DE806038C

DE806038C - Process for the production of press and injection molds for metals and plastic materials

Info

Publication number: DE806038C
Application number: DEP1088A
Authority: DE
Inventors: Alexander Otto Frankenthal
Original assignee: London and Scandinavian Metallurgical Co Ltd
Current assignee: London and Scandinavian Metallurgical Co Ltd
Priority date: 1941-06-10
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1951-06-11

Description

Verfahren zur Herstellung von Preß- und Spritzgußformen für Metalle und plastische Stoffe Man hat auf verschiedene Weise versucht, Preß-oder Spritzgußformen auf galvanoplastischem Wege herzustellen, statt sie nach dem früher ausschließlich verwendeten Verfahren aus einem vollen Stahlblock herauszuarbeiten, da dies langwierig und schwierig ist und daher hochwertige Arbeitskräfte erfordert. Durch elektrolytischen Niederschlag einer Metallschicht auf einer Matrize oder einem Musterstück läßt sich ein genaues Negativ der Form dieses Musters anfertigen. Da sich aber der galvanische Niederschlag selbst in befriedigender Weise nur in Gestalt einer verhältnismäßig dünnen Schale anfertigen läßt, ergibt sich die weitere Aufgabe, für diese Schale eine rückwärtige Verstärkung zu schaffen, die den mechanischen Ansprüchen entspricht, die an eine Preß- oder Spritzgußform für Metall oder verformbare Stoffe, wie Kunstharze, Gummi, Leder, Filz u. dgl., zu stellen sind. Zur Lösung dieser Aufgabe hat man unter anderem vorgeschlagen, die elektrolytisch gewonnene dünne Schale rückseitig durch ein Metall mit hohem Schmelzpunkt zu versteifen. Insbesondere ist es bekannt, zu diesem Zweck auf die Rückseite der elektrolytisch gewonnenen Schale Metall in solcher Menge aufzuspritzen, daß sich die gewünschte Dicke ergibt, oder auch geschmolzenes Metall unmittelbar auf die Rückseite der Schale in einem Gießvorgang aufzubringen. Weiter ist vorgeschlagen worden, die z. B. aus Nickel bestehende Schale herzustellen, nachdem das Musterstück zunächst sehr dünn verkupfert worden ist. Die Kupferschicht ist so dünn, daß sie an der fertigen Form unbeachtet bleiben kann. Sie soll nur die Aufbringung des Nickels erleichtern, aus welchem die eigentliche Schicht oder Schale besteht. Beide Lagen werden dabei elektrolytisch oder im Spritzverfahren aufgebracht; dann wird die Nickelschale rückwärtig durkli Aufguß eines Metalls, z. B. Eisen oder Stahl, versteift.Process for the production of press and injection molds for metals and plastic materials Various attempts have been made, compression or injection molding to be produced by electroforming, instead of exclusively according to the former The method used to carve out a full block of steel, as this is tedious and is difficult and therefore requires high quality labor. By electrolytic A metal layer can be deposited on a die or a sample make an exact negative of the shape of this pattern. But since the galvanic Precipitation itself in a satisfactory manner only in the form of a proportionate one If you can make a thin bowl, the further task arises for this bowl to create a rear reinforcement that meets the mechanical requirements, which are attached to a press or injection mold for metal or deformable materials such as synthetic resins, Rubber, leather, felt and the like are to be provided. To solve this problem one has under Others suggested that the electrolytically obtained thin shell through the back to stiffen a high melting point metal. In particular, it is known to for this purpose on the back of the electrolytically obtained shell metal in such To spray amount that results in the desired thickness, or even melted To apply metal directly to the back of the shell in one casting process. It has also been proposed that z. B. to produce a shell made of nickel, after the sample has first been very thinly copper-plated. The copper layer is so thin that it can be ignored in the finished shape. She should only facilitate the application of the nickel from which the actual layer or shell. Both layers are electrolytically or sprayed applied; then the back of the nickel shell is made by pouring a metal, z. B. iron or steel, stiffened.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die die eigentliche Arbeitsfläche bildende elektrolytisch erzeugte Schale zunächst rückwärtig durch eine nach dem Metallspritzverfahren aufgebrachte Schicht aus einem Metall von hohem Schmelzpunkt verstärkt, und danach wird darüber hinaus ein Metall von hohem Schmelzpunkt auf die Rückseite aufm gegossen. Die Verstärkung im Spritzverfahren läßt sich ohne die Gefahr durchführen, daß dabei die elektrolytische Schale schmilzt ;oder beschädigt wird, während die zusätzliche Versteifung im Gießverfahren einen festeren und steiferen Formkörper ergibt, als es sich erreichen ließe, wenn man die Form in ihrer ganzen Stärke ausschließlich durch das Spritzverfahren erzeugen würile.According to the present invention, this becomes the actual work surface forming electrolytically generated shell initially backwards by one after Metal spray applied layer of a metal with a high melting point is strengthened, and thereafter a metal of high melting point is also added poured on the back. The reinforcement in the spraying process can be without the Risk that the electrolytic shell will melt or be damaged in the process becomes, while the additional stiffening in the casting process creates a stronger and more rigid Shaped body results than it could be achieved if one took the form in its entirety Würile produce starch exclusively through the spraying process.

