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Verfahren zum Herstellen von Formzylindern Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Herstellen der in Tiefdruckmaschinen verwendeten Formzylinder,
die aus einem zylindrischen, eisernen Tr%t'körper mit einer Metallauflage, Kupfer
oder Kupferlegierungen, bestehen.
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Bekanntlich müssen an die Beschaffenheit der Metallauflage bei Tiefdruckfo-rmzylindern
besonders große Anforderungen gestellt werden, und zwar darf die Metallauflage keine
ungleichmäßig harten Stellen aufweisen und muß unbedingt fest mit ihrem Tragkörper
verbunden sowie porenfrei sein.
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Eine diesen Bedingungen in jeder Hinsicht genügende Metallauflage
für Formzylinder wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß die Metallauflage
auf den insbesondere aus Stahl bestehenden zylindrischen Tragkörper bei einer Temperatur
aufgegossen wird, die höher ist als die Schmelztemperatur der Metallauflage.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Verbinden eines eisernen Grundkörpers,
Lagerschale, mit einer Metallauflage, Rotgußauflage, bekannt, bei dem die Lagerschale
auf Weißglut erhitzt und hierauf die Metallegierung in überhitztem Zustand auf die
Lagerschale aufgegossen wird. Dieses Verfahren führt jedoch bei den so hergestellten
Lagerschalen leicht zu Fehl-Büssen, wahrscheinlich deshalb, weil die aufzugießende
Metallauflage verhältnismäßig dick ist, so daß in ihr sich, vielfach Poren und größere
Hohlräume zeigen. Diesen für einen Tiefdruckformzylinder nicht tragbaren Nachteil
weisen aber die Formzylinder nicht auf, bei denen auf einen eisernen oder stählernen
zylindrischen Tragkörper die Metallauflage in überhitztem Zustande aufgegossen wird.
Die wesentlich geringere Dicke des Metallmantels eines Tiefdruckformzylinders gegenüber
der größeren Dicke der Metallauflage bei eisernen Lagerschalen dürfte die Ursache
sein, daß der Metallmantel des Tiefdruckformzylinders porenfrei und auch gleichmäßig
hart ist, was eine Grundbedingung für das Gravieren oder Ätzen eines Tiefdruckformzylinders
ist.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert. Auf der Zeichnung
stellen dar: Fig. i einen Längsschnitt durch einen Formzylinder, Fig. z eine Endansicht,
Fig.3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform und Fig. 4 einen Schnitt
nach der Linie 4-q. der Fig. 3.
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Gemäß Fig. i ist ein Tragzylinder g vorgesehen, der am Umfang mit
einer Kupferschieht
oder Schicht aus anderem geeigneten Metall
iz versehen ist. Diese Schicht fi ist durch autogene Schweißung aufgebracht u#4,J
besteht daher mit dem Zylinder g gewisstr-@ maßen aus einem Stück. Die Sch,weißna
W mit 12 bezeichnet. Um ein gutes Schwere zwischen Kupfer und ähnlichen Metallen
einerseits und denn Stahl oder ähnlichen Metallen andererseits zu erzielen, muß
das Kupfer vorher beträchtlich oberhalb seines Schmelzpunktes erhitzt werden; es
sollte auf die Schweiß- oder Schmelztemperatur des Eisens gebracht sein. Dadurch
wird eine Verbindung hergestellt, die ebenso stark ist, als wenn man Eisenstücke
oder Stahlstücke, nachdem sie geschmolzen sind, durch Schweißen miteinander vereinigt.
Die Schicht i i behält ihre ursprünglichen Eigenschaften, Änderungen treten nur
insofern ein, als die Schweißnaht oder Schweißschicht 12 in Betracht kommt.
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Zum Aufbringen der Schicht i i werden die Enden des Zylinders g; wie
das an dem Ende 14 ersichtlich ist; abgedeckt. Dadurch; daß der Zylinder 9 an seiner
gesamten Oberfläche mit der Schicht ii bedeckt ist, ist er gegen den Angriff der
Säure beim Ätzen geschützt. Ferner sind die Enden des Zylinders 9 gegen Rosten und
gegen Angriffe der Druckfarbe geschützt, die beim Drucken verwendet werden.
