the model (6) and the electrode (1) interrupts.

4. A method for electroforming production according to claims 1 to 3, separately or in connection, d u r c h. g e k e n n n z e i c It does not mean that an electrode in the form of hollow tubes (9) is used, a minimal one Distance (a) between the walls of the hollow tubes according to the inequality a # D / 2, where a is the minimum distance between the walls of the hollow tubes and D is the tube outside diameter mean, selects, then the hollow tubes up to contact with the work surface of the Modelis (6) lowers and fixes the moored tubes (9) by the amount of Distance (E) between the model (6) and the electrode (1), which is determined according to the inequality Find H # 2a, where a is the minimum distance between the walls of the hollow tubes and H mean the distance between the model and the electrode, lifts, the electrolyte flow through the hollow tubes (9) and through the gaps between the hollow tubes (9) and through the gap (H) on the circumference of the working surface of the model (6).

5. Deforming for electroforming production according to claim 4, d a d u r o h g e k e n n n z e i c h n e t, that you get the number of Hollow tubes (9) in the given plan of the model (6) maximally selects.

6. A method for electroforming production according to claim 5, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the hollow tubes (9) are arranged in such a way that that the axes of each of the three closest tubes (9) in the projection towards the planes perpendicular to these axes form apexes of an equilateral triangle.