DE1025230B - Vorrichtung zur galvanischen Erzeugung gleichmaessiger metallischer UEberzuege auf mit Flanschen versehenen halbzylindrischen Koerpern, insbesondere von Lagerflaechen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung galvanischer Metallüberzüge auf den Lagerflächen von halbzylindrischen Lagerkörpern, die mit Flanschen versehen sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist an Hand der Herstellung eines solchen Lagers beschrieben, doch kann diese auch für sonstige Waren gleicher Form Verwendung finden. Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichmäßig starken Metallschicht auf den äußeren Flanschflächen bei gleichzeitiger Bildung einer ähnlichen Überzugsschicht von bestimmter gleichbleibender Stärke auf der konkaven Innenfläche des inneren Durchmessers der Lagerschale.

Bei der elektrolytischen Erzeugung von glatten Lagerflächen für Verbrennungskraftmaschinen od. dgl. ist es erwünscht, eine sehr genaue, dünne Schicht des Lagermetalls auf einem Trägermaterial zu erhalten. Dieser Tragkörper kann aus Eisen oder Stahl bestehen, aus Verbundmetall, Eisen- und Nichteisenmetallen, oder dieser kann auch völlig aus nichtmetallischem Werkstoff gestaltet sein. Der Tragkörper wird vor der elektrolytischen Auftragung des Lagermetalls praktisch fertig bearbeitet, so daß nach Beendigung der galvanischen Schichtbildung es sich erübrigt, nochmals eine Bearbeitung vorzunehmen. Es muß deshalb die aufgetragene Schicht durchgehend gleichmäßig ausfallen. Unter gleichmäßig wird hierbei ein Gleichmäßigkeitsgrad verstanden, bei welchem die Abweichungen vom Durchschnitt 5 % der Schichtstärke nicht übersteigen. Dies entspricht bei einer galvanisch aufgetragenen Schichtstärke von 0,025 mm nicht mehr als plus oder minus 0,0013 mm.

Die Lagerflächen solcher Flanschlager bestehen aus der inneren halben Hohlzylinderfläche und den Außenflächen der Flansche, und es ist unbedingt erforderlich, daß diese Flächen eine volkommen gleichmäßige Schichtstärke aufweisen, da jede stärkere Abweichung das Spiel zwischen der Welle und dem Lager in unzulässigem Maße beeinträchtigt. Ist der Zwischenraum zu gering, besteht die Gefahr, daß das Lager angefressen wird, und wenn umgekehrt das Spiel zu groß ist, tritt ein übermäßiger Ölverlust auf, und das Lager läuft zu geräuschvoll. Da nun dieser Spielraum sich in den Größen von Schichtstärken von nur 0,025 mm beläuft, ist es ersichtlich, daß auch nur ganz geringe Abweichungen in der Schichtstärke den gewünschten Lagerlauf sehr stark zu beeinflussen vermögen.

Bei der elektrolytischen Erzeugung von Metallüberzügen auf gebogenen Oberflächen ist es schwierig, eine gleichmäßige Schichtdicke zu erhalten. Die üblichen Verfahren können zu diesem Zweck nicht verwendet werden. In der USA.-Patentschrift 2 500 205 ist ein Verfahren zur Herstellung von galvanischen Vorrichtung zur galvanischen Erzeugung gleichmäßiger metallischer überzüge

auf mit Flanschen versehenen

halbzylindrischen Körpern, insbesondere von Lagerflächen

Anmelder:

Clevite Limited,

St. Thomas, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dr.-Ing. R. K. Löbbecke, Patentanwalt, Berlin-Zehlendorf, Neue Str. 6

Beansprudite Priorität: V. St. v. Amerika vom 17. Oktober 1952 und 5. Januar 1953

Ralph A. Schaefer, Cleveland, Ohio, Harry V. Pochapsky und Henry J. Sedusky,

Euclid, Ohio (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

gleichmäßigen Überzügen beschrieben, wobei die glatten halbzylindrischen Lager keine Flansche besitzen. Es bestehen aber noch keine Vorrichtungen zur gleichzeitigen Herstellung solcher Schichten sowohl auf der Innenfläche und den Flanschen von halbzylindrischen glatten Lagern noch insbesondere in der Richtung, daß die Schichtstärken dieser einzelnen Flächen durchgehend eine gleichbleibende Dicke aufweisen.

