DE895554C

DE895554C - Verfahren zum Behandeln und Feinschleifen von Arbeitsflaechen

Info

Publication number: DE895554C
Application number: DES5286A
Authority: DE
Original assignee: Jacquet Hispano Suiza SA
Current assignee: Jacquet Hispano Suiza SA
Priority date: 1945-03-02
Filing date: 1950-06-01
Publication date: 1953-11-05
Also published as: FR995437A; CH258595A; GB630854A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Oberflächenzustandes von Werkstücken, z. B. von Motorteilen, wie Kurbelwellen, Kolbenbolzen, Nockenwellen usw., die bisher aus mechanischen Vorgängen zum Richten und Schleifen bestehen, welche darauf abzielen, eine genügende vollkommene Politur zu erreichen. (Diese Vorgänge werden mit Nachschleifen, Abziehen, Feinschleifen usw. bezeichnet.)

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Durchführung derartiger Vorgänge durch Anwendung einer neuen technischen Lehre zu erleichtern und zu verbessern.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß bei den eingangs erwähnten Verfahren eine schnelle anodische Polierung unter Verwendung eines Bades mit Chromsäure in konzentrierter Lösung mineralischer und/oder organischer Säuren vorgenommen wird, wobei die Stromdichte mindestens 100 A/dm² beträgt, und daß die Behandlung 1 Minute oder weniger dauert.

Angenommen, daß es sich um die Behandlung von Werkstücken aus Stahl, aus Metall oder einer Legierung, insbesondere für Motoren, handelt, die mit der gewünschten Politur versehen werden müssen, geht man in der Weise vor, wie sich aus den nachstehenden Ausführungen im einzelnen ergibt.

Zunächst ist an die große Wichtigkeit zu erinnern, die der Begriff des Oberflächenzustandes in den letzten Jahren erhalten hat, durch die es mög-

lieh war, große Fortschritte in der Motorentechnik, insbesondere für die Luftfahrt und für Automobile, zu machen, und zwar auf Grund der besseren Erfassung der Begriffe Reibung und Ermüdung.

Man ist auf diese Weise dazu gekommen, Kurbelwellen, Kolbenbolzen, Nockenwellen, innere Bohrungen der Pleuelstangen, Ventile und andere Werkstücke so vollkommen wie möglich zu härten ίο und zu polieren, jedoch beruhten diese 'Verfahren und Fortschritte auf rein empirischer Grundlage und einer kostspieligen Durchführung.

Diese Verfahren greifen auf ein nach und nach feiner werdendes Richten oder Schleifen zurück, bis ein feiner Schliff durch Abziehen und Feinpolierung erreicht ist. Solche Verfahren sind kostspielig, weil sie mehrfach hintereinander durchzuführen sind und sehr viel Zeit in Anspruch nehmen, und außerdem ist es schwierig, einen genauen Endzustand der Oberflächen zu definieren. In jedem Fall ist die Feinheit der Politur durch die mechanischen Bedingungen begrenzt.

Anstatt mechanisch zu arbeiten, greift man gemäß der Erfindung auf eine Behandlung zurück, die unter anodisches Polieren bekannt ist.

Man weiß, daß dieses Verfahren, welches bisher vor allem in Laboratorien und in besonderen Fällen zum Polieren von verschiedenen Teilen aus nicht oxydierendem Stahl (für Dekorationszwecke) angewendet wurde, darin besteht, die Stücke in ein geeignetes! Bad einzutauchen und dieses Bad bei Schaltung der Stücke als Anode von einem Strom durchfließen zu lassen.

Obgleich in der Theorie dieses Verfahren noch nicht genau definiert ist* scheint es, daß der Stromdurchgang zu einer Lösung des Metalls der Oberflächenschicht führt, welches eine Verbindung mit bestimmten Badelementen eingeht, wobei dieses Lösen sich derart auswirkt, daß eine Nivellierung der angegriffenen Oberflächen erzielt wird.

Man verwendet also· diese Oberflächenlösung entsprechend der Erfindung, um alle Unebenheiten auszugleichen, die die vorhergehenden mechanischen Behandlungen verursacht haben, so daß man damit einen Oberflächenzustand erreicht, der sich soweit wie möglich der idealen Politur nähert.

Man hat also die Möglichkeit, die verschiedenen Oberflächenberichtigungen, die vorhergehende Verfahren hervorrufen, vollständig zu vermeiden und kann sich ganz auf das anodische Polieren beschränken, um die vorhandenen Unebenheiten auf dem Metall im Anschluß an einen. mehr oder weniger rohen Betridb auszugleichen oder einem mechanischen Schleifen oder Feinschleifen eine Endbehandlung durch anodisches Polieren folgen zu lassen.

In j edem Fall hat man die Möglichkeit, die Tiefe der Schicht in geeigneter Weise einzustellen, auf die sich das anodische Polieren auswirkt, d. h. die Tiefe des Lösens der Oberflächenmetalle einzustellen, indem man für jedes Bad die Temperatur, die Stromdichte (Ampere pro dm²) und 'die Behandlungszeit entsprechend wählt.

Andererseits' kann man eine in allen Punkten so gleichmäßig wie mögliche Wirkung erzielen durch Wahl eines geeigneten Bades, wobei die Tatsache bekannt ist, daß vorhandene Bäder, z. B-. mit Salzsäuregehalt, versuchen, auf einer zylindrischen Fläche eine Angriffstiefe zu erzeugen, die sich linear entlang einer Erzeugenden ändert, wodurch dem Stück eine Konizität gegeben wird, während andere Bäder, wie sie nachstehend noch behandelt werden, nicht zu einem solchen Ergebnis führen (man kann diese Konizität eventuell dadurch vermeiden, daß man von einer leichten, geringen, entgegengesetzten Konizität ausgeht) dadurch, daß alle Punkte des Bades eine möglichst homogene Wirkung, insbesondere durch Badbewegung, gewährleisten, wodurch die Konstanz der Temperatur gesichert wird, und eventuell 'dadurch, daß man den Kathoden Formen gibt, 'die denen des zu behandelnden Stückes derart angepaßt sind, daß die Entfernung Anode—Kathode in allen Punkten die gleiche bleibt oder einem geeigneten Gesetz folgt.

