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Verfahren zur Herstellung von Kondensatorelektroden Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatorelektroden mit mehreren
gleich starken konzentrischen Mänteln und einem gemeinsamen Boden durch Kaltspritzen.
Der Kondensator besteht aus zwei Elektroden dieser Art, die ineinanderschiebbar
sind. Derartige Kondensatorelektroden, jedoch auf andere Weise hergestellt, sind
bereits bekannt. Die bekannten Elektroden wurden dadurch erhalten, daß mehrere Mäntel,
z. B. durch Löten, konzentrisch an einem gemeinsamen Boden befestigt wurden. Es
wurde auch bereits vorgeschlagen, die Elektroden dadurch herzustellen, daß mehrere
becherartige Körper konzentrisch ineinandergesteckt und deren Böden aneinander befestigt
wurden. Es ist offensichtlich, daß die Durchführung derartiger Verfahren sehr mühevoll
ist und die Herstellung solcher Elektrodenhälften ziemlich viel Zeit beansprucht
und eine große Geschicklichkeit des Arbeiters voraussetzt.
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Auch hat man schon vorgeschlagen, mit zwei konzentrischen Mänteln
und einem gemeinsamen Boden ausgestattete Gegenstände aus einem Ringwerkstück durch
Pressen herzustellen, bei dem der von einem Ringstempel verdrängte Werkstoff in
vom Gesenk und vom Stempel gebildeten konzentrischen Ringräumen aufsteigt. Dieses
Verfahren läßt sich jedoch nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichen,
da die Umgestaltung des gespritzten Werkstückes in seine endgültige Form
noch
mehrere Zieh- und Preßstufen erfordert und somit viel Zeit beansprucht. Bei dem
Kaltspritzverfahren wird demgegenüber die Scheibe in einem Arbeitsgang in ihre endgültige
Gestalt gebracht.
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Das Kaltspritzverfahren wird beispielsweise angewendet zur Herstellung
von becherartigen Körpern, z. B. aus Aluminium, wobei der Werkstoff durch nur einen
einzigen Spalt gepreßt wird.
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Bei der Herstellung von Körpern verwickelterer Gestalt durch Kaltspritzen,
bei dem der Werkstoff gleichzeitig durch mehrere Spalte hindurchgepreßt wird, tritt
jedoch der Übelstand auf, daß der gewünschte Werkstofffluß auf bestimmte Gebiete
beschränkt bleibt und an anderen Stellen nur unvollkommen oder .gar nicht züstande
kommt. Diese Erscheinung ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß der Werkstoff
vorzugsweise nach den Gebieten abfließt, in denen er den geringsten Widerstand findet.
Aus diesem Grunde blieb das Kaltspritzverfahren bisher auf Körper einfacher Gestalt,
wie z. B. Becher u. dgl., beschränkt. Durch Anwendung besonderer Maßnahmen wird
es erfindungsgemäß möglich, auf diesem Wege auch Körper sehr verwickelter Gestalt
herzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Scheibe nicht größer als der äußerste Mantel der herzustellenden Elektrode ist,
und daß der Preßdruck auf die Scheibe nur so lange ausgeübt wird; bis der Boden
des Elektrodenkörpers eine Dicke aufweist, die mindestens das Vierfache der Mantelstärke
beträgt.
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Es wird dabei von- den folgenden Erwägungen ausgegangen: Bei Betrachtung
des Werkstückes vor und nach dem Spritzen wäre zu erwarten, daß der Werkstoff jedes
Mantels aus einem in seiner unmittelbaren Nähe liegenden Gebiete der Scheibe zufließen
würde. Werden, wie in Fig. 3, in der eine nach diesen Erwägungen hergestellte, jedoch
mißlungene Elektrode*angegeben ist, die Abstände der Ringe in der Mitte durch Ringschnitte
geteilt gedacht, so wäre es naheliegend, daß, wenn die Gebiete zwischen diesen Scheidelinien
als Zuflußgebiete der eingeschlossenen Ringe betrachtet würden, mit diesem scheinbaren
Stromgebiet für alle Ringe eine gleiche Höhe' erhalten werden könnte, wenn die Stärke
der Stromgebiete für alle Ringe gleich wäre. In Wirklichkeit ergibt sich aber, daß
die inneren Mäntel nur sehr niedrig und ungleich hoch ausfallen, und daß das erhaltene
Erzeugnis praktisch unbrauchbar ist, wie Fig. 3 deutlich erkennen lä-ßt. Es ergibt
sich daraus, daß der dem Werkstofffluß entgegenstehende Widerstand nach der Mitte
hin stark zunimmt.