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Zum Einbringen des Formzylinders -in die Rotationsdruckmaschine ist
er durch Schmieden oder maschinelles Bearbeiten oder eine Vereinigung dieser Bearbeitungsarten
so ausgestaltet, daß er auf eine Welle 15 paßt, die in die Druckmaschine eingebracht
werden kann. Die Welle 15 ist mit einer Längsnut 16 an ihrem einen Ende versehen,
die zur Aufnahme der Feder 17 dient; die aus dem Stoffe des Zylinders 9 besteht.
Die Enden i8 des Zylinders 9 verlaufen konisch nach außen; es sind entsprechend
ausgebildete Ringkonusse 19 vorgesehen, die auf der Welle 15 verschiebbar
sind. Einer dieser Konusse ist durch eine auswechselbare Scheibe 2ö abgestützt,
die in einer Nut der Welle 15 sich befindet. Der andere Konusring i9 liegt an einem
Ringe 21 -an. Eine auf dem Ringe 21 sitzende Mutter a2 liegt gegen eine auswechselbare
Scheibe 2o an. Es bedarf aber keiner Erwähnung, daß auch jede andere Befestigungsweise
des Zylinders g auf der Welle. 15 verwendet werden kann.
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Das Aufbringen der Schicht i i auf den Zylinder 9 durch autogene Schweißung
kann in folgender Weise geschehen. Die Schicht i i wird auf den Tragzylinder 9 aufgegossen
werden, wobei zwischen dem.Zylinder 9 und der Schicht i i ein Schmelzen an den Berührungsstellen
erfolgt. Das aufzugießende Kupfer soll eine Temperatur haben, die beträchtlich über
dem Schmelzpunkt des Kupfers liegt. Zweckmäßigerweise wird zunächst ein dünner Metallfilm
auf den Tragzylinder g aufgebracht "d dann wird auf diesen Film die Hülle @.ätgegossen.
Hierdurch wird es ermöglicht, dB man die Hülle bei der richtigen Gießtemperatur
des Kupfers oder des betreffenden Metalles, aus dem die Schicht i i besteht, aufbringen
kann. Die Außenschicht wird sich mit dem aus gleichem Metall bestehenden Film einheitlich
verbinden, so daß der Tragzylinder, der aufgeschweißte Film und die aufgegossene
Außenschicht ein einziges Stück bilden.
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Beim Aufbringen der Schicht i i, wobei der Zylinder g aus Eisen oder
Stahl bzw. einem Eisen oder Stahlrohr besteht, wird zunächst dessen Außenfläche,
beispielsweise durch ein Sandstrahlgebläse, von Walzsinter und Oxyden befreit. Der
Zylinder 9 kann dann, wenn das notwendig erscheint, auch noch durch Eintauchen in
eine Säure, vorzugsweise Salzsäure oder Flußsäure, gereinigt werden, weil diese
Säuren einen Schutzüberzug von Chloriden oder Fluoridenbilden. Es können auch solche
mechanischen und chemischen Reinigungsarten in geeigneter Weise miteinander vereinigt
werden. Die durch die Säure erzielte Schutzschicht verflüchtigt sich sofort, wenn
das geschmolzene Metall auf den Zylinder g aufgebracht wird; es entsteht eine reine
Metallfläche, die das Verschweißen des Zylinders 9 mit der Hülle i i begünstigt.
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Nach erfolgter Reinigung wird der Zylinder 9 zweckmäßig bis zum Schmelzpunkt
seines Metalles erhitzt. Das aufzubringende Kupfer oder die Kupferlegierung oder
ein-anderes Metall soll zweckmäßigerweise auch auf den Schmelzpunkt des Zylinders
9 erhitzt und auf dieser Temperatur während des Aufbringens erhalten werden, also
eine Temperatur haben, die höher ist als seine Schmelztemperatur. Das Erhitzen des
Zylinders 9 erfolgt, um -zu verhindern, daß dein hecherliitzten Überzugsmetäll Hitze
entzögen wird.
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Der heiße Zylinder 9 wird dann in einer Gießform zentrisch befestigt;
in die das hocherhitzte Überzugsmetall gegossen wird. Hierbei wird die Gießform
zweckmäßig auf die gleiche Temperatur wie das geschmolzene Überzugsmetall erhitzt.
Das Einführen des Überzugsnietalles erfolgt im Vakuum, uni Oxydation, Gaseinschlüsse
und ändere schädliche Einschlüsse auszuschließen.