Das Musterstück, das ein Negativ der zu erzeugenden Form darstellt, wird in bekannter Weise aus irgendeinem leicht zu bearbeitenden Werkstoff gefertigt, z. B. aus plastischen Stoffen, Gips oder Holz. Die Oberfläche dieses Musterstücks wird dann in üblicher Weise irgendwie leitend gemacht.The sample, which is a negative of the shape to be created, is made in a known manner from any easily machinable material, z. B. made of plastic, plaster or wood. The surface of this sample is then somehow made conductive in the usual way.

Dann wird das in dieser Weise oder sonst irgendwie hergestellte Musterstück erfindungsgernäß plattiert, also als Kathode in ein Elektrolytbad eingebracht, so daß sich auf dem Musterstück elektrolytisch eine Metallschicht niederschlägt, welche eine Schale der gewünschten Form darstellt. Zweckmäßig verwendet man hierfür Metalle mit verhältnismäßig hohem Schmelzpunkt und mög-, lichst großer Härte, wie Nickel oder eine Nickellegierung. Diese Schale wird darin rückseitig durch ein hartes Metall von hohem Schmelzpunkt, z. B. durch Stahl, im Spritzverfahren verstärkt, und die aufgespritzte Verstärkung wird dann mit einem dem der weiteren Verstärkung dienenden Werkstoff vollständig ausgefüllt. Auf diese Weise schafft die Erfindung eine Form, deren Vorderfläche elektrolytisch hergestellt ist und deren Rückseite durch einen dicken Metallkörper versteift ist. Im Bedarfsfall läßt sich die Vorderseite, die z. B. aus Nickel bestehen kann, auf elektrolytischem Wege polieren und verchromen.Then the sample piece produced in this way or in some other way Plated according to the invention, so placed as a cathode in an electrolyte bath, see above that a metal layer is deposited electrolytically on the sample, which represents a shell of the desired shape. Metals are expediently used for this with a relatively high melting point and the greatest possible hardness, such as nickel or a nickel alloy. This shell is backed by a hard metal of high melting point, e.g. B. reinforced by steel, sprayed, and the Sprayed reinforcement is then used for further reinforcement Material completely filled out. In this way the invention creates a form the front surface of which is produced electrolytically and the rear surface by a thick metal body is stiffened. If necessary, the front, the z. B. can consist of nickel, polish electrolytically and chrome-plating.

Bei der praktischen Anwendung der Erfindung verwendet man zur Herstellung des Musterstücks am besten einen plastischen Stoff, wie ein Phenol-Formaldehyd-Kunstharz, das z. B. auf dem Markt unter dem Warenzeichen Bakelit erhältlich ist, oder man verwendet Acetatcellulose hierfür. Dieser Stoff läßt sich leicht bearbeiten, und im Bedarfsfall kann man das Musterstück aus einzelnen Teilen aufbauen, die getrennt gefertigt und dann dadurch vereinigt werden, daß man ihre Päßflächen mit Aceton aufweicht und zusammenklebt. Wird dann das ganze Musterstück mit Aceton überzogen, so erhält es eine Hochglanzpolitur, die sich später auf die elektrolytisch erzeugte Schale überträgt. Soll das fertige Erzeugnis Löcher aufweisen, die sich durch vorstehende Zapfen der Form bilden lassen, so setzt man an den entsprechenden Stellen in das Musterstück Stahlstifte ein, indem man sie ebenso tief eingebettet, wie sie spät& aus der Fläche der fertigen Preßforrn vorspringen sollen. Diese Stifte werden so lang bemessen, daß sie mindestens mit einem Drittel ihrer Länge aus dem Musterstück hervorragen.In the practice of the invention, it is best to use a plastic material such as a phenol-formaldehyde resin, e.g. B. is available on the market under the trademark Bakelite, or acetate cellulose is used for this. This fabric is easy to work with, and if necessary, you can build the sample piece from individual parts that are manufactured separately and then united by softening their mating surfaces with acetone and gluing them together. If the entire sample is then coated with acetone, it is given a high-gloss polish that is later transferred to the electrolytically generated shell. If the finished product is to have holes that can be formed by protruding pegs of the mold, then steel pins are inserted into the sample piece at the appropriate points by embedding them as deeply as they are to protrude from the surface of the finished press mold. These pins are dimensioned so long that they protrude from the sample piece by at least a third of their length.