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Es wurde nun erkannt, daß das wirklich auftretende Stromgebiet von
dem obenerwähnben scheinbaren Stromgebiet abweicht. Unter dem wirklichen Stromgebiet
eines Ringes ist das Gebiet zu verstehen, aus dem der Werkstoff des. betreffenden
Mantels herrührt. -Auf Grund dieser Erkenntnis wurde gefunden, daß die Form der
wirklichen Stromgebiete durch genaue Ausgestaltung der Ausgangsscheibe derart beeinflußt
werden kann, daß die endgültige Form des herzustellenden Körpers vorher bestimmt
werden kann. Das scheinbare Stromgebiet des äußeren Mantels wird erfindungsgemäß
verkleinert. Es wurde gefunden, daß auf .diese Weise die wirklichen Stromgebiete
sämtlicher Mäntel, von. innen nach außen, immer sehr verkleinert werden. Zu diesem
Zweck werden, wie schon oben angegeben, die Scheiben nicht größer gewählt als der
äußerste Mantel der herzustellenden Elektroden.
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Durch Anwendung dieser Maßnahme werden die wirklichen Strofngebiete
der verschiedenen- Ringe derart beeinflußt, daß die Zunahme des Fließwiderstandes
näcb dem Innern zu, durch welche die ungleiche Ringhöhe verursacht wird, praktisch
ausgeglichen wird und daß Körper, wie sie oben beschrieben sind, aus einem einzigen
Stück mittels des Kaltspritzverfahrens hergestellt werden können. Da jedoch der
Werkstoff während des Pressens Gelegenheit haben muß, in dem verbleibenden Elektrodenboden
von außen nach innen zu fließen, soll zu diesem Zweck dieser Boden, wie schon bemerkt,
immer mindestens eine Dicke behalten, die wenigstens ungefähr das Vierfache der
Mantelstärke beträgt. In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß bei einer weiteren
Pressung zufolge des sich verringernden Fließvermögens des Werkstoffes dieser sich
nicht mehr von außen nach innen bewegen kann, was- zur Folge hat, daß nur die Außenmäntel
stark ansteigen und somit ungeeignete Elektroden erhalten werden.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Köndensatorelektrode in Höhe des Elektrodenbodens mit einem seitlichen ringförmigen
Wulst versehen.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Obgleich
der Einfachheit -halber nur eine geringe Anzahl von Mänteln dargestellt ist, ist
es einleuchtend, daß erfindungsgemäß Elektroden hergestellt werden können, die aus
einer beliebigen Anzahl von Mänteln bestehen.
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In Fig. i ist eine Kondensatorelektrode dargestellt, die aus einem
Boden i und aus Mänteln a, 3 und q. besteht. Der Boden ist an der Außenseite mit
einem Flansch S versehen. Es wäre möglich, einen derartigen Körper zu drehen. Gemäß
der Erfindung wird ein derartiger Körper mit Hilfe des Kaltspritzverfahrens hergestellt.
Dieses Verfahren ist, wie oben erwähnt, zum Spritzen von Körpern einfacher, z. B.
becherförmiger Gestalt bekannt. Es wird in diesem Fall ein aus zwei Teilen bestehendes
Gerät verwendet. Auf dem Bekannten weiterbauend, gelangt man zu der in .Fig.
a dargestellten Vorrichtung, die aus einem stillstehenden Tisch 6 und einem beweglichen
Stempel 7 besteht. Auf . den Tisch ist die Scheibe P aufgelegt. Der Stempel weist
einen mit einer zylindrischen Öffnung versehenen Körper sowie mehrere ringförmige
Stempelteile 9 und io auf. Im Stempel 7 ist ein erweiterter Teil i i vorhanden,
in dem der Flansch gebildet wird, der erforderlich ist, um den Körper nach dem Preßvorgang
leicht aus der Form entfernen zu können. Es wurde jedoch erkannt, daß eine solche
Preßform unbrauchbar ist, weil eine
Elektrode entsteht, wie sie
in Fig. 3 dargestellt ist, deren Mäntel sehr große Höhenunterschiede aufweisen.
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Es ist aus den oben angegebenen Gründen nicht möglich, mit dieser
Vorrichtung derart zu pressen, daß auch die inneren -Mäntel eine genügende Höhe
erhalten.
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In Fig. 3 sind die scheinbaren Stromgebiete angedeutet, d. h. die
Stromgebiete, aus denen man vermuten würde, daß jeder Mantel geformt werden sollte.
Die Stärke des scheinbaren Stromgebietes 12 des äußetstenRinges ist ungefährgleich
derjenigen der scheinbaren Stromgebiete 13 und 14 der mehr einwärts liegenden
:Mäntel. Es wurde erkannt, daß bei dieser Preßform das wirkliche Stromgebiet der
Außenmäntel viel größer ist als das der Innenmäntel und daß die Größe der wirklichen
Stromgebiete einwärts abnimmt. Diese Erscheinung ist eine Folge des größeren Widerstandes,
den der Werkstofffluß in der Umgebung der mehr einwärts liegenden Mäntel findet.
