DE3624695A1 - Anordnung zur elektrolytischen behandlung profilierter werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrolytischen Behandlung profilierter Werkstücke.

Unter elektrolytischer Behandlung versteht man die Erzeugung galvanischer Schichten, elektrolytisches Polieren, Passivierung u. ggf. elektrolytische Ablösung bereits hergestellter Schichten.

Die Technologie der elektrolytischen Behandlungen geht auf mehrere Jahrzehnte zurück, und die im allgemeinen eingesetzten Elektrolysieranordnungen weisen folgende Hauptteile auf: ein Elektrolysiergefäß oder -tank entsprechender Abmessungen, das in den Elektrolyten getauchte Werkstück, eine Gleichstromquelle, die mit einem Pol unmittelbar oder über eine Halterung an das Werkstück angeschlossen ist, und eine Elektrode, die mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden ist. Über die hier erwähnten Hauptteile hinaus werden verbreitet Temperaturregelungen zum Konstanthalten der Badtemperatur, Strom- und/oder Spannungsstabilisatoren und -regelungen zur Einstellung und/oder zum Konstanthalten des elektrolytischen Strom- oder Spannungswertes, sowie Absaugvorrichtungen zur Ableitung der während der Elektrolyse entstehenden Gase und Dämpfe verwendet.

Unter profilierten Gegenständen versteht man solche Werkstücke, die als zu behandelnde Oberfläche eine unebene, abgesetzte bzw. gestufte Ausbildung haben, wobei die Größe und/oder die Richtung der zwischen der Elektrode und dem Werkstück zustandekommenden elektrischen Feldstärke an unterschiedlichen Stellen der Oberfläche unterschiedliche Werte aufweisen. Grundsätzlich können als derartige profilierte Werkstücke die unterschiedlichen Teile der Metallbrilleneinfassungen, wie Nasenstütze, Brillenbügelscharnier und die Brilleneinfassungen selbst angesehen werden. Bei der elektrolytischen Behandlung von profilierten Werkstücken ergeben sich Schwierigkeiten daraus, daß an schwer zugänglichen Stellen, z. B. wo infolge der Abschirmwirkung der Ränder der sich ausbildenden Hohlräume ein Feldstärkeminimum zustande kommt, nur eine recht niedrige Überzugsgeschwindigkeit erreicht werden kann, und die erforderliche Überzugsschichtdicke kann nur so sichergestellt werden, daß an den übrigen Oberflächenstellen die Schichtdicke wesentlich größer wird als erforderlich. Dieser Umstand erhöht den Zeit- und Energieaufwand für die Galvanisierung und führt zur Materialvergeudung.

Diese Nachteile treten nicht nur bei der elektrolytischen Beschichtung sondern auch beim elektrolytischen Polieren auf. Die Helligkeit der bei der Brillenherstellung eingestzten Werkzeuge soll einen vorbestimmten hohen Wert erreichen, der am zweckmäßigsten durch elektrolytisches Polieren zu erhalten ist. An den Kanten, Ecken und längs der Hohlräume ist das Polieren praktisch unmöglich. Das elektrolytische Polieren schwer zugänglicher Stellen ist mit den bekannten Einrichtungen wegen der nicht zufriedenstellenden Tiefbestreuung recht schwierig und wesentlich größere Zeitwerte sind bei der Behandlung notwendig.

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, mit der die elektrolytische Behandlung profilierter Werkstücke gleichmäßig und ohne besondere herstellungstechnische Schwierigkeiten oder zusätzlichen Aufwand gelöst werden kann.

Es ist bekannt, daß die Herstellung von komplizierten profilierten Werkstücken, insbesondere Werkzeugen, oft durch Funkenerosion erfolgt. Für diesen Vorgang wird eine Funkenelektrode verwendet, deren Form die des Werkstückes ergänzt (Negativform), und deren Abmessungen der Funkenstrecke entsprechend kleiner sind als die des herzustellenden Werkzeuges. Als Material für die Elektrode wird am meisten Kupfer oder eine Kupferlegierung eingesetzt und die Elektrode wird nach der Werkstückfertigung beseitigt bzw. nach Erreichen eines bestimmten Erosionsgrades als Ausschuß behandelt oder eingeschmolzen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dann, wenn diese sonst wertlose Funkenelektrode während der elektrolytischen Behandlung als die im Bad eingetauchte Elektrode verwendet wird und nahe des komplementär zu ihr ausgebildeten (durch sie hergestellten) Gegenstandes untergebracht wird, man zwischen diesem Gegenstand und der Elektrode eine gleichmäßige Feldstärke erhält, wodurch der elektrolytische Vorgang längs der gesamten Oberfläche des Gegenstandes gleichmäßig wird.

