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Verfahren zur Herstellung von Preß- und Spritzgußformen für Metalle
und plastische Stoffe Man hat auf verschiedene Weise versucht, Preß-oder Spritzgußformen
auf galvanoplastischem Wege herzustellen, statt sie nach dem früher ausschließlich
verwendeten Verfahren aus einem vollen Stahlblock herauszuarbeiten, da dies langwierig
und schwierig ist und daher hochwertige Arbeitskräfte erfordert. Durch elektrolytischen
Niederschlag einer Metallschicht auf einer Matrize oder einem Musterstück läßt sich
ein genaues Negativ der Form dieses Musters anfertigen. Da sich aber der galvanische
Niederschlag selbst in befriedigender Weise nur in Gestalt einer verhältnismäßig
dünnen Schale anfertigen läßt, ergibt sich die weitere Aufgabe, für diese Schale
eine rückwärtige Verstärkung zu schaffen, die den mechanischen Ansprüchen entspricht,
die an eine Preß- oder Spritzgußform für Metall oder verformbare Stoffe, wie Kunstharze,
Gummi, Leder, Filz u. dgl., zu stellen sind. Zur Lösung dieser Aufgabe hat man unter
anderem vorgeschlagen, die elektrolytisch gewonnene dünne Schale rückseitig durch
ein Metall mit hohem Schmelzpunkt zu versteifen. Insbesondere ist es bekannt, zu
diesem Zweck auf die Rückseite der elektrolytisch gewonnenen Schale Metall in solcher
Menge aufzuspritzen, daß sich die gewünschte Dicke ergibt, oder auch geschmolzenes
Metall unmittelbar auf die Rückseite der Schale in einem Gießvorgang aufzubringen.
Weiter ist vorgeschlagen worden, die z. B. aus Nickel bestehende Schale herzustellen,
nachdem das Musterstück zunächst sehr dünn verkupfert worden ist. Die Kupferschicht
ist so dünn, daß sie an der fertigen Form unbeachtet bleiben kann. Sie soll nur
die Aufbringung des Nickels erleichtern, aus welchem die eigentliche
Schicht
oder Schale besteht. Beide Lagen werden dabei elektrolytisch oder im Spritzverfahren
aufgebracht; dann wird die Nickelschale rückwärtig durkli Aufguß eines Metalls,
z. B. Eisen oder Stahl, versteift.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird die die eigentliche Arbeitsfläche
bildende elektrolytisch erzeugte Schale zunächst rückwärtig durch eine nach dem
Metallspritzverfahren aufgebrachte Schicht aus einem Metall von hohem Schmelzpunkt
verstärkt, und danach wird darüber hinaus ein Metall von hohem Schmelzpunkt auf
die Rückseite aufm gegossen. Die Verstärkung im Spritzverfahren läßt sich ohne die
Gefahr durchführen, daß dabei die elektrolytische Schale schmilzt ;oder beschädigt
wird, während die zusätzliche Versteifung im Gießverfahren einen festeren und steiferen
Formkörper ergibt, als es sich erreichen ließe, wenn man die Form in ihrer ganzen
Stärke ausschließlich durch das Spritzverfahren erzeugen würile.
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Das Musterstück, das ein Negativ der zu erzeugenden Form darstellt,
wird in bekannter Weise aus irgendeinem leicht zu bearbeitenden Werkstoff gefertigt,
z. B. aus plastischen Stoffen, Gips oder Holz. Die Oberfläche dieses Musterstücks
wird dann in üblicher Weise irgendwie leitend gemacht.
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Dann wird das in dieser Weise oder sonst irgendwie hergestellte Musterstück
erfindungsgernäß plattiert, also als Kathode in ein Elektrolytbad eingebracht, so
daß sich auf dem Musterstück elektrolytisch eine Metallschicht niederschlägt, welche
eine Schale der gewünschten Form darstellt. Zweckmäßig verwendet man hierfür Metalle
mit verhältnismäßig hohem Schmelzpunkt und mög-, lichst großer Härte, wie Nickel
oder eine Nickellegierung. Diese Schale wird darin rückseitig durch ein hartes Metall
von hohem Schmelzpunkt, z. B. durch Stahl, im Spritzverfahren verstärkt, und die
aufgespritzte Verstärkung wird dann mit einem dem der weiteren Verstärkung dienenden
Werkstoff vollständig ausgefüllt. Auf diese Weise schafft die Erfindung eine Form,
deren Vorderfläche elektrolytisch hergestellt ist und deren Rückseite durch einen
dicken Metallkörper versteift ist. Im Bedarfsfall läßt sich die Vorderseite, die
z. B. aus Nickel bestehen kann, auf elektrolytischem Wege polieren und verchromen.