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Nachdem der Zylinder g erhitzt und bevor das hocherhitzte Überzugsmetall
eingegossen ist, kann eine neutrale Atmosphäre in der Gießform hergestellt werden,
um Oxydationen während des Gießvorganges zu verhindern; dabei kann die Vorrichtung,
die dazu dient, das Vakuum zu erzeugen, auch dazu verwendet
werden,
das neutrale Gas einzuführen. Wenn das neutrale Gas durch ein Vakuum ersetzt wird,
muß natürlich die Zufuhir des neutralen Gases abgeschaltet werden. Es kann aber
auch das Gießen in einer neutralen Atmosphäre erfolgen, ohne daß ein Vakuum angewendet
wird. Es kann andererseits jedes andere Mittel beim Gießen ausgenutzt werden, die
Oxydation zu verhindern. Zweckmäßigerweise werden die Gießform und der Zylinder
g zusammen erhitzt.
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Wie vorher ausgeführt worden ist, wird zweckmäßigerweise zunächst
ein Film des Überzugsmetalles aufgebracht und dann wird auf diesen Film die dickere
Schicht des über seine Schmelztemperatur erhitzten Überzugsnietalles aufgegossen.
Beim Aufbringen des Llberzugsmetallfilms wird der Zylinder g zunächst erhitzt, und
zwar zweckmäßig unter Abschluß von der Atmosphäre und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme
eines neutralen Gases; dann wird der erhitzte Zylinder g in Berührung mit einem
Bade des hocherhitzten Überzugsmetalles gebracht, in dem der Zylinder g eine kurze
Zeit verbleibt. Der aus dem Bade herausgehobene Zylinder g ist dann mit einem dünnen
Film des Überzugsmetalles bedeckt, das mit dem Zylinder vollkommen vereinigt ist.
Dann wird der mit dem Film überzogene Tragzylinder in einer Gießform zentrisch befestigt,
wobei der Tragzylinder und die Gießform zweckmäßigerweise ungefähr auf den Schmelzpunkt
des Überzugsmetalles erhitzt sind. Zwischen dem Eintauchvorgang und dem Aufgießen
des Überzugsmetalles wird der filmüberzogene Zylinder zweckmäßig in einer neutralen
Gasatmosphäre erhalten. Das kann dadurch geschehen, daß man die Form mit neutralem
Gas füllt und den Zylinder unmittelbar, nachdem er getaucht ist, in die Form einbringt.
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Nach Aufschweißen des Kupferfilms wird dann die Überzugshülle, bestehend
aus Kupfer, Messing, Bronze, Zink o. dgl., bei einer Temperatur aufgegossen, die
höher ist als die Schmelztemperatur der Überzugshülle, wobei sich diese Metalle
einheitlich mit dem Kupferfile des Tragzylinders g verbinden. Das Aufbringen der
Kupferlegierung kann auch unmittelbar auf den Tragzylinder 9 aufgegossen
werden, wenn dessen Oberfläche zunächst mit Dämpfen von Zinn, Zink oder ähnlichen
Metallen behandelt ist, welche einen niedrigen Schmelzpunkt haben und sich leicht
mit Eisen oder Stahl legieren.
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Diese Behandlung mit Dämpfen leicht schmelzbarer Metalle bildet nur
eine dünne Überzugsschicht; aber die Dämpfe verbinden sich mit dem Metall des Tragzylinders
g an der Oberfläche in genügender Weise, um eine oberflächliche Legierung zu bilden,
und sie erhitzen die Oberfläche des Zylinders g auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur.
Die Metalldämpfe verhindern auch die Oxydation des Tragzylinders g.
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In den Fig. 3 und q. ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Der wesentliche Unterschied gegenüber der ersterwähnten Ausführungsform
besteht darin, daß die Wandstärke des Tragzylinders g überall die gleiche ist, d.
h. also, daß der Zylinder g hier mit einer im wesentlichen gleichen Wandstärke auf
der ganzen Länge versehen ist.
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Am Ende ist der Tragzylinder g mit konischen Endteilen 18 versehen,
die am Ende in der Wandstärke etwas kleiner werden und die sich an die mit
23 bezeichneten Teile des Tragzylinders anschließen.
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Die Feder 17, die in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform
nach Fig. r in eine Nut der Welle eingreift, besteht aus dem gleichen Stoffe wie
der Zylinder g; sie ist vorgesehen an der Stelle, wo der Durchmesser des Tragzylinders
durch die verengten Teile 23 verringert ist. Der Tragzylinder g besteht zweckmäßig
aus einem entsprechend geformten Stahlrohr.