CH695188A5

CH695188A5 - Elektrode fur Funkenerosionsoberflochenbehanlung, Verfahren zur Herstellung derselben, Verfahren zur Funkenerosionsoberflochenbehandlung und Vorrichtung hierfur.

Info

Publication number: CH695188A5
Application number: CH00070/00A
Authority: CH
Inventors: Toshio Moro; Akihiro Goto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2006-01-13
Also published as: DE19981060T1; JP3227454B2; US6602561B1; DE19964388B3; TW457154B; WO1999058744A1; CN1185366C; CN1272144A

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, mit welcher eine Entladung bewirkt wird, die zwischen der Elektrode und einem Werkstück unter Verwendung einer erzeugten Energie auftritt, zur Bildung einer harten Schicht auf einer Oberfläche des Werkstücks, auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Elektrode, auf ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren mit einer solchen Elektrode und auf eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung, die mit einer solchen Elektrode ausgestaltet ist.

Stand der Technik

[0002] Bis jetzt ist als Technik zur Beschichtung der Oberfläche eines Werkstückes, um diesem eine Korrosionsbeständigkeit und Abnützungswiderstand der Oberfläche zu verleihen, ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 5-148615 offenbart worden. Die vorhergehende Technik ist so ausgestaltet, dass eine Elektrode in der Form eines Grünlings verwendet wird, zusammengesetzt aus WC-Pulver und Co-Pulver, so dass ein erster Schritt (ein Ablageschritt) ausführbar ist. Dann wird ein zweiter Schritt (ein Wiederschmelzschritt) durchgeführt, nachdem die Elektrode durch eine andere Elektrode ersetzt worden ist, wie eine Kupferelektrode, deren Elektrodenabnützung vergleichsweise klein ist.

Dadurch benötigt die vorgängige Methode zwei Schritte, um die Oberfläche eines metallischen Materials zu behandeln. Diese konventionelle Technik ist ein hervorragendes Verfahren, wenn es verwendet wird zur Bildung auf einem Stahlmaterial, einer harten Schicht, die eine genügende Härte und Haftung hat und eine Dicke von Zehnern von Mikrometern hat. Die Methode jedoch begegnet einer Schwierigkeit, wenn eine harte Schicht, die eine genügende Haftung hat, auf einem gesinterten Material gebildet wird, wie eine harte Legierung.

[0003] Eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsmethode, offenbart in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 9-192 937 und fähig zur Bildung einer harten Schicht, die auch auf einer harten Legierung eine genügende Haftung hat, wird nachfolgend mit Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben.

Bezug nehmend auf Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Elektrode in der Form eines Grünlings und hergestellt durch Pressen von TiH2-Pulver, 2 bezeichnet ein Werkstück, 3 bezeichnet einen Bearbeitungstank, 4 bezeichnet eine Bearbeitungsflüssigkeit und 5 bezeichnet ein Schaltelement zur Schaltung von Spannung und Strom, welche der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 zugeführt werden. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Steuerschaltkreis zur Steuerung von Ein/Aus des Schaltelementes 5. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Stromquelle, 8 bezeichnet einen Widerstand und 9 bezeichnet eine gebildete harte Schicht.

Die Funkenerosionsoberflächenbehandlung, ausgeübt mit der vorhergehenden Struktur, ermöglicht eine harte Schicht, mit einer hervorragenden Haftung und die eine Dicke von einigen Mikrometern bis Zehnern von Mikrometern hat, die auf der Oberfläche von Stahl oder einer harten Legierung gebildet wird.

[0004] Jede der vorhergehenden konventionellen Techniken ist durch die Verwendung der Elektrode in der Form eines Grünlings gekennzeichnet und hat einen Vorteil darin, dass die Komponenten der Elektrode leicht geschmolzen werden können infolge der Entladungsenergie, wobei erlaubt wird, leicht eine Schicht auf der Oberfläche des Werkstückes zu bilden. Jedoch haben die folgenden drei Gründe die praktische Verwendung der vorhergehenden Methode gehemmt.