Demgemäß besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur galvanischen Erzeugung gleichmäßiger metallischer Überzüge auf mit Flanschen versehenen halbzylindrischen Körpern darin, daß der mit Flanschflächen 13 versehene Körper 14 mit seinen Längsrändern 15 auf einem Isolierkörper 17 angeordnet ist, in welchem ein Schlitz 18, A von größerer Länge als der zu überziehende Körper 14 vorgesehen ist und dieser Schlitz 18 parallel und in der Mitte zu den Längsrändern 15 verläuft, und Abschirmelemente 20 in dem Schlitz 18 derart angeordnet sind, daß sie den galvanischen Stromfluß in Teile E und D aufteilen, wobei die Breite A des Längsschlitzes 22 bis 28 % des inneren Durchmessers des Körpers 14 beträgt und die Höhe der Ansätze 28 zu beiden Schlitzseiten 3 bis 4 % und deren Breite

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die Entfernung D zwischen diesen Abschirmelementen und der Abstand I, welcher die Breite des Zwischenraumes zwischen dem Lager und dem Abschirmelement bestimmt.

Gegen die äußeren Ränder 16 der Flansche ist ein Isolierkörper 37 derart angesetzt, daß er einen Stromfluß zu den Rückwänden des Lagers ganz oder weitestgehend infolge des erhöhten elektrischen Widerstandes unterbindet. Das Lager 14 dient als Kathode,

6 bis 10 °/o des Lagerinnendurchmessers entspricht, und daß der Körper 14 an den verbleibenden, nicht zu überziehenden Stellen mit einer Abdeckung 37 verschlossen ist, die einen Teil eines Einsetzrahmens bildet.

In den Zeichnungen Fig. 1 bis 6 sind Einrichtungen und deren Teile nach der Erfindung wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer halbzylindrischen, mit Flanschen versehenen Lagerschale, ίο und der Stromzufluß erfolgt von einer äußeren Stromweiche an ihren Lagerflächen galvanisch überzogen ist, quelle her durch einen metallischen Leiter 23, und von Fig. 2 eine Querschnittszeichnung mit Angabe der diesem zu dem Lager durch die Klemmen 24. Der so Anordnung der zu galvanisierenden Lager und der besetzte Rahmen wird dann in einen Elektrolyten einAbschirmungen, gesetzt und der Stromkreis von einer Anode in diesem Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 von Fig. 5 15 galvanischen Bad durch das Bad und durch den in vergrößertem Maßstabe, Schlitz 18 hindurch zu den zu galvanisierenden Fig. 4 einen Querschnitt durch den Einsetzrahmen Flächen geschlossen. Bei Einhaltung der genannten mit eingeordneten Lagern, Einstellungen erhält man eine gleichmäßige Schicht-Fig. 5 die Vorderansicht des Einsetzrahmens nach stärke mit Höchstabweichungen von ± 5%, wenn die Fig. 4 und 2° .Schichtstärken in den Grenzen von 0,025 bis 0,125 mm

Fig. 6 die Ansicht eines der Abschirmelemente zur liegen.