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Bei der praktischen Anwendung der Erfindung verwendet man zur Herstellung
des Musterstücks am besten einen plastischen Stoff, wie ein Phenol-Formaldehyd-Kunstharz,
das z. B. auf dem Markt unter dem Warenzeichen Bakelit erhältlich ist, oder man
verwendet Acetatcellulose hierfür. Dieser Stoff läßt sich leicht bearbeiten, und
im Bedarfsfall kann man das Musterstück aus einzelnen Teilen aufbauen, die getrennt
gefertigt und dann dadurch vereinigt werden, daß man ihre Päßflächen mit Aceton
aufweicht und zusammenklebt. Wird dann das ganze Musterstück mit Aceton überzogen,
so
erhält es eine Hochglanzpolitur, die sich später auf die elektrolytisch
erzeugte Schale überträgt. Soll das fertige Erzeugnis Löcher aufweisen, die sich
durch vorstehende Zapfen der Form bilden lassen, so setzt man an den entsprechenden
Stellen in das Musterstück Stahlstifte ein, indem man sie ebenso tief eingebettet,
wie sie spät& aus der Fläche der fertigen Preßforrn vorspringen sollen. Diese
Stifte werden so lang bemessen, daß sie mindestens mit einem Drittel ihrer Länge
aus dem Musterstück hervorragen.
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Das Musterstück wird dann entfettet, z. B. durch Abpinseln mit feuchtem
Ätzkalk, und dann durch Aufbringen einer entsprechenden Lösung versilbert. Hierfür
kann eine übliche Versilberungslösung verwendet werden. Bevor man nun die Galvanisierung
vornimmt, werden diejenigen Flächen der Form, an denen sich kein Nickel niederschlagen
soll, mit Salpetersäure gereinigt, um die Silberschicht wieder zu entfernen, oder
mit einem Isolierlack bestrichen. Das in dieser Weise hergerichtete Musterstück
wird dann in dem Galvanisierungsbad mit Hilfe von vernickelten Kupferdrähten aufgehängt,
die man am besten an solchen Punkten des Musterstücks befestigt, die außerhalb der
eigentlichen Arbeitsfläche der fertigen Form liegen. Auch diese Kupferdrähte können
mit einem Isolierlack überzogen werden, außer an den Stellen, wo sie mit der Silberfläche
Kontakt haben. Dann wird das Fornistück am besten während des Galvanisierens langsam
gedreht, etwa mit einer Umdrehung je Stunde, was durch Aufhängen des Musters
an einem Uhrwerk bewirkt werden kann.
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Während des Galvanisierens rhuß man darauf achten, daß das Elektrolytbad
in demjenigen Zustand erhalten bleibt, der hinsichtlich der Erzielung eines schnellen,
harten und ebenen Niederschlages ,ohne Spannungen, Narben oder anderen Fehlern die
besten Ergebnisse zeitigt.
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Das Plattieren erfolgt im allgemeinen bis zu einer Dicke Von 2 bis
4 mm. Die in das Musierstück eingesetzten Stifte sind dann in der nieder-.geschlagenen
Nickelschicht fest und untrennbar eingelagert. Dann wird die galvanisch erzeugte
Schale irgendwie von dem Musterstück abgenommen. Der Werkstoff des Musters kann
je nach seiner Art durch Auflösen, Schmelzen, Verbrennen oder mechanische
Bearbeitung entfernt werden.
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Dann wird die Rückseite dieser Schale mit hochschmelzendem Metall,
z. B. Stahl oder Gußeisen, aufgefüllt, um die gewünschte Festigkeit und Starrheit,
der fertigen Form zu gewährleisten.
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Im nachstehenden werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens näher
erläutert, die sich zum rückwärtigen Verstärken der Schale bei der Herstellung der
fertigen Form eignen.
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i. Auf die Schale wird Stahl im Spritzverfahren aufgesprüht, und auf
die aufgesprühte Schicht wird dann Stahl aufgegossen.
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2. Man spritzt nur eine dünne Stahlschicht auf die Rückseite der Schale.
Unabhängig davon wird ein Rahmen hergestellt, der indessen rückwärtig nicht offen
ist, aber eine Nut für die aufgesprühte Schale beläßt, und zwar auf der einen Seite
mit einem Zwischenraum von wenigen Millimetern, der dazwischen ringsherum verläuft.
Dann kann ein Metall, wie Gußeisen oder Stahl, durch Löcher im
Rahmen
in die Nut gegossen werden. In diesem Falle entspricht der Rahmen einem Napf, der
die Formrückseite bis auf einen schmalen Spalt auf der Vorderseite umgibt und Öffnungen
für das Eingießen des Verstärkungsmetalles hat.
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In jedem Fall ist es empfehlenswert, die Oberflächen vor dem Aufspritzen
aufzurauhen. Das kann durch beliebige Verfahren erfolgen, die im Metallspritzverfahren
üblich sind.
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Die auf diese Weise hergestellte Form läßt sich leicht polieren, weil
sie keine Bearbeitungsmarkiernngen zeigt. Die mit dem beschriebenen Verfahren elektrolytisch
hergestellte Form kann aber auf ihrer Arbeitsfläche auch elektrolytisch poliert
werden. In diesem Falle muß man nach dem Entfetten zunächst jedes etwa von der Form
übriggelassene Silber entfernen, und zwar durch anodische# Ätzen in einem Cyanidbad.
Dieses Verfahren verdient in allen Fällen den Vorzug, in welchen die Form zum Schluß
verchromt werden soll. Es hat sich gezeigt, daß der Chromniederschlag außerordentlich
gut auf der Oberfläche haftet.