[0005] Ein erster Grund wird nun beschrieben.

Dieser besteht darin, dass die Elektrode in der Form des Grünlings brüchig und anfällig zur Beschädigung ist. Deshalb kann ein Bearbeitungsvorgang zum Bearbeiten der Elektrode in die Form des Werkstücks oder ein Bearbeitungsvorgang zur Bildung von Schraubenlöchern zur Befestigung der Elektrode an der Maschine nicht leicht durchgeführt werden. Somit wird die Vorbereitungsarbeit für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu kompliziert und bewirkt eine wesentliche Bearbeitungseffizienzverschlechterung. Um das oben genannte Problem überwinden zu können, könnte es deshalb möglich sein, die Elektrode in der Form des Grünlings in eine Metallelektrode zur Anwendung zu sintern.

Jedoch wächst hier ein Problem, indem die Verarbeitbarkeit der gesinterten Elektrode verschlechtert wird und die Geschwindigkeit, mit welcher die harte Schicht gebildet werden kann, reduziert wird.

[0006] Ein zweiter Grund wird nun beschrieben. Eine Elektrode, die eine zufrieden stellende Grösse von der Sicht der praktischen Verwendung hat, kann nicht leicht gebildet werden. Das heisst, dass eine Elektrode, die zur Verwendung für die Oberflächenbehandlung einer Form oder Ähnlichem verwendet wird, und eine genügend grosse Grösse aufweist aus einem Sichtpunkt von praktischer Verwendung, nur gebildet werden kann, wenn ein Druck mit hoher Leistung angewendet wird. Ausserdem bewirkt die Tatsache, dass der Druck nicht einheitlich in das Material übertragbar ist, wenn das Pulvermaterial zusammengepresst wird, wodurch eine Unregelmässigkeit der Dichte erscheint.

Dadurch entsteht das Problem von beispielsweise Sprüngen. Daraus folgt, dass eine nicht einheitliche Härte der Schicht, die auf dem Werkstück gebildet wird, eine Verschlechterung der Qualität des Produkts zur Folge hat.

[0007] Ein dritter Grund wird nun beschrieben. Das heisst, dass ein dicker Film nicht leicht gebildet werden kann. Die konventionelle Methode kann keine Schicht bilden, deren Dicke grösser ist als einige Mikrometer zu Zehnern von Mikrometern. Eine harte Schicht hat eine Dicke, die grösser ist als der oben genannte Wert, und die von einem industriellen Gebiet verlangt wird, und nicht gebildet werden kann.

[0008] Eine Bearbeitung wird nun mit dem dritten Grund ausgeführt. Die Dünnfilmbildung ist industriell ausgeführt worden durch physikalische Bedampfung oder chemische Bedampfung, welches ein trockener Vorgang ist.

Ein dicker Film kann mit der vorgenannten Methode nicht gebildet werden. Deshalb muss zurzeit ein Sprühbeschichten oder Ähnliches angewendet werden. Die Sprühbeschichtungsmethode, welche fähig ist, eine Variation von Materialien auf ein Werkstück zu bringen, leidet unter einer rauen Textur der gebildeten Schicht. Deshalb kann die Sprühbeschichtung nicht angewendet werden auf einen Zweck, wie ein Vorgang zur Bildung einer Schicht auf einer Form, welche Präzision und Dauerhaftigkeit verlangt. Schlecht ist auch, dass die Materialien sehr eng begrenzt sind.

[0009] Eine konventionelle Technik ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 8-300 227 offenbart worden, welche sich auf eine Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von metallischem Material bezieht.

Dieses Verfahren umfasst die Schritte der Verwendung von Karbid, Pressen desselben zur Elektrode und Verwendung einer temporären Sinterung mit einer Temperatur, die nicht höher ist als eine Sintertemperatur, so dass eine Elektrode gebildet wird. Das Verfahren ist so ausgerichtet, um die Bearbeitungspolarität nach der Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu wechseln, um ein Verfahren zur weiteren Härtung der harten Schicht auszuführen. Deshalb muss der temporäre Sintervorgang mit einer vergleichsweise hohen Temperatur ausgeführt werden. Es ist gesagt worden, dass eine Temperatur von 1100 deg. C für dreissig Minuten aufrechterhalten wird.

