DE2550952C3 - Verfahren zur galvanoplastischen Serienherstellung von Raketenbrennkammer- oder -schubdüsenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur galvanoplastischen Serienherstellung von Raketenbrennkammer- oder -schubdüsenteilen. insbesondere aus Nickel, mit Hilfe eines Galvanisierkerns mit einer der Raumform des herzustellenden Bauteils entsprechenden Außenkontur, welcher nach Fertigstellung des Bauteils aus diesem entfernt wird.

Zur galvanoplastischen Herstellung eines rohrförmigen, gerippten Bauteils mit Hilfe eines flexiblen Galvanisierkerns aus Gummi oder einem anderen elastischen Material ist es bekannt (US-PS 35 60 350), zunächst in spanender Bearbeitung eine Positivform des Galvanisierkerns anzufertigen, von dieser Positivform dann einen Abguß herzustellen und aus dem Abguß durch Vulkanisieren den eigentlichen, flexiblen Galvanisierkern zu gewinnen. Ein solches Herstellungsverfahs ren ist mit einem beträchtlichen zeitlichen und maschinellen Aufwand verbunden.

Ferner ist es in der Schallplattenherstellung bekannt (Handbuch der Galvanotechnik« Bd. II, 1966. S. 940/ 941), aus einer Urplatte durch wiederholtes, galvanoplastisches Abformen auf dem Umweg über eine Negativform und eine oder mehrere, aus dieser gewonnene, positive Muttergalvanos eine Vielzahl von dünnwandigen Preßmatrizen herzustellen, aus denen dann in der letzten Stufe dieses bekannten Verfahrens

is die fertigen Schallplatten gepreßt werden. Ein derartiges Verfahren ist zur Serienherstellung von räumlich zumeist kompliziert geformten Brennkammer- oder -schubdüsenteilen nicht geeignet
Nach dem bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art schließlich (DE-AS 2015 024) werden mit Kühlkanälen versehene Raketenbrennkammern- oder -schubdüsen auf galvanoplastischem Wege unter Zuhilfenahme eines wiederverwendbaren, gegebenenfalls geteilten Galvanisierkerns, in dessen Oberfläche die Negativformen der Kühlkanäle durch spanende Bearbeitung einzeln eingearbeitet werden müssen, hergestellt Bei höheren Stückzahlen, also wenn wegen der langen Galvanisierzeiten von bis zu einigen Tagen mehrere Galvanisierkerne gleichzeitig benötigt werden.

ist bei diesem Verfahren die Herstellung der Kerne, die zur Ausnutzung der hohen Formgenauigkeit der galvanoplastischen Abformung exakt maßhaltig sein müssen, vor allem bei komplizierten Raumformen sehr kostspielig, wobei sich bei wiederverwendbaren, geteilten Galvanisierkernen der Herstellungsaufwand für die einzelnen Kerne wegen der an den Fügeflächen geforderten höchsten Passungsgenauigkeit noch zusätzlich erhöht

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine kostengünstige Serienfertigung von gleichzeitig mehreren formgenauen Bauteilen durch eine vereinfachte, maßhaltige Herstellung entsprechender Galvanisierkerne ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren der beanspruchten Gattung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Primärkern gefertigt und auf diesem ein Musterbauteil galvanoplastisch abgeschieden wird, nach dem Entfernen des Primärkerns und mit

so dem Musterbauteil als Formwerkzeug eine für die Serienfertigung benötigte Vielzahl von mit dem Primärkern formgleichen Sekundärkernen hergestellt wird und diese anschließend bis zur gewünschten Wandstärke der Bauteile galvanisch oder stromlos beschichtet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird lediglich ein einziger Primärkern, etwa durch spanende Bearbeitung, in Einzelanfertigung hergestellt, während die übrigen Galvanisierkerne in der für die galvanoplastisehe Serienfertigung erforderlichen Stückzahl diesem Primärkern mit äußerst geringem Fertigungsaufwand und gleichbleibend hoher Genauigkeit unter Verwendung eines aus dem Primärkern galvanogeformten Musterbauteils als Formwerkzeug spanlos, nämlich etwa mit Hilfe eines Knet-, Spritz- oder Gußvorgangs nachgeformt werden, wobei das Musterbauteil zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 2 mehrfach fügestoßfrei unterteilt ist und gemäß Anspruch 5 eine Gießform zur