Regelung des galvanischen Stromflusses zu den In Fig. 2 oder 3 ist eine Anzahl Maßkennzeichen

Flanschflächen des Lagers während der elektro- angegeben, deren Größen zur Erzielung des ge-

lytischen Schichterzeugung. wünschten Ergebnisses nach der Erfindung genau ein-Im allgemeinen ist es üblich, auf die Flanschflächen 25 gehalten werden müssen. Diese sind in Abhängigkeit

solcher Lager die gleiche Schichtstärke wie auf der von dem Durchmesser des zu galvanisierenden Lagers

Innendurchmesserfläche aufzubringen, obwohl dies nachstehend gekennzeichnet.

nicht notwendig ist. Nach der Erfindung ist es aber A kennzeichnet die Breite des Schlitzes, der senk-

auch möglich, jeweils auf den Flanschflächen in sich recht in der Fläche des Isolierkörpers verläuft, gegen

gleichmäßige Schichten unterschiedlicher Stärke ge- 30 welchen die Lager angesetzt werden,

genüber den Innenflächen der Lager aufzutragen, B entspricht der Höhe des Ansatzes auf den Innen-

diese also stärker oder schwächer zu halten. seiten des Schlitzes.

In Fig. 1 ist ein solches halbzylindrisches Flansch- C ist die Breite des Ansatzes.

lager wiedergegeben, das aus dem Stützglied 10 aus Durch diese drei Maße wird die Gleichmäßigkeit

Eisen oder Verbundmetall besteht und eine Schicht 11 35 der Schicht über den Kreisumfang sowohl der inneren

gleichmäßiger Dicke an der Innenfläche 12 wie auch Hohlfläche des Lagers als auch auf den Flanschflächen

an den Flanschflächen 13 besitzt. bestimmt.

In geometrischer Beschreibung besteht also das E gibt die Entfernung zwischen den isolierenden

Lager nach Fig. 1 aus den Längsrändern 15, der kon- Abschirmkörpern parallel zu der inneren Umfang-

kaven halbzylindrischen Innenfläche 12 und den äuße- 4° fläche der Lager an.

ren radialen Flanschflächen 13. Dieses Maß regelt die Gleichmäßigkeit der Schicht

Zur Erzielung der erforderlichen Gleichmäßigkeit in Längsrichtung der Innenfläche des Lagers.

während der galvanischen Auftragung muß erfindungsgemäß die Stromdichte zu den einzelnen

D ist der Abstand der isolierenden Abschirmelemente zwischen den Lagern.

Flächen durch geeignete Abschirmmittel geregelt werden. Dies erfolgt durch eine in entsprechendem Abstand vorgesehene Einordnung der Lager und Abschirmelemente gemäß den Darstellungen in Fig. 2 und 3. Die Lager 14 sind mit ihren Längsrändern 15

H betrifft die Dicke der Abschirmelemente selbst.

Die beiden letzten Maßangaben bestimmen die Stärke und Gleichmäßigkeit des Überzuges der radial verlaufenden Flanschflächen.

/ ist der Abstand der äußeren Halbzylinderfläche

übereinstimmend gegen einen Isolierkörper 17 an- 50 der Abschirmelemente von der Innenfläche des gesetzt, welcher einen parallel zu den Längsrändern Lagers. Dieser Abstand muß zur eigentlichen Kon-15 verlaufenden Schlitz 18 aufweist. Der Isolierkörper 17 hat auf der Innenseite des Schlitzes 18 einen
Ansatz 28 von der Höhe B und Breite C₁ deren relative
Größen weiter unten näher bestimmt werden. Die 55 Flanschflächen eine Schicht gleicher Stärke auf-Lager müssen zu diesem Schlitz zentrisch angeordnet gebracht werden soll. In den meisten Fällen genügen

trolle der Stromverteilung möglichst gering gehalten werden; er ist jedoch dann nicht so kritisch, wenn sowohl auf der Innenfläche des Lagers wie auf den

werden. In den Schlitz 18 sind weiterhin, die Isolieroder Abschirmelemente 20 nach Fig. 6 eingesetzt. Diese Abschirmelemente sind so eingefügt, daß die

etwa 1,6 mm. Hierdurch wird in erster Linie erreicht, daß die verschiedenen Lösungen beim Einsetzen bzw. Herausnehmen aus den Bädern des Arbeitsverfahrens

Bedeutung und durch vielfache Versuche sorgfältig in ihren Größenordnungen festgestellt. Die nachfolgen

dem Lager zugewandten Flächen dieser Abschirm- 60 schnell ablaufen können.