Während das dichte Gefüge in der vorgenannten Elektrode in der Form eines Grünlings gebildet worden ist und durch den zeitlichen Sinterprozess hergestellt worden ist, kann eine zweite Bearbeitung der Elektrode nicht leicht ausgeführt werden. Schlecht ist, dass die harte Schicht nicht effizient auf einem Werkstück aufgebracht werden kann, was die Qualität der harten Schicht beeinflusst. Wenn eine dichte harte Schicht verlangt wird, muss der Bearbeitungsvorgang für eine lange Zeit ausgeführt werden. Die vorgenannte Methode hat ein anderes Problem, indem der Aufbringprozess leicht verschoben wird zu einem ProfiIfunkenerosionsprozess.

[0010] Ein Verfahren zur Herstellung einer Form wird nun als Beispiel der Bearbeitung beschrieben. Die Form kann durch eine der folgenden drei Verfahren hergestellt werden.

Ein erstes Verfahren ist so ausgerichtet, dass seine Form einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um ihr die erforderliche Härte und Abnützungswiderstand zu geben. Eine zweite Methode verwendet eine Oberflächenmodifizierungstechnik, um eine harte Schicht auf einem Teil oder der gesamten Oberfläche der Form aufzubringen, um die Lebensdauer zu verlängern. Eine dritte Methode verwendet eine harte Legierung zur Herstellung der Form oder ein hartes Material, bestehend aus einer harten Legierung oder Ähnlichem, welches eingefügt wird, um eine lange Lebensdauer zu erreichen.

Die dritte Methode wird verwendet zur Herstellung einer Form für Automobile oder Ähnlichem, welche in Masse produziert werden, oder zur Herstellung von Präzisionsprodukten.

[0011] In der vorliegenden Erfindung bezieht sich ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren, welches angewendet wird, wenn eine Form das Werkstück ist, welches bearbeitet werden muss, hauptsächlich zum dritten Verfahren. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren für eine Form vorgesehen, welche fähig ist, als Ersatz für eine Form aus einer harten Legierung oder einer Form, welche partiell die harte Legierung verwendet, zu dienen.

Eine konventionelle Technik mit Bezug auf das vorgängige industrielle Gebiet wird nun beschrieben.

[0012] Fig. 17 zeigt ein Beispiel einer Form für einen Werkzeugkopf, welcher als Form für einen präzisen Schmiedeprozess verwendet wird. Ein harter Legierungsblock 101 ist im zentralen Bereich eines Basismetalls 100 eingebettet und durch eine Profilfunkenerosionsmaschine oder eine Drahterodiermaschine bearbeitet, um eine aktuelle Formoberfläche zu bilden. Hierzu wird eine Funkenerosionsoberflächenbehandlung angewendet, um eine harte Schicht auf der Oberfläche der Form aufzubringen, um die Härte der Oberfläche zu verbessern, und die Lebensdauer zu verbessern. Fig. 17 zeigt den Aufbau, welcher verwendet wird, wenn die Funkenerosionsoberflächenbehandlung ausgeführt wird.

Eine Funkenerosionsoberflächenbehandlung wird durch eine Elektrode 103 in der Form eines Grünlings ausgeführt und erzeugt eine harte Schicht mit einer Dicke von ungefähr einigen Mikrometern auf der Oberfläche der Form. Bezugszeichen 102 bezeichnet einen Stössel zur Befestigung der Elektrode 103 in der Form eines Grünlings. Wie oben beschrieben worden ist, wird die Form durch eine Vielzahl von Schritten hergestellt, einschliesslich der Bearbeitung des Basismetalls für die Form, Einbetten des aus einer harten Legierung bestehenden Blocks, genauer Bearbeitung der Formung der Form und Funkenerosionsoberflächenbehandlung zum Verbessern der Oberfläche der Form.

