DE515645C - Verfahren zum Verbinden von metallischen Bauteilen auf elektrolytischem Wege, insbesondere zur Herstellung von Flugzeugzellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hohler, innen verstärkter Konstruktionseinheiten und ferner auf die Einheiten, welche nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt sind.

Wegen der besonderen Eignung des Verfahrens für die Konstruktion von Einheiten, welche eine Leichtigkeit des Gewichtes, verbunden mit einem hohen Grad an Baufestigkeit im Vergleiche mit der Menge an aufgewendetem Material erfordern, wird die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf die Flügel, den Rumpf und andere Teile eines Flugzeugs beschrieben, welche nachstehend unter dem Sammelnamen eines Tragflügels bezeichnet sind.

Die Erfindung ist aber selbstverständlich

nicht auf Flugzeugkonstruktionen beschränkt, sondern kann überall angewendet werden, wo eine metallische, leichte und dünnschaltige Konstruktion erwünscht ist.

Schon früher verband man metallische Bauteile auf elektrolytischem Wege, insbesondere zur Herstellung von Flugzeugzellen. Jedoch wurden bei dieser elektrolytischen Verschweißung die Teile Kante an Kante vereinigt, was eine viel zu geringe Festigkeit ergibt, da die Verbindung nur dadurch gebildet wird, daß das Plattierungsmaterial die Fuge zwischen den Stoßflächen überbrückt, wodurch man einen gefährlichen Schwächungspunkt erhält.

Nach der Erfindung werden die das Gerippe der Flugzeugzelle bildenden Holme, Streben

u. dgl. in ihre endgültige Lage zueinander gebracht und in an sich bekannter Weise zu einem einzigen Metallstück durch einen elektrolytisehen Überzug aus Metall verbunden. Hierdurch werden die Teile in festem Zusammenhange durch den abschließenden Überzug verriegelt, wodurch eine einfache Form einer verstärkten Einheit geschaffen wird, die den Kräften, denen sie im Betrieb ausgesetzt ist, widerstehen kann und die als ein Ganzes mit sehr geringem Gewicht gestaltet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die hohlen Teile des Gerippes durch auf Formstücken elektrolytisch niedergeschlagenes Metall hergestellt. Nach Herstellung des Überzugs, welcher nur eine sehr geringe Wandstärke aufweist, werden die Formstücke entfernt, und die gewonnenenTeile sind nun äußerst leicht und trotzdem sehr widerstandsfähig.

Nach dem Zusammenfügen der Einzelteile des Gerippes werden die Zwischenräume durch entfernbare Formstücke ausgefüllt, und das Ganze erhält elektrolytisch einen zusammenhängenden Metallüberzug auf der freiliegenden Oberfläche, so daß eine ein Stück bildende Oberfläche entsteht und die Außenfläche durch eine glatte Fläche mit einem sehr geringen Reibungskoeffizienten gegen Luft gebildet wird.

In der Zeichnung ist schematisch ein Flugzeug dargestellt, welches nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt ist, und zwar zeigt:

Abb. ι eine schaubildliche Ansicht der Flug-

zeugzelle, wobei Teile weggebrochen sind, um die innere Konstruktion eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Flugzeuges zu zeigen,

Abb. 2 die Seitenansicht einer Rippe des Flügels,

Abb. 3 einen Schnitt in vergrößertem Maßstabe durch die an der rechten Seite der Abb. 2 gelegenen Teile, wobei einzelne Teile weggebrochen sind, um die hohle Anordnung der Bestandteile darzustellen, und

Abb. 4 und 5 senkrechte Einzelschnitte nach den Linien 4-4 und 5-5 der Abb. 2.

Der Rumpf, die Flügel, die Streben usw. werden in ihrer gegenseitigen Lage zusammengefügt und als ein Ganzes in einer elektrolytischen Zelle mit einem Metallniederschlag überzogen, so daß ein einheitlicher schalenförmiger Überzug hergestellt wird.

Die Flügel 10 und 11 besitzen durchlaufende Holme 14, 15, 16. Diese Holme besitzen kreisrunden Querschnitt und veränderlichen Durchmesser entsprechend den auftretenden Beanspruchungen. Diese Holme werden durch einen Niederschlag auf einer geeigneten Form, beispielsweise auf einer Celluloidstange von geeignetem Durchmesser, aus Graphit oder Metall hergestellt, um die Fläche für die Annahme des Überzugs aus Metall geeignet zu machen. Die so überzogene Celluloidstange erhält in einer Zelle einen elektrolytisch hergestellten Überzug aus Nickel oder Kupfer.