elemente in der durch die äußere Fläche der Lager- Die vorstehend gekennzeichneten Maße sind für die

flansche gehenden Ebene liegen. Demgemäß liegt die erfmdungsgemäße Vorrichtung von ausschlaggebender

Seitenfläche 21 des Abschirmelementes in der Fläche, welche durch die Flanschfläche 13 hindurchgeht, und

die Entfernung E zwischen den Abschirmelementen, 65 den Angaben beziehen sich auf den Fall, in welchem

welche die Schichtstärke auf der Innendurchmesser- die gleiche Schichtstärke sowohl an der Innendurch-

fläche des Lagers regeln, ist gleich der Entfernung messerfläche wie auf den Flanschaußenflächen erzielt

zwischen den beiden Außenflächen 13 der Flansche. werden soll. Man hat bereits zahlreiche theoretische

Weitere wichtige Abmessungen, die beachtet werden Überlegungen angestellt, welche Bedingungen für

müssen, sind die Dicke H der Abschirmelemente 20, 70 diese Maße heranzuziehen sind. Im Umfange der vor-

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liegenden Erfindung wird jedoch nicht der Versuch Weise besteht eine leitende Verbindung von dem Angemacht, diese von irgendeiner Theorie aus dar- schlußstück 35 über die Leiter 42, 23 und 43 zu den zulegen. zu überziehenden Lagern.

Für die jeweilig einzuhaltenden Dimensionen der Bei der Einordnung der einzelnen Teile sind die Maßkennzeichen bei einer gewünschten gleichmäßigen 5 Abschirmelemente 20 in den Schlitz 18 einzuführen Schichtbildung auf der Lagerinnenfiäche und den bei- und in den angegebenen Abständen entsprechend der den Flanschflächen mit Toleranzen von ± 5 % sind Berechnung der Größe D anzuordnen. Am Boden des folgende Angaben bestimmt: Einsetzrahmens beträgt der Abstand ¹IiD, da an die- A = 22 bis 28 % des Innendurchmessers des zu ser Stelle nur eine Flanschfläche zu überziehen ist. Das überziehenden Lagers. io erste Lager ist so angeordnet, daß die Außenflansch- B = 3 bis 4% des Lagerinnendurchmessers. fläche 13 mit der Fläche 21 des Abschirmelementes 20 C = 6 bis 10% des Lagerinnendurchmessers. in einer Ebene liegt. Das nächste Abschirmelement ist D = 2- bis 2,5mal der radialen Breite der Flansch- dann in gleicher Weise anzuordnen, nämlich derart, flächen; also der Größe entsprechend dem Außen- daß dessen Seitenflächen 21 mit der Flanschfläche 13 durchmesser des Flansches abzüglich dem Innen- 15 übereinstimmt. Auf diese Weise sind nacheinander durchmesser des Lagers, dividiert durch 2. die Lager und Abschirmelemente einzubauen. Am E — der Entfernung der äußeren Flächen der Flan- oberen Teil 33 ist wieder ein Abstand von V2 D, gleichsehe des Lagers voneinander. wie am Boden, vorzusehen. In der Praxis sind zweck- H = 0,75- bis lmal der radialen Breite der Flansch- mäßigerweise die Abschirmelemente fest anzuordnen flächen; also der Größe entsprechend dem Außendurch- 20 und für die Lager Anschläge vorzusehen, so daß die messer des Flansches abzüglich dem Innendurchmes- Einrichtungszeiten möglichst gering gehalten werden ser des Lagers, dividiert durch 2. können. Nachdem der Einsetzrahmen fertiggestellt / soll so klein wie möglich gehalten werden und ist, durchläuft er die üblichen verschiedenen Bäder 1,6 mm nicht übersteigen. des galvanischen Zyklus, wie das Reinigungsbad, die Wenn eine verschieden starke Schicht auf den äuße- 25 Spülwanne u. dgl., bis er abschließend in das galvaniren Flanschflächen gegenüber der Innenfläche des sehe Bad gelangt. Hierbei wird der Rahmen an einen Lagers gewünscht wird, ist dementsprechend das elektrisch leitenden Arm angehängt und der Strom Maß D zu ändern, so daß dem Stromfluß mehr oder von einer Anode aus durch den Elektrolyten zu den weniger Gelegenheit geboten wird, um die Abschirm- Lagern hin geleitet, welche hier als Kathode dienen, elemente herum zu den Flanschen zu fließen und so- 30 Die Innenfläche des Lagers und die äußeren Flanschmit die Schicht dicker oder dünner ausfällt. flächen werden dann mit einer gleichmäßigen Schicht Nachstehend ist eine beispielsweise Einrichtung von galvanisch niedergeschlagenem Metall versehen, unter Verwendung eines Einsetzrahmens beschrieben, während die anderen Flächen praktisch keinen Überweicher senkrecht in ein galvanisches Bad eingehängt zug erhalten.