[0013] Der vorgenannte Prozess zur Herstellung der Form weist zwei kritische Probleme auf.

Ein erstes Problem tritt auf vom Aufbau, dass der Block aus harter Legierung fest in das Basismaterial der Form eingesetzt wird. Deshalb muss sowohl das Basismaterial der Form und der aus einer harten Legierung bestehende Block mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden. Deshalb ist der Zeitaufwand und die anfallenden Kosten zur Herstellung der Form gross. Ein zweites Problem entsteht aus der Tatsache, dass der Block aus harter Legierung, der in das Basismaterial der Form eingepresst wird, aus einem unterschiedlichen Material zu dem Material, welches das Basismaterial der Form bildet, hergestellt ist. Als Resultat erzeugt der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten Risse und Brüche, die leicht entstehen können. Falls der Block aus harter Legierung wegen den Brüchen und der Risse nicht verwendet werden kann, muss die Form weggeworfen oder wieder hergestellt werden.

Auch in diesem Fall braucht dies eine lange Zeit und es entstehen hohe Kosten.

[0014] Deshalb wird eine Verbesserung von der Abteilung zur Herstellung der Form und/oder einer Abteilung, welche die Form verwendet, verlangt. Eine tatsächliche Lösungsmethode ist jedoch nicht gefunden worden.

[0015] Ein anderer Fall wird nun beschrieben. In einem Gebiet zur Herstellung von Teilen für Automobile wird beispielsweise eine Form zum Schmieden einer Pleuelstange, wie in Fig. 18 dargestellt ist, in weitem Masse verwendet. Fig. 19 zeigt einen repräsentativen Herstellungsprozess im vorgängigen Fall. Kürzlich ist eine Hochgeschwindigkeitsschneidtechnik schnell verbessert worden. Hierzu kann auch ein hartes Werkstück, das durch Wärmebehandlung erhalten wird, für einen Schneidvorgang verwendet werden.

Fig. 20 zeigt Resultate eines Vergleichs über die Zeit, die zur Herstellung von Pleuelstangen benötigt werden zwischen dem Hochgeschwindigkeitsschneidvorgang und dem konventionellen Funkenerosionsbearbeitungsvorgang. Wie aus Fig. 20 verstanden werden kann, ist der Hochgeschwindigkeitsvorgang viel effizienter als der konventionelle Funkenerosionsbearbeitungsvorgang.

[0016] Da die Formabnützungen, nachdem sie verwendet worden ist, wie in Fig. 19 dargestellt ist, zu einer neuen Form führt oder die Verbesserung der Genauigkeit der abgenützten Form werden verlangt. In einem Fall einer typisehen grossen Form, wie in Fig. 18 dargestellt ist, kann der aus harter Legierung stehende Block nicht aus Sicht einer leichten Herstellung eingesetzt werden. Ein Hauptteil der grossen Formen des vorgängigen Typs ist üblicherweise aus Werkzeugstahl hergestellt.

Deshalb, wenn die Werkzeugstahlform abgenützt ist, sind nur Mittel möglich, mit welchen Wärmebehandlung und Oberflächenverbesserung teilweise ausgeführt werden, um die Dauerhaftigkeit zu verbessern. Deshalb wird die Frequenz der Wiederherstellung der Formen rasch ansteigen, wodurch die Kosten zur Herstellung der Form stark wachsen.

[0017] Die konventionelle Methode zur Bildung einer harten Schicht auf einem Werkstück, wie eine Form durch Ausführen einer Funkenerosionsoberflächenbehandlung, ist aufgebaut worden wie beschrieben über die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsmethode, offenbart in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr.

Hei 5-148 615.

[0018] Die konventionelle Methode jedoch leidet unter kleiner Dicke der harten Schicht, wie in Fig. 21 dargestellt ist, Verschlechterung in den Charakteristiken des Materials bei hohen Temperaturen führen zu plastischer Deformation und ungenügender Festigkeit. Deshalb ist es schwierig, eine Form zu verwenden, die eine darauf gebildete harte Schicht hat, als Ersatz für den Block aus harter Legierung. Deshalb ist die vorgängige harte Schicht nur für einen begrenzten Fall zur Verbesserung der Oberfläche von einer harten Legierung verwendet worden.