Herstellung der Sekundärkerne aus verhältnismäßig leicht schmelzbarem schrumpfungsfrei härtendem Material bildet Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Formwerkzeug zur Herstellung der Sekundärkerne identisch mit dem Endprodukt, also den fertigen Brennkammer- bzw. -Schubdüsenteilen ist, A h. diese könnte später jederzeit wieder unmittelbar als Formwerkzeug verwendet und damit Ausgangspunkt für die Serienfertigung weiterer Bauteile werden, ohne daß es der vorbereitetden Verfahrenüichritte, nämlich Anfertigen eines Primärkerns, Herstellen eines Formwerkzeugs, bedarf. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit in hervorragender Weibe für eine kostengünstige Serienfertigung von hochfesten, galvanogeformten Bauteilen, is die eine komplizierte Raumform und eine gleichbleibend hohe Formgenauigkeit haben.

Wegen der kostengünstigen Fertigungsmöglichkeit der Sekundärkerne in einer erwünschten Stückzahl ist es auch bei verwickeiteren Raumformen nicht nötig, die Kerne zwecks Wiederverwendung zu unterteilen, und daher werden die Sekundärkerne gemäß Anspruch 3 vorzugsweise einteilig ausgebildet, so daß sie nach Fertigstellung der Bauteile jeweils durch chemisches oder thermisches Auflösen oder mechanisches Zerstören entfernt werden können.

Das Musterbauteil selbst kann aus einem beliebigen, für eine maßhaltige Formgebung der Sekundärkerne geeigneten Metall, gemäß Anspruch 4 vorzugsweise Kupfer oder ebenfalls Nickel, gefertigt werden.

Bei galvanoplastischer Herstellung der Bauteile mit Hilfe eines elektrischen Feldes werden die Kerr.e gemäß den Ansprüchen 6 und 7 zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, und zwar vorzugsweise aus Wood'schem Metall gefertigt, das bereits bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen schmelzflüssig ist und eine maßgetreue, formbeständige Herstellung der Sekundärkerne mit dem Musterbauteil als Gießform ermöglicht.

Wahlweise können die Sekundärkerne gemäß Anspruch 8 auch aus einem elektrisch leitfähigen Wachs oder aus nichtmetallischem, mit einer elektrisch leitfähigen Deckschicht überzogenem Material mit dem Musterbauteil als Spritz-, Gieß- oder Knetform hergestellt werden, wobei auf die Sekundärkerne vor der Beschichtung mit dem für die Bauteile gewählten Werkstoff, also insbesondere Nickel, zunächst eine dünne Kupferschicht abgeschieden wird, um eine schnellere Bedeckung bei niedrigeren Arbeitstemperaturen im Nickelbad zu erzielen. Um in diesem Fall mögliche Störungen durch die Kupfer- und/oder Deckschicht bei der Weiterverwendung der Bauteile zu vermeiden, werden diese Schichten gemäß Anspruch 9 vorzugsweise nach dem Entfernen des Sekundärkerns in einfacher Weise aus dem Bauteil ausgebeizt.

Eiforderlichenfalls werden die fertiggestellten Bauteile mechanisch nachbearbeitet, z. B. abgelängt, gebohrt, oder an der äußeren Galvanikschicht überarbeitet, wobei der Kern zweckmäßigerweise erst nach der Endbearbeitung des Bauteils aus diesem entfernt wird, um vor allem bei dünnwandigen Bauteilen während der Zerspanung für eine Versteifung zu sorgen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Primärkern zur Herstellung eines Musterbauteils in perspektivischer Darstellung;

F i e. 2 einen Schnitt durch das Musterbauteil nach dessen Unterteilung in zwei Formhälften;

F i g. 3 einen Schnitt durch einen der mit den beiden Formhälften gemäß F i g. 2 hergestellten Sekundärkerne; und