Zwischen dem profilierten Gegenstand und der gleichförmigen Elektrode ist vorzugsweise eine Abstand kleiner als 1 mm (vorteilhaft 0,1 mm) einzuhalten und es wirkt sich ebenfalls vorteilhaft aus, wenn in diesem derart ausgebildeten Raum der Elektrolyt mit einer Umwälzpumpe intensiv im Umlauf gehalten wird. Hierzu kommt noch eine Filterung. Das Umwälzen trägt zur Ionenwanderung bei, verhindert schädliche Ablagerungen, kühlt die Flüssigkeit ab und ermöglicht eine gut ausgeglichene Elektrolyse.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird also die sonst nicht vollständig ausgenutzte, ausschußbildende Funkenerosionselektrode ein wesentlicher Teil der Fertigung, und durch ihre Benützung werden Qualität und Wirksamkeit der elektrolytischen Behandlung gleichermaßen erhöht.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einem Beispiel anhand der beiliegenden Zeichnung eingehend erörtert. Die Zeichnung zeigt das Prinzipschema der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die in der Zeichnung gezeigte Anordnung weist einen Tank 1, ein in diesem vorgesehenes elektrolytisches Bad 2, eine über diesem Bad angeordnete Elektrode 4, eine am Werkstück 3 und an der Elektrode 4 angeschlossene Stromquelle 5, eine Elektrolytumwälzpumpe 6 und eine Elektrodenstellvorrichtung 7 auf.

Auf der oberen Oberfläche des Werkstückes 3 ist eine erste Vertiefung 8 größeren Ausmaßes und eine darin einmündende Sackbohrung 9 ausgebildet. Die Aufgabe ist nun die gleichmäßige elektrolytische Behandlung dieser profilierten Oberfläche. Das Werkstück 3 (oder dessen Werkzeug) wurde durch Funkenerosion gefertigt. Die zur Funkenerosion eingesetzte Elektrode ist dieselbe, die zur Elektrolyse verwendet wird (Elektrode 4). Die Elektrodenstellvorrichtung 7 sorgt dafür, daß sich zwischen der Elektrode 4 und der zu behandelnden Oberfläche des Werkstückes 3 ein gleichmäßiger Abstand ausbildet. Während der elektrolytischen Behandlung wird zwischen dem Werkstück 3 und der Elektrode 4 mit Hilfe der Stromquelle 5 eine zur Elektrolyse notwendige Stromdichte sichergestellt, und inzwischen wird der Elektrolyt intensiv im Umlauf gehalten. Die Wirkung der elektrolytischen Behandlung zeigt sich gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Werkstückes 3, an den früher nicht oder nur sehr schwierig zu behandelnden Teilen; z. B. bildet sich auf der Oberfläche des Sackloches 9 eine Schicht entsprechender Qualität aus, die Helligkeit während des Polierens erreicht den gewünschten Wert, eine optimale Materialausnutzung wird erreicht und der Zeitaufwand der Elektrolyse wird wesentlich geringer. Dies ist damit zu begründen, daß sich die Tiefbestreuung der elektrolytischen Behandlung dank der erfindungsgemäßen Anordnung wesentlich verbessert.

Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Anordnung zum Polieren eines Werkzeuges eingesetzt werden. Ist das Werkstück 3 ein zur Brillenfertigung zu verwendendes und aus Werkzeugstahl mit Hilfe der Elektrode 4 durch Funkenerosion gefertigtes Werkzeug, so kann dessen Polierung mit der in der Zeichnung gezeigten Anordnung gelöst werden. Als ein Beispiel wird das im ungarischen Patent 1 78 066 angegebene Verfahren zum elektrolytischen Polieren erwähnt, das im vorliegenden Falle vorteilhaft eingesetzt werden kann. Zwischen der Elektrode 4 und dem Werkstück wird ein Abstand von 0,1 mm oder noch kleiner mit der Elektrodenstellvorrichtung 7 eingestellt und mit der Umwälzpumpe 6 wird der in diesem Raum vorhandene Elektrolyt jede Minute etwa zehnmal vollkommen umgewälzt. Durch Filterung werden die sich während des elektrolytischen Vorganges abtrennenden Teilchen abgeführt, so daß auch trotz des geringen Abstands kein Kurzschluß zwischen dem Werkstück und der Elektrode zustande kommen kann. Typisch beträgt die Stromdichte 2,5 bis 10 A/dm². Das elektrolytische Polieren ermöglicht, eine gleichmäßige Helligkeit auf der gesamten Oberfläche des Werkstückes 3 zu erhalten, ohne jeden nachträglichen Eingriff.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung begrenzt sich auf keinen konkreten Typ der elektrolytischen Behandlung und sie kann für alle bis jetzt bekannten elektrolytischen Behandlungen von profilierten Werkstücken vorteilhaft verwendet werden.

Claims (3)

1. Anordnung zur elektrolytischen Behandlung profilierter Werkstücke, mit einem Tank, einem in diesem Tank vorgesehenen elektrolytischen Bad, einem in das Bad eingetauchten Werkstück, einer ebenfalls in das Bad eingetauchten Elektrode und einer am Werkstück und an der Elektrode angeschlossenen Stromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine zur Fertigung des Werkstückes (3) oder dessen Werkzeuges eingesetzte Funkenerosionselektrode (4) mit einer Form negativer Äquivalente der Form des Werkstückes (3) ist, und daß zwischen der Elektrode (4) und dem Werkstück (3) ein gleichmäßiger Abstand vorhanden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) mit einer für den gleichmäßigen Abstand sorgenden Elektrodenstellvorrichtung (7) verbunden ist und der Abstand kleiner ist als 1 mm.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrolytumwälzpumpe (6) und ein im Umwälzkreis angeordnetes Filter vorhanden sind.