[0019] Wie oben beschrieben ist, entsteht ein Problem dadurch, dass eine lange Zeit und grosse Herstellungskosten entstehen, um die Form aus harter Legierung herzustellen.

Im Fall einer grossen Form, in welche der Block aus harter Legierung nicht eingesetzt werden kann, entsteht ein Problem, indem die Frequenz der Wiederherstellung der Formen stark wächst, und deshalb die Kosten zur Herstellung der Form nicht reduziert werden können. Die konventionelle Methode zur Bildung der harten Schicht durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung leidet unter einer ungenügenden kleinen Dicke.

Dadurch können die Probleme nicht gelöst werden.

Darstellung der Erfindung

[0020] Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen, die mit der konventionellen Technik erfahren worden sind, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu erhalten, welche leicht zweitbearbeitet werden kann und welche frei ist von Reduktion in einer Bildungsrate einer harten Schicht, eine Herstellungsmethode hierfür, eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsmethode und eine Vorrichtung hierfür.

[0021] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu erhalten, welche fähig ist, in einem Arbeitsgang eine harte Schicht zu bilden, welche fähig ist,

spezielle Funktionen zu erfüllen einschliesslich Schmierfähigkeit, Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Abnützungswiderstand, ein Verfahren der Herstellung der Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsmethode.

[0022] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu erhalten, welche fähig ist, eine harte Schicht auf einem Werkzeug mit hoher Qualität zu bilden, eine Methode zur Herstellung der Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsmethode.

[0023] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren zu erhalten, welches fähig ist, effizient eine harte Schicht auf einem Werkstück zu bilden, eine leichte Bildung einer Elektrode,

Bilden eines dicken Films auf einer harten Schicht auf einem beliebigen Teil eines Bereichs und anwendbar auf einer Vielfalt von mechanischen Elementen einschliesslich einer Form, eines Werkzeugs und einem mechanischen Teil und eine Vorrichtung dafür.

[0024] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren zu erhalten, welches für eine Form anwendbar ist, welche als Ersatz für eine Form verwendet wird, hauptsächlich aufgebaut aus einer harten Legierung oder eine Form, welche teilweise durch eine harte Legierung aufgebaut ist, welches geringe Kosten, hohe Genauigkeit und ausgezeichnete Lebensdauer zeigt, welche in kurzer Zeit hergestellt werden kann und welche mehrere Male wiederholbar verwendet werden kann,

nur mit einem einfachen Reparaturvorgang.

[0025] Eine Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der Erfindung umfasst: ein Material der Elektrode, welches Metallpulver ist, Pulver eines Metallgemisches, Pulver eines keramischen Materials oder einem Gemisch von Pulver, worin, nachdem das Material der Elektrode durch Pressung gebildet worden ist, ein Glühen mit einer Temperatur durchgeführt wird, bei welcher ein Teil des Materials, das als Binder im Material der Elektrode verwendet wird, geschmolzen wird.

[0026] Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung umfasst die Schritte von:

Verwendung eines Metallpulvers, Pulver eines zusammengesetzten Metalls, Pulver eines keramischen Materials oder ein Gemisch von Pulver als Material der Elektrode; und Durchführen eines Wärmens auf eine Temperatur, bei welcher ein Teil des Materials, das als Binder im Material der Elektrode verwendet wird, geschmolzen wird, nachdem das Material der Elektrode durch Pressen geformt worden ist.

[0027] Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den entsprechenden abhängigen Ansprüchen.

[0028] Ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren mit einer erfindungsgemässen Elektrode, wobei das genannte Verfahren den Schritt umfasst:

Erwirkung einer Bogenentladung, welche eine pulsförmige Bogenentladung, eine kontinuierliche Bogenentladung oder eine Kombination der genannten kontinuierlichen Bogenentladung und der pulsförmigen Bogenentladung ist, die zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück erscheint, so dass die Energie der genannten Bogenentladung zur Bildung einer harten Schicht auf der Oberfläche des genannten Werkstücks verwendet wird.