Fig.4 eine perspektivische Derstellung eines fertiggestellten Bauteils nach der Endbearbeitung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Verbindung mit den Figuren anhand der Herstellung eines galvanogeformten Einlaufstutzens 2 (F i g. 4) erläutert der aus einer mit dem nicht gezeigten Einlauftorus einer Raketenbrennkammer zu verschweißenden, ringflächenförmigen Grundplatte 4 und einem kegelstumpfförmigen Einlaufabschnitt 6 besteht welcher über einen gerundeten Übergangsabschnitt 8 integral und nahtlos an die Grundplatte 4 angeformt ist wobei die Achse des kegelstumpfförmigen Einlaufabschnitts 6 die zentrale Achse der ringfläehenförmigen Grundplatte 4 nicht schneidet Am oberen, kreisförmigen Ende 10 des Einlaufabschnitts 6 wird ein nicht gezeigter Anschlußflansch für eine Treibstoff-Zulaufleitung befestigt beispielsweise verschweißt Der Einlaufstutzen 2 ist aus galvanisch abgeschiedenem Nickel hergestellt wodurch einerseits eine ausreichend hohe thermische und mechanische Festigkeit gewährleistet und andererseits eine leichte Verschweißbarkeit mit den üblicherweise aus dem gleichen Material hergestellten Anschlußteilen erreicht wird.

Zur Serienfertigung von mehreren Einlaufstutzen 2 gleichzeitig dienen mehrere Galvanisierkerne 12, von denen einer in F i g. 3 gezeigt ist. Die Formflächen der Galvanisierkerne 12 sind über das Endmaß des fertiggestellten Einlaufstutzens 2 hinaus verlängert wobei die bei der galvanischen Beschichtung der Galvanisierkerne 12 entstehenden, für eine gleichmäßige Abscheidung wichtigen Überlängen des Einlaufstutzens 2 bei dessen mechanischer Endbearbeitung — aus Versteifungsgründen vorzugsweise noch vor dem Entfernen des Galvanisierkerns 12 — abgetrennt werden.

Zur Herstellung der Galvanisierkerne 12 in der zur Serienfertigung der Einlaufstutzen 2 erforderlichen Anzahl wird zunächst ein einteiliger, maßgetreuer Primärkern 14 (Fig. 1) durch spanende Bearbeitung oder ein anderes Modellierverfahren mit der geforderten Oberflächenbeschaffenheit aus einem einfach zu verformenden Material angefertigt, das elektrisch leitfähig ist oder mit einer leitfähigen Deckschicht überzogen wird sowie gegenüber dem Galvanikbad chemisch beständig sein und im Arbeitstemperaturbereich, der üblicherweise zwischen 40 und 6O⁰C liegt, eine möglichst geringe Ausdehnung besitzen muß. Als Kernwerkstoff eignen sich Aluminium oder durch Einlagerung von Metallpartikeln leitfähige oder mit einem leitfähigen Überzug versehene Kunststoffe, wie Kautschuk, und vorzugsweise Leitwachs oder Wood'-sches Metall, die einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt besitzen.

Auf dem Primärkern 14, dessen Außenkontur mit der erwünschten Innenkontur des fertigen Einlaufstutzens 2 übereinstimmt, wird ein Musterbauteil 16 (Fig.2) galvanogeformt, und zwar aus Kupfer oder einem anderen galvanisch leicht abzuscheidenden, formbeständigen Werkstoff. Das Musterbauteil 16 wird ohne die für die fertiggestellten Bauteile 2 erforderliche Endbearbeitung, also einschließlich der bei einer gleichmäßigen galvanischen Beschichtung entstehenden Überlängen, als Knet-, Spritz- oder Gußform zur Herstellung der Sekundärkerne 12 verwendet und zu diesem Zweck ggf.

mehrfach auf die im Formenbau übliche Weise an den Fügestellen stoßfrei unterteilt, wie dies in F i g. 2 durch die beiden Formhälften 18, 20 dargestellt ist. Der Primärkern 14 wird bei Unterteilung des Musterbauteils 16 in diesem belassen und ebenfalls durchtrennt, woraufhin sich die entstehenden Kernteile in einfacher Weise aus den ^r ormhälften 18,20 entnehmen lassen.