In'bezug auf die Bäder, insbesondere zur Behändlung von Teilen aus Stahl, wie sie oben beispielsweise angegeben wurden, greift- man gemäß der Erfindung auf solche zurück, die sich im wesentlichen durch Chromsäure in konzentrierter Lösung einer mineralischen und/oder organischen Säure, insbesondere Orthophosphorsäure, kennzeichnen. Derartige Bäder gewährleisten eine für alle Punkte konstante Tiefe der Auflösung der Teilchen an der Metalloberfläche.

Man kann so ein Bad mit 200 bis 300 g Chromsäure pro Liter Orthophosphorsäure (z. B'. 77⁰/vige technische Säure) verwenden bei Anwendung einer hohen Stromdichte in der Größenordnung von 100 bis 200 A/dm² oder mehr und bei Temperaturen zwischen 40 bis jo° und darüber. Dabei können alle möglichen Mittel zur Kühlung (Bewegung, Zirkulation mit Austauscher usw.) vorgesehen sein, um eine geeignete Temperatur trotz der Erwärmung aufrechtzuerhalten, die durch den Stromdurchgang eintritt.

Mit einem solchen Bad kann die Behandlungszeit für das anodische Polieren äußerst kurz sein und liegt z. B. bei 30· Sekunden. Diese Behandlungszeit steht mit der Tiefe der Lösung der Metallteilchen im Zusammenhang. Man Wird z. B., um ein zylindrisches· Werkstück mit Polierung auf einer bestimmten Seite zu erreichen, den Durchmesser zunächst um V100 mm durch übliches Abdrehen verringern und darauf eine weitere Durchmesserverringerung um Vioo mm durch anodisches Polieren durchführen, wobei diese Lösungstiefe mit sehr großer Genauigkeit eingestellt werden kann, indem man insbesondere auf die Behandlungszeit einwirkt. Man erkennt aus dem Vorhergehenden, daß ein solches Verfahren sehr großes Interesse besitzt, und zwar sowohl hinsichtlich der Schnelligkeit seiner Durchführung als auch hinsichtlich des geringen Kostenaufwandes, da jede übliche Behandlung durch mechanisches Feinschleifen wegfällt.

Außer den zu schleifenden Stücken für Motoren kann man gemäß der Erfindung auch Arbeitsflächen

aller anderen Werkstücke behandeln, gleichgültig ob sie geschliffen sind oder nicht, z. B. die Zähne von Getrieberädern, Federn, insbesondere Ventilfedern, und alle anderen Teile, bei denen· ein mechanisches Glätten und Schleifen wegen ihrer Form unmöglich ist. Betrachtet man z. B. Schraubenfedern od. dgl., die im allgemeinen kalt gerollt und einer thermischen Behandlung unterworfen werden, welche eine Oberflächenentkohlung bewirkt, so hat das Verfahren nach der Erfindung die Wirkung, daß die Entkohlungsschicht durch Lösung vergrößert wird, daß Spuren des Schleifens weggenommen werden und daß etwaige Brüche (Risse) in Erscheinung treten, so daß dieser Effekt eine Ergänzung der Erfindung ist, und zwar in bezug auf ! die Sicherheit und Kontrolle des Werkstückes (diese Ί Wirkung wird bei der Behandlung aller anderen Werkstücke ebenfalle auftreten).

Es ist verständlich, daß neben der Behandlung von Stahlwerkstücken nach der Erfindung auch die Behandlung von Werkstücken aus einem anderen Metall oder Legierungen angewendet werden kann.

Man kann das Verfahren nach der Erfindung

auch beim Kalibrieren oder an allen Metallfiächen anwenden, die einmal eine möglichst vollkommen polierte Oberfläche und zum anderen eine große Genauigkeit der Flächen erfordern..

Aus dem Vorstehenden folgt, daß man erfindungsgemäß das Feinschleifen von Werkstücken mit einem beliebig gewünschten Grad der Vollkommenheit durchführen kann und daß dieses Verfahren zu wesentlich besseren Ergebnissen führt als jedes mechanische Verfahren, wobei die hierfür aufzuwendenden Kosten bemerkenswert niedrig sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Arbeitsflächen von Maschinenteilen aus Metall, insbesondere aus Stahl, nämlich für Motor teile, wie Kolben, Kurbelstangen, Ventilfedern und Zahnräder, zwecks Befreiung von Unebenheiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine schnelle anodische Polierung unter Verwendung eines Bades mit Chromsäure in konzentrierter Lösung mineralischer und/oder organischer Säuren vorgenommen wird, wobei die Stromdichte mindestens 100 A/dm² beträgt, und daß die Behandlung ι Minute oder weniger dauert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der anodischen Polierung ein an und für sich bekanntes Chromsäure und Orthophosphorsäure enthaltendes Bad angewandt wird, das 200 bis 300 g Chromsäure je Liter Orthophosphorsäure enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von zylindrischen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchmesserverminderung von Vioo mm zuerst durch mechanische Behandlung herbeigeführt wird und daß darauf eine weitere Durchmesserverminderung um Vioo mm durch anodisches Polieren während einer Zeit von etwa 30 Sekunden herbeigeführt wird.

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