[0029] Vorteilhafte Ausgestaltungen des Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens ergeben sich aus den entsprechenden abhängigen Ansprüchen.

[0030] Eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung mit einer verfahrensmässig hergestellten Elektrode, wobei die genannte Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung umfasst:

Entladungserzeugungsmittel zur Erzeugung einer Bogenentladung, welche eine pulsförmige Bogenentladung, eine kontinuierliche Bogenentladung oder eine Kombination der genannten kontinuierlichen Bogenentladung und pulsförmigen Bogenentladung zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück ist.

[0031] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung ergeben sich aus den entsprechenden abhängigen Ansprüchen.

[0032] Während die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben aufgebaut ist, können die folgenden Effekte erhalten werden.

[0033] Die Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der Erfindung erlangt einen Effekt, dass sie leicht durch einen mechanischen Abspannprozess gebildet werden kann, wie ein Drehverfahren, ein Schleifverfahren oder ein Polierverfahren oder ein Funkenerosionsprozess.

Ferner kann eine Funkenerosionsoberflächenbehandlung, das die Elektrode verwendet, so ausgeführt werden, dass ein Wert, bei welcher die harte Schicht, welche auf dem Werkstück gebildet ist, nicht reduziert wird. Die Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung erreicht zudem den Effekt, dass die Formbarkeit in der Pressformung wesentlich verbessert werden kann.

[0034] Die Elektrode für Funkenerosionsbearbeitung erreicht ferner den Effekt, dass eine harte Schicht fähig ist, spezielle Funktionen zu erfüllen einschliesslich Schmierfähigkeit, Widerstand gegen hohe Temperaturen und Abnützungswiderstand und kann auf einem Werkstück gebildet werden durch die Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode.

[0035] Die Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung erreicht ferner den Effekt,

dass eine dichte hochqualitative harte Schicht frei von Unregelmässigkeiten der Härte auf dem Werkstück gebildet werden kann durch die Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode.

[0036] Das Verfahren zur Herstellung der Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung erzielt einen Effekt, dass eine Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung erhalten werden kann, welche leicht durch einen mechanischen spanenden Prozess gebildet werden kann, wie ein Drehvorgang, ein Schleifvorgang oder ein Poliervorgang oder einen Funkenerosionsprozess und einen anderen Effekt, dass die Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode so ausgeführt werden kann, dass ein Wert, bei welchem die harte Schicht, welche auf dem Werkstück gebildet ist,

nicht reduziert wird.

[0037] Das Verfahren zur Herstellung der Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung erzielt ferner den Effekt, dass die Formbarkeit in der Pressformung wesentlich verbessert werden kann.

[0038] Das Verfahren zur Herstellung der Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung erreicht ferner den Effekt, dass eine harte Schicht fähig ist, spezielle Funktionen zu erfüllen, einschliesslich Schmierfähigkeit, Widerstand gegen hohe Temperaturen und Abnützungswiderstand auf einem Werkstück gebildet werden kann durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode.

[0039] Das Verfahren zur Herstellung der Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung erzielt ferner den Effekt,

indem eine dichte und hochqualitative harte Schicht frei von Unregelmässigkeiten der Härte auf einem Werkstück gebildet werden kann durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode.

[0040] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht den Effekt, dass die Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung leicht geformt werden kann, eine harte Schicht kann effizient auf einem Werkstück gebildet werden und ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren kann erhalten werden, welches auf eine Vielzahl von mechanischen Teilen anwendbar ist, einschliesslich einer Form, einem Werkzeug und einem mechanischen Element.

Ein anderer Effekt kann erhalten werden, indem der Überdeckungsprozess nicht erforderlich ist, weil die harte Schicht in einem Bereich des Werkstücks gebildet werden kann, welcher im Wesentlichen der gleiche ist wie der Bereich der Elektrode. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss der dreizehnten Erfindung erreicht einen Effekt, der gleich ist zu dem, der von der elften Erfindung erhaltbar ist und einen anderen Effekt, dass die Struktur vereinfacht werden kann.