Mit dem S' isterbauteil 16 als Form werden die einteiligen, zerstörbaren Sekundärkerne 12 aus einem im Galvanikbad formbeständigen, elektrisch leitenden oder leitfähig überzogenen Material hergestellt, das sich zum späteren Entfernen der Sekundärkerne 12 leicht auf chemische, thermische oder mechanische Weise auflösen läßt. Dies sind im wesentlichen die gleichen Werkstoffe, die weiter oben für den Primärkern 14 angegeben wurden, und zwar ebenfalls vorzugsweise Leitwachs oder Wood'sches Metall. Um bei Verwendung von Leitwachs oder nicht-metallischen, mit einem leitfähigen Überzug versehenen Werkstoffen bei der späteren Nickelbeschichtung der Sekundärkerne 12 eine schnellere Bedeckung bei niedrigeren Arbeitsiemperaturen zu erzielen und eine absolut gleichförmige fehlstellenfreie elektrische Leitfähigkeit an den Form flächen der Sekundärkerne 12 zu garantieren, kann e sich empfehlen, auf die Sekundärkerne 12 zunächst eini

·, dünne Kupferschicht 24 von 10 bis 30 μ galvaniscl aufzubringen, bevor im Nickelbad die galvanoplastischi Abscheidung bis zur erwünschten Wandstärke de Einlaufstutzen 2 durchgeführt wird. Diese dünni Kupferschichi wird ggf. nach dem Entfernen de:

ίο Sekundärkerns 12 aus dem Nickelbauteil 2 ausgebeizt Zur Berücksichtigung der evtl. durch die Deckschich und die Kupferschicht bewirkten Malcnalauftragunj der Sekundärkerne 12 wird erforderlichenfalls entwedei der Primärkern 14 entsprechend kleiner dimensionier

ι·) oder das Musterbauteil 16 nach dem Entfernen de: Primärkerns 14 an seinen die Sekundärkerne Y. bildenden Formüachen mit einer zusätzlichen beispieis weise galvanischen Beschichtung versehen, derer Wandstärke mit der Wandstärke der nach dem Formel der Sekundärkerne 12 auf diese aufgetragenen Deck und/oder Kupferschicht übereinstimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur galvanoplastischen Serienhersteüung von Raketenbrennkammer- oder -schubdüsenteilen, insbesondere aus Nickel, mit Hilfe eines Galvanisierkerns mit einer der Raumform des herzustellenden Bauteils entsprechenden Außenkontur, welcher nach Fertigstellung des Bauteils aus diesem entfernt wird, dadurc h gekennzeichnet, daß ein Primärkern gefertigt und auf diesem ein Musterbauteil galvanoplastisch abgeschieden wird, nach dem Entfernen des Primärkerns und mit dem Musterbauteil als Formwerkzeug eine für die Serienfertigung benötigte Vielzahl von mit dem Primärkern formgleichen Sekundärkernen hergestellt wird und diese anschließend bis zur gewünschten Wandstärke der Bauteile galvanisch oder stromlos beschichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Musterbauteil zum Formen der Sekundärkerne mehrfach unterteilt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Kerne einteilig ausgebildet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Musterbauteil aus Kupfer oder Nickel gefertigt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärkerne aus einem verhältnismäßig leicht schmelzbaren Material unter Verwendung des Musterbauteils als Gießform hergestellt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Kerne aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne aus Wood'schem Metall gefertigt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne aus einem elektrisch leitfähigen Wachs oder aus nicht-metallischem, mit einer leitfähigen Deckschicht überzogenem Material hergestellt werden und auf die Kerne vor Beschichtung mit dem für die Bauteile gewählten Werkstoff zunächst eine dünne Kupferschicht abgeschieden wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Kupferschicht ggf. einschließlich der leitfähigen Deckschicht nach dem Entfernen des Sekundärkerns aus dem Bauteil ausgebeizt wird.