wird. 35 Solange auf allen Flächen eine gleiche Schichtstärke Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen einen solchen Einsetz- gewünscht wird, ist die Stromdichte bei der getrofferahmen mit fertig zur galvanischen Behandlung ein- nen Anordnung überall gleich, und die genaue Einhalgeordneten Lagern und Abschirmelementen. tung einer bestimmten Spaltbreite zwischen den Ab-Der eigentliche Einsetzrahmen besteht aus nicht schirmelementen und der Lagerinnenfläche ist ohne leitendem Material, wie beispielsweise Hartgummi 40 kritische Bedeutung. Wird jedoch eine dickere oder oder sonstigem plastischem Material, und besitzt die dünnere Schicht auf den Flanschflächen als auf der dargestellte Form, welche eine ebene Vorderwand 26 Innenfläche des Lagers gewünscht, so muß die Stromaufweist mit dem Schlitz 18 und den Ansätzen 27 und dichte zu der Innenlagerfläche von den anderen Teilen 28 längs und in der Mitte des Gestells. Weiterhin hat verschieden sein, und es besteht dann die Neigung, das Gestell den Boden 30, die Seitenteile 31 und 32 45 daß durch diesen Spalt ein störender Stromfluß er- und das Oberteil 33. An letzterem ist ein Anschluß- folgt. Ein solcher Nebenstromfluß vermag die Einstutzen 35 angebracht, mit welchem der Rahmen an Stellungen stark zu stören, und die Schichtstärke neigt einen elektrisch leitenden Arm während der galvani- zu Unebenheiten. Die Spaltbreite muß deshalb, wie in sehen Behandlung angehängt wird. Die Abschirm- Versuchen festgestellt wurde, so eingeregelt werden, elemente 20 bestehen aus nichtleitendem Material und 50 daß ein etwaiger Nebenstrom von dem Innenraum des sind mit den Flanschlagern 14 abwechselnd so über- Lagers zu den äußeren Flanschflächen vernachlässigt einander angeordnet, daß die Längsränder 15 der werden kann. Nur in diesem Falle, wenn nämlich der Lager gegen die Vorderwand 26 parallel und zentrisch Stromdurchtritt durch den Spalt nicht berücksichtigt zu dem Schlitz anliegen. Die Lager werden durch zu werden braucht, können die Öffnungsbreiten D zu nicht dargestellte Mittel in dieser Anordnung festge- 55 den Flanschflächen und E zu der Lagerinnenseite als halten. Eine Abdeckung 37 liegt dicht der Vorder- Querschnitt von getrennten Abteilen betrachtet werwand 26 an und berührt die Außenränder 16 der Lager- den. Der in diesen Abteilen enthaltene Elektrolyt flansche. Diese Abdeckung wird durch die beiden wirkt als Leiter, und der durchfließende Strom ist Seitenteile 31 und 32 gehalten und ist außerdem in den gemäß dem Ohmschen Gesetz unmittelbar proportio-Schlitzen 38 und 39 in der Vorderwand 26 geführt so- 60 nal dem Raumquerschnitt des Elektrolyten. Es ist wie in einem weiteren Schlitz 41 in dem Oberteil 33 demgemäß in einfacher Weise möglich, das Verhältnis und in dem Schlitz 44 in dem Boden 30. An der Ab- der Schichtstärke der Flanschflächen zu der Schichtdeckung 37 ist ein metallischer Leiter 23 befestigt, der stärke der Innendurchmesserfläche des Lagers durch mit der Metallplatte 42 auf dem Oberteil Kontakt hat. entsprechende Einstellung der Entfernung D zu Dieser Leiter 23 ist durch einen Nichtleiter 45 iso- 65 ändern. Bei größerem D nimmt die Schichtstärke auf liert, so daß auf diesem während der Durchführung den Flanschflächen zu und umgekehrt bei geringerem der Galvanisierung eine Schichtbildung unterbunden D ab.