[0041] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt, indem die Bearbeitung ausgeführt werden kann, während eine kleine Elektrode abgetastet wird, ein Erfordernis zur Erfindung einer grossen und speziell geformten gesinterten Elektrode kann eliminiert werden, die kleine Elektrode kann abgetastet werden auf der gesamten geformten Oberfläche eines Werkstücks,

wie einer Form, mit einer dreidimensionalen frei geformten Oberfläche und eine harte Schicht kann gebildet werden, die die gleiche Dicke über den Bereich des Werkstücks hat oder so, dass die Dicke falls notwendig veränderbar ist.

[0042] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt, dass eine harte Schicht fähig ist, spezielle Funktionen auszuüben einschliesslich Schmierfähigkeit, Widerstand gegen hohe Temperaturen und Abnützungswiderstand und kann auf einem Werkstück gebildet werden durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode.

[0043] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt,

dass eine dichte und hochqualitative harte Schicht frei von Unregelmässigkeiten der Härte auf einem Werkstück gebildet werden kann durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode.

[0044] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt, dass ein mit einer harten Schicht beschichtetes Werkstück in einer kurzen Zeit hergestellt werden kann, die Kosten desselben können reduziert werden und eine zufrieden stellende Genauigkeit kann erhalten werden.

Ein anderer Effekt kann erhalten werden, indem eine mit einer harten Schicht beschichtete Form eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit zeigt und eine wiederholbare Verwendung erlaubt wird mit einem einfachen Modifiziervorgang, falls die Form abgenützt wird.

[0045] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt, dass eine mit einer harten Schicht beschichtete Form, die ferner eine zufrieden stellende Dauerhaftigkeit aufweist, erhalten werden kann, weil eine harte Schicht, die dicker ist als eine harte Schicht, gebildet in einem Bereich der Form, in welcher der Grad der Abnützung tief ist, in einem Bereich derselben gebildet wird, in welchem der Grad der Abnützung hoch ist

[0046] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt, dass eine Form, beschichtet mit einer harten Schicht, erhalten werden kann,

mit welcher eine Wiederherstellung der Form nicht erforderlich ist, eine teilpermanente Verwendung der Form erlaubt ist, die erforderlichen Kosten zur Herstellung der Form und zum Unterhalt derselben beträchtlich gespart werden können und Energie gespart werden kann und eine Umweltfreundlichkeit erlaubt wird, weil die Menge des Materials zur Herstellung der Form beträchtlich reduziert werden kann.

[0047] Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren erreicht ferner den Effekt, dass Modifikation der Form in einer beträchtlich kurzen Zeit vollendet werden kann.

[0048] Die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung erreicht einen Effekt, dass eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung erhalten werden kann, mit welcher die Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung leicht hergestellt werden kann,

eine harte Schicht kann effizient auf einem Werkstück gebildet werden und Anwendung auf einer Vielzahl von mechanischen Teilen einschliesslich einer Form, eines Werkzeugs und einem mechanischen Element erlaubt wird. Ein anderer Effekt kann erhalten werden, indem der Abdeckprozess nicht erforderlich ist, weil die harte Schicht in einem Bereich des Werkstücks gebildet werden kann, welches im Wesentlichen derselbe ist wie der Bereich der Elektrode.

[0049] Die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung erreicht ferner den Effekt, dass die Vorrichtung vereinfacht werden kann.