Es hat sich gezeigt, daß dieser Niederschlag äußerst dünn sein kann; es wird hier eine Dicke von ungefähr 0,00765 mm empfohlen. Wenn man die mit dem Überzug versehenen Holme ein wenig erhitzt, dehnt sich der Metallüberzug genügend aus, so daß die Celluloidstange aus den gebildeten Röhren gezogen werden können. Die Rumpfholme 18 werden auf einer Celluloidform in derselben Weise hergestellt, wie es oben bei der Herstellung der Flügelhohne beschrieben ist.

Zur Herstellung von Versteifungen von einer unregelmäßigen Gestalt, welche nicht das Abziehen von der Form vom Ende her gestattet, werden geeignete Gußstücke vorbereitet. Diese Gußstücke werden aus einem nichtleitenden und leicht schmelzbaren Stoff, beispielsweise Wachs, hergestellt. Die Wachsformen werden zunächst in der Weise behandelt, daß man sie zum Zwecke der Aufnahme eines elektrolytisch niedergeschlagenen Metalls mit Graphit überzieht. Sie erhalten dann einen dünnen Nickel- oder Kupferniederschlag. Nach Bildung eines Niederschlags von der gewünschten Dicke auf der vorbereiteten Form und nachdem geeignete Öffnungen in dem Metallüberzug hergestellt worden sind, werden die Teile mäßig erhitzt, so daß das Wachs schmelzen und daraus abtropfen kann.

Es ist zweckmäßig, alle Teile soweit als möglich mit abgerundeten Ecken auszubilden. Die Rippen des Flügels bestehen aus auf die Holme 15 und 16 aufgeschobenen Versteifungen 21 und 22, die mit den Rahmen 25 und 26 verbunden werden. Um eine zufällige Verschiebung der so aufgestellten Rippen zu vermeiden, empfiehlt es sich, sie zeitweilig in ihrer Stellung zu sichern. Dies kann dadurch geschehen, daß man die Rippen an einem oder mehreren Punkten längs ihrer Verbindungslinien punktverschweißt. Die so hergestellte Flügelkonstruktion wird in ein elektrolytisches Nickelbad gebracht, so daß ein Metallniederschlag die Teile mit einer dünnen Haut 35 zusammenbindet. Dieser umhüllende Überzug dient nicht nur dazu, um ein einziges Stück und eine homogene Oberfläche auf den verschiedenen Teilen des Rahmens zu bilden, sondern auch, um alle Teile in ihrer festen Lage zu halten. Der Rumpf besteht aus einer Reihe von hohlen kreisförmigen Spanten 28, welche parallel und in der Längsrichtung in Abständen voneinander an den röhrenförmigen Holmen 18 befestigt sind. Diese Spanten 28 werden in ähnlicher Weise hergestellt, wie es oben für die Herstellung der Flügelrippen beschrieben worden ist. Es wird eine kreisförmige Wachsform gegossen, welche Bohrungen erhält, so daß die Spanten durchgehende Löcher aufweisen, welche die Starrheit der Konstruktion erhöhen und der Dreh- und Biegungsbeanspruchung der auftretenden Kräfte zu widerstehen vermögen. Die Wachsform wird dann mit einem Graphitüberzug versehen und hierauf in einem elektrolytischen Bad auf der Oberfläche mit einem Überzug 38, zweckmäßig aus Nickel, versehen, welcher sich auf der Außenfläche niederschlägt. Die Form wird erhitzt, nachdem geeignete Auslässe für das Wachs und Lufteinlässe vorgesehen worden sind, worauf das Wachs oder sonstiges für das Gießen der Form verwendetes Material aus dem erhaltenen ringförmigen, hohlen Spant 28 abtropft.

Die Rumpfhohne 18 werden in Aussparungen 30 eingesetzt, welche in regelmäßigen Abständen an dem Umfang der Spanten 28 vorgesehen sind. Sie werden vorübergehend mittels Punktschweißung befestigt. Um eine Haltenut zur Befestigung des fertigen Überzugs zu erhalten, n₀ empfiehlt es sich, auf der Außenseite bestimmter Teile, beispielsweise der Hohne 18 und Rahmen 26, eine Nut in Schwalbenschwanzform nach Abb. 4 vorzusehen. Diese Nut ist am Hals 32 eingezogen; es ist aber ein genügend großer Durchgangsquerschnitt vorhanden, so daß sich der Metallhautüberzug über die ganze Ausdehnung der Nut bilden kann.

Andere zum Aufbau des ganzen Körpers erforderliche Konstruktionseinheiten werden in ähnlicher Weise hergestellt. Die Hauptbestandteile werden mittels eines elektrolytischen

Niederschlags auf passenden Formteilen hergestellt, die verschiedenen Teile werden in ihrer entsprechenden -Lage zueinander zusammengefügt und hierauf in einem elektrolytischen Bade mit einem Überzug versehen.