Das Musterstück wird dann entfettet, z. B. durch Abpinseln mit feuchtem Ätzkalk, und dann durch Aufbringen einer entsprechenden Lösung versilbert. Hierfür kann eine übliche Versilberungslösung verwendet werden. Bevor man nun die Galvanisierung vornimmt, werden diejenigen Flächen der Form, an denen sich kein Nickel niederschlagen soll, mit Salpetersäure gereinigt, um die Silberschicht wieder zu entfernen, oder mit einem Isolierlack bestrichen. Das in dieser Weise hergerichtete Musterstück wird dann in dem Galvanisierungsbad mit Hilfe von vernickelten Kupferdrähten aufgehängt, die man am besten an solchen Punkten des Musterstücks befestigt, die außerhalb der eigentlichen Arbeitsfläche der fertigen Form liegen. Auch diese Kupferdrähte können mit einem Isolierlack überzogen werden, außer an den Stellen, wo sie mit der Silberfläche Kontakt haben. Dann wird das Fornistück am besten während des Galvanisierens langsam gedreht, etwa mit einer Umdrehung je Stunde, was durch Aufhängen des Musters an einem Uhrwerk bewirkt werden kann.The sample is then degreased, e.g. B. by brushing with damp quick lime, and then silvered by applying an appropriate solution. A common silver plating solution can be used for this. Before the electroplating is carried out, those areas of the mold on which no nickel is to be deposited are cleaned with nitric acid to remove the silver layer, or coated with an insulating varnish. The sample prepared in this way is then hung in the electroplating bath by means of nickel-plated copper wires, which are best attached to those points on the sample which are outside the actual working surface of the finished form. These copper wires can also be coated with an insulating varnish, except in the places where they come into contact with the silver surface. Then the shaped piece is best rotated slowly during the electroplating, about one revolution per hour, which can be achieved by hanging the pattern on a clockwork.

Während des Galvanisierens rhuß man darauf achten, daß das Elektrolytbad in demjenigen Zustand erhalten bleibt, der hinsichtlich der Erzielung eines schnellen, harten und ebenen Niederschlages ,ohne Spannungen, Narben oder anderen Fehlern die besten Ergebnisse zeitigt.During electroplating, care must be taken to ensure that the electrolyte bath is maintained in the state that is required for the achievement of a fast, hard and even precipitation, without tension, scars or other defects produces the best results.

Das Plattieren erfolgt im allgemeinen bis zu einer Dicke Von 2 bis 4 mm. Die in das Musierstück eingesetzten Stifte sind dann in der nieder-.geschlagenen Nickelschicht fest und untrennbar eingelagert. Dann wird die galvanisch erzeugte Schale irgendwie von dem Musterstück abgenommen. Der Werkstoff des Musters kann je nach seiner Art durch Auflösen, Schmelzen, Verbrennen oder mechanische Bearbeitung entfernt werden.The plating is generally carried out to a thickness of 2 to 4 mm. The pins inserted into the musical piece are then firmly and inseparably embedded in the deposited nickel layer. Then the electroplated shell is somehow removed from the sample. Depending on its type, the material of the pattern can be removed by dissolving, melting, burning or mechanical processing.

Dann wird die Rückseite dieser Schale mit hochschmelzendem Metall, z. B. Stahl oder Gußeisen, aufgefüllt, um die gewünschte Festigkeit und Starrheit, der fertigen Form zu gewährleisten.Then the back of this bowl is covered with refractory metal, z. B. steel or cast iron, padded to the desired strength and rigidity, to ensure the finished shape.