[0050] Die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung erreicht ferner den Effekt, dass die Bearbeitung ausgeführt werden kann, während eine kleine Elektrode abgetastet wird, das Erfordernis zur Verwendung einer grossen und spezial geformten gesinterten Elektrode kann eliminiert werden,

die kleine Elektrode kann abgetastet werden auf der gesamten geformten Oberfläche eines Werkstücks, wie einer Form, welches eine dreidimensionale frei geformte Oberfläche hat und eine harte Schicht kann gebildet werden, die die gleiche Dicke über den Bereich des Werkstücks hat oder so, dass die Dicke geändert wird, falls nötig.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0051]
Fig. 1 : zeigt in einem Diagramm ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 : zeigt in einem Diagramm ein Verfahren zur Bildung der Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Beimischung von Wachs in ein Material der Elektrode;
Fig. 3 :

ist ein Graph, der ein Beispiel einer Dampfdruckkurve des Wachses zeigt;
Fig. 4 : ist ein Diagramm, das den schematischen Aufbau eines Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens und einer Vorrichtung hierzu gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 : ist eine vergrösserte Fotografie, welche eine harte Schicht, gebildet durch eine einfache Entladung mit Verwendung TiC als Hauptkomponente der Elektrode gemäss der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 : ist eine Fotografie, welche einen Status von Ablagerung einer harten Schicht zeigt, gebildet durch kontinuierliche Entladung gemäss der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 :

ist ein schematisches Diagramm, das eine Bearbeitungsmethode mit Verwendung einer Elektrodenabtastmethode gemäss der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 : ist ein Diagramm, das ein Funkenerosionsoberflächenbe-handlungsverfahren gemäss der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, mit welcher bereichsweise Entladung ausgeführt wird;
Fig. 9 : zeigt Resultate von Röntgendiffraktion der harten Schicht, gebildet auf einem Werkstück durch Verwendung einer Elektrode gemäss der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und so erwärmt, dass eine Vorstufe des Sinterns des hauptsächlich aus TiC zusammengesetzt realisiert wird;
Fig. 10 : ist ein Graph, welcher Resultate des Messens von Vickers-Härte der gebildeten harten Schicht zeigt, gemäss der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 :

ist ein Diagramm, welches eine Methode zur Bildung einer harten Schicht zeigt, gemäss der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die fähig ist, spezielle Funktionen auszuüben;
Fig. 12 : ist ein Diagramm, welches einen Status zeigt, in welchem ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird für eine präzis geschmiedete Form;
Fig. 13 : ist ein Diagramm, welches einen Prozess zur Herstellung und Verwendung der Form gemäss der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 : ist ein Diagramm, welches die Verwendung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine gepresste Form zeigt;
Fig. 15 :

ist ein Diagramm, weiches eine Methode zum Verändern der Dicke der harten Schicht in Bezug auf einen Grad von Abnützung zum Verlängern der Lebensdauer der Form zeigt, gemäss einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 : ist ein Diagramm, welches den Aufbau eines konventionellen Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens zeigt;
Fig. 17 : ist eine Fotografie, welche eine Form für einen Werkzeugkopf zeigt, welcher als konventionelle Form verwendet wird, hergestellt durch Präzisionsschmieden;
Fig. 18 : ist ein Fotografie, welche eine konventionell geschmiedete Form für eine Pleuelstange zeigt;
Fig. 19 : ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung einer Form zeigt;
Fig. 20 :

ist ein Graph, welcher Resultate eines Vergleichs von benötigter Zeit zur Herstellung einer Form für eine Pleuelstange zwischen einer konventionellen Funkenerosionsbearbeitung und einem Verfahren von Verwendung von Hochgeschwindigkeitsschneiden zeigt; und
Fig. 21 : ist eine Fotografie, welche eine Schicht zeigt, gebildet durch eine konventionelle Funkenerosionsoberflächenbehandlung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

1. Ausführungsform

[0052] Fig. 1 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung hergestellt aus Pulver, erhalten durch Mischen von WC-Pulver und Co-Pulver, als ein Beispiel beschrieben.

Bezug nehmend auf Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 11 einen Grünling, 12 bezeichnet WC-Pulver, 13 bezeichnet Co-Pulver, 13a bezeichnet Co-Pulver, wovon ein Teil geschmolzen worden ist, 14 bezeichnet eine Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, 21 bezeichnet einen Vakuumofen, 22 bezeichnet eine Hochfrequenzspule und 23 bezeichnet eine Vakuumatmosphäre.

[0053] Der Grünling 11, erhalten durch Mischen und Formpressen des WC-Pulvers und