Diesem Übelstand kann erfindungsgemäß durch Verkleinerung des scheinbaren Stromgebietes
des äußersten Ringes abgeholfen werden. Es wurde gefunden, daß diese Maßnahme auf
die wirklichen Stromgebiete sämtlicher Mäntel einen derartigen Einfluß ausübt, daß
für jeden mehr auswärts liegenden Mantel weniger Werkstoff zur Verfügung gestellt
wird, wodurch alle Mäntel eine nahezu gleiche Höhe erhalten. Dies kann z. B. dadurch
erreicht werden, daß die ringförmige Ausdrehung i i in Fig. 2 die bei oberflächlicher
Betrachtung zur Erzielung der gewünschten Form erforderlich sein würde, fortgelassen
wird. Man erhält so eine Ausgangsscheibe, deren Außendurchmesser demjenigen des
äußersten Mantels der herzustellenden Elektrode 'entspricht. Es entsteht in diesem
Fall eine auf der Außenseite glatte Kondensatorelektrode gemäß Fig. .4., deren Mäntel
nahezu die gleiche Höhe besitzen. Es ergibt sich, daß das scheinbare Stromgebiet
15 des Außenmantels kleiner als das scheinbare Stromgebiet 16 der nach innen zu
folgenden Mäntel ist. Die scheinbaren Stromgebiete der übrigen Mäntel sind einander
ungefähr gleich.
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Zur Erzielung der gewünschten Formänderung ist, wie sich aus dem Vorstehenden
ergibt, eine radiale Verschiebung des Werkstoffes während der Formänderung erforderlich.
Es ist zu diesem Zweck notwendig, daß bei der endgültigen Elektrode die Dicke des
Bodens wenigstens ungefähr viermal so groß als die Stärke der Mäntel bleibt. Geringe
Unterschiede in.der Höhe der Mäntel können auf in der Technik übliche Weise ausgeglichen
werden.
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Eine Elektrode gemäß der Erfindung mit dem in Fig. i dargestellten
Flansch 5 kann. mit Hilfe der in Fig. 5 dargestellten Preßvorrichtung hergestellt
werden. Diese Vorrichtung besteht aus einem Tisch 17 und einem auf diesem
angeordneten Körper 18, der sich nicht mit dem Stempel bewegt und eine ringförmige
Ausdrehung ig aufweist. P bezeichnet wieder die Scheibe. Der Stempel weist einen
Stift 2o sowie einige ringförmige Stempelteile 21, 22 und 23 auf. Es wurde gefunden,
daß auch bei dieser Preßform das scheinbare Stromgebiet des äußersten Mantels kleiner
als dasjenige der anderen Mäntel ist, so daß die gewünschte Wirkung erzielt wird.
Die Unterseite des Elektrodenbodens kann jede beliebige Form erhalten, die gleichzeitig
eingepreßt wird. Bemerkt sei noch, daß die Stempelteile in bei dem Kaltspritzverfahren
üblicher Weise an ihrem Ende wulstförmig ausgeführt sind, wie dies in den Fig. 2
und 5 deutlich erkennbar ist.
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Die fertiggespritzten Elektroden werden, wenn sie eine vollkommen
glatte Außenfläche aufweisen, mit dem Stempel nach Beendigung des Preßvorganges
aus der Matrize mit angehoben und können dann in der oberen Stellung des Stempels
von diesem entfernt werden.
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Werden dagegen die Elektroden mit einem Bodenwulst gepreßt, wie in
Fig. 5 dargestellt ist, so wird vorzugsweise der Boden der Matrize am Matrizenkörper
entfernbar befestigt, so daß die fertiggestellte Elektrode nach Entfernung des Bodens
aus dem Matrizenkörper gestoßen werden kann.
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Die Elektrode gemäß der Erfindung bietet außer der billigen Herstellungsweise
den weiteren Vorteil, daß der Abstand zwischen je zwei Mänteln stets gleich ist.
Außerdem sind alle mit ein und demselben Gesenk hergestellte Elektroden vollkommen
gleich, so daß die Unterschiede der Kapazitätswerte verschiedener Kondensatoren
sehr gering gehalten w °_rden können.
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Als Werkstoff kommt vornehmlich Aluminium, aber auch Messing mit einem
genügenden Kupfergehalt, ferner Blei und Zink in Betracht. Es können im allgemeinen
alle Stoffe, die beim Kaltspritzverfahren angewendet werden, zur Anwendung kommen.
Eine vorherige Erhitzung der Scheibe kann vorteilhaft sein. Wird Aluminium verwendet,
so beträgt die Heiztemperatur zweckmäßig etwa 200° C.