Im nachstehenden werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens näher erläutert, die sich zum rückwärtigen Verstärken der Schale bei der Herstellung der fertigen Form eignen.Exemplary embodiments of the method are described in greater detail below explained, which is used to reinforce the rear of the shell in the manufacture of the ready-made form.

i. Auf die Schale wird Stahl im Spritzverfahren aufgesprüht, und auf die aufgesprühte Schicht wird dann Stahl aufgegossen.i. Steel is sprayed onto the shell using a spray method, and on the sprayed-on layer is then poured onto steel.

2. Man spritzt nur eine dünne Stahlschicht auf die Rückseite der Schale. Unabhängig davon wird ein Rahmen hergestellt, der indessen rückwärtig nicht offen ist, aber eine Nut für die aufgesprühte Schale beläßt, und zwar auf der einen Seite mit einem Zwischenraum von wenigen Millimetern, der dazwischen ringsherum verläuft. Dann kann ein Metall, wie Gußeisen oder Stahl, durch Löcher im Rahmen in die Nut gegossen werden. In diesem Falle entspricht der Rahmen einem Napf, der die Formrückseite bis auf einen schmalen Spalt auf der Vorderseite umgibt und Öffnungen für das Eingießen des Verstärkungsmetalles hat.2. Just spray a thin layer of steel on the back of the bowl. Independently of this, a frame is produced, which, however, is not open at the rear is, but leaves a groove for the sprayed-on shell, on one side with a gap of a few millimeters running around between them. Then a metal, such as cast iron or steel, can pass through holes in the frame be poured into the groove. In this case, the frame corresponds to a cup that the back of the mold surrounds except for a narrow gap on the front and openings for pouring the reinforcement metal.

In jedem Fall ist es empfehlenswert, die Oberflächen vor dem Aufspritzen aufzurauhen. Das kann durch beliebige Verfahren erfolgen, die im Metallspritzverfahren üblich sind.In any case, it is recommended to clean the surfaces before spraying to roughen up. This can be done by any method, such as metal spraying are common.

Die auf diese Weise hergestellte Form läßt sich leicht polieren, weil sie keine Bearbeitungsmarkiernngen zeigt. Die mit dem beschriebenen Verfahren elektrolytisch hergestellte Form kann aber auf ihrer Arbeitsfläche auch elektrolytisch poliert werden. In diesem Falle muß man nach dem Entfetten zunächst jedes etwa von der Form übriggelassene Silber entfernen, und zwar durch anodische# Ätzen in einem Cyanidbad. Dieses Verfahren verdient in allen Fällen den Vorzug, in welchen die Form zum Schluß verchromt werden soll. Es hat sich gezeigt, daß der Chromniederschlag außerordentlich gut auf der Oberfläche haftet.The shape made in this way is easy to polish because it shows no edit marks. The electrolytic process using the method described The shape produced can also be electrolytically polished on its work surface will. In this case, after degreasing, each must be roughly shaped first Remove leftover silver by anodic etching in a cyanide bath. This procedure deserves preference in all cases in which the final form should be chrome-plated. It has been shown that the chromium precipitate is extraordinary adheres well to the surface.

Claims

CLAIMS: i. Process for the production of compression molds or injection molds for metals and plastic masses, characterized in that on a sample first created a shell by electroplating and this after separation from the Sample stiffened on the back by spraying on a metal with a high melting point whereupon the stiffening layer sprayed on provides further reinforcement Experiences pouring metal of high melting point.

2. The method according to claim i, characterized in that the sprayed-on shell is placed in a frame which has the shape of a trough provided with an opening, and further material for rear reinforcement is introduced into the space between the shell and trough through the opening. 3. The method according to claim i and 2, characterized in that the sample is formed from an easily destructible material such as cellulose acetate and projecting pins are embedded therein at the points where the object to be manufactured with the aid of the mold is to have holes so that if the sample is destroyed, the pins remain anchored in the shell and protrude therefrom. 4. The method according to any one of claims i to 3, characterized in that the rear reinforced shell is electrolytically provided with a high gloss and then chrome-plated. 5. Form, made by the method according to claim i, characterized in that the working surface consists of nickel or a nickel alloy and the stiffener consists of steel or cast iron.