wird. Die Leitstücke oder Klemmen 24 berühren die Nach der vorliegenden Erfindung sind vorwiegend

Rückflächen der Lager und sind mit der Abdeckung Stromstärken über 0,54 Amp/dm² geeignet. Die Er-

durch die Befestigungsstücke 43 verbunden. Auf diese 70 findung kann bei jedem beliebigen Elektrolyten Ver-

wendung finden und eignet sich besonders für Blei, Zinn und Legierungen- von diesen. Es ist möglich, mit der erfindungsgemäßen Einrichtung Stärken bis zu 0,25 mm genau einzuhalten.

Claims (3)

5 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur galvanischen Erzeugung gleichmäßiger metallischer Überzüge auf mit Flanschen versehenen halbzylindrischen Körpern, insbesondere von Lagerflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Flanschflächen (13) versehene Körper (14) mit seinen Längsrändern (15) auf einem Isolierkörper (17) angeordnet ist, in welchem ein Schlitz (18, A) von größerer Länge als der zu überziehende Körper (14) vorgesehen ist und dieser Schlitz (18) parallel und in der Mitte zu den Längsrändern (15) verläuft, und Abschirmelemente (20) in dem Schlitz (18) derart angeordnet sind, daß sie den galvanischen Stromfluß in Teile (E und D) aufteilen, wobei die Breite (A) des Längsschlitzes 22 bis 28°/» des inneren Durchmessers· des Körpers (14) beträgt und die Höhe der Ansätze (28) zu beiden Schlitzseiten 3 bis 4% und deren Breite 6 bis 10% des Lagerinnendurchmessers entspricht, und daß der Körper (14) an den verbleibenden, nicht zu überziehenden Stellen mit einer Abdeckung (37) verschlossen ist, die einen Teil eines Einsetzrahmens bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelemente (20) in dem Schlitz (18) eine halbzylindrische Form von einem Radius haben, welcher nur geringfügig kleiner (/) ist als die Hälfte des Lagerinnendurchmessers und die Wandstärke (H) dieser Abschirmelemente (20) 75 bis 100«/» der Flanschbreite (13) der Körper (14) beträgt, wobei die Abschirmelemente in Längsrichtung des Rahmens abwechselnd in Entfernungen einmal der axialen Länge der Körper (14, E) und das andere Mal in einem Abstande von 200 bis 250% (D) der Flanschbreite der Körper angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (37) mit Haltemitteln (24, 23, 43), die gleichzeitig als Stromzuführung dienen, versehen ist, um die Körper (14) mit ihren Längsrändern (15) gegen die Innenfläche der Vorderwand (26) des Isolierkörpers (17) anzudrücken und die Abdeckung (37) in Verbindung mit der Vorderwand (26) des Isolierkörpers (17) und den beiden Seitenteilen (30, 33) einen völlig abgeschlossenen Einsetzrahmen bilden, der den Elektrolytzutritt nur durch den Schlitz (18) zuläßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 010 239.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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