So werden eine Anzahl Teile hergestellt, welche die Haupteinheiten des Flugzeugs, Automobils, Hauses oder eines anderen Gegenstandes bilden, auf welche das beschriebene Verfahren anwendbar ist. Diese größeren Einheiten werden in ihrer richtigen gegenseitigen Lage zusammengefügt und vorübergehend ζ. B. durch Schweißen befestigt. Bei dem vorliegenden Beispiel werden die Versteifungen für die Flügel io und ii auf gegenüberliegenden Seiten des Rumpfes 12 angeordnet und befestigt. Um die äußere Haut des fertigen Körpers herzustellen, werden die Lücken und andere zwischen den verschiedenen das Gerippe bildenden Versteifungen vorhanao denen Zwischenräume mit einer entfernbaren Form, beispielsweise aus Wachs, ausgefüllt. Es werden z. B. die Räume 33 zwischen den Flügelrippen und die Lücken 34 zwischen den Rumpfspanten mit Wachs ausgefüllt, wobei die Außenflächen die der endgültigen Umkleidung entsprechende Form erhalten. Der so gefüllte Rahmen wird zur Aufnahme des Metallniederschlags in der Elektrolytzelle durch Aufbringen eines Graphitüberzuges o. dgl. vorbereitet. An Stelle eines Graphitüberzugs kann das Ganze einen äußerst dünnen aufgespritzten Überzug 36 aus metallischem Silber oder auf anderem Wege erhalten. Aus Sparsamkeitsgründen ist es erforderlich, den Silberüberzug äußerst dünn zu machen, so daß er nur ausreicht, um einen elektrischen Kontakt auf der ganzen Oberfläche herzustellen. Es hat sich gezeigt, daß ein dünner, fast nicht sichtbarer Film aus metallischem Silber genügt.

Das ganze auf diese Weise hergestellte Flugzeug wird in einen großen Elektrolytbehälter gebracht, in welchem sich ein Metallüberzug 37, beispielsweise aus Kupfer, auf der Silberhaut oder einer auf sonstige Weise geeignet hergerichtete Fläche niederschlägt, welcher die ganze äußere Oberfläche bedeckt und umhüllt. Die Elektrolyse wird so lange durchgeführt, bis der Überzug die gewünschte Dicke erreicht hat, worauf das vollendete Flugzeug erwärmt wird, so daß das Wachs oder ein anderer für die Herstellung der Form benutzter Stoff schmelzen und aus der Form auslaufen kann, wie es oben bei der Herstellung der kleineren Einheiten beschrieben worden ist.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine hohle, innen versteifte Konstruktion im ganzen oder im wesentlichen als Ganzes aus dünnen Schichten von auf elektrolytischem Wege niedergeschlagenem Metall hergestellt. Eine derartige Konstruktion ist geeignet, starken Kräften und Biegungsbeanspruchungen bei einem leichten Gewicht zu widerstehen. Die Konstruktion besteht nur aus einer Metallhaut von ungefähr Kartondicke. Es werden weder Nieten noch andere Befestigungsmittel verwendet. Die äußere Fläche besitzt die Glätte von poliertem Metall; dies wird ohne Polieren und ohne jedes Nacharbeiten erreicht. Es wird bei der Anwendung des Verfahrens auf ein Flugzeug eine Stromlinienoberfläche aus Metall erhalten mit einem äußerst geringen Reibungskoeffizienten für den Luftwiderstand. Die Oberfläche ist homogen, durchlaufend und von gefälligem Aussehen.

Bei der Anwendung auf ein Flugzeug, Automobil oder andere leichte Fahrzeuge erhält man eine äußerst leichte, starre Konstruktion, durchweg aus Metall, welche innen ein Gerippe, Versteifungsrahmen von erforderlicher Starrheit, umhüllt, wobei alle Teile in ihrer vorbestimmten gegenseitigen Lage befestigt sind.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden von metallischen Bauteilen auf elektrolytischem Wege, insbesondere zur Herstellung von Flugzeugzellen, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gerippe der Zelle bildenden Holme, Streben u. dgl. in ihre endgültige Lage' zu- go einander gebracht und in an sich bekannter Weise zu einem einzigen Metallstück durch einen elektrolytischen Überzug aus Metall verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Teile des Gerippes durch auf Formstücken elektrolytisch niedergeschlagenes Metall hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zusammenfügen der Einzelteile des Gerippes die Zwischenräume durch entfernbare Formstücke ausgefüllt werden und das Ganze elektrolytisch einen zusammenhängenden Metallüberzug auf der freiliegenden Oberfläche erhält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytische Metallüberzug aus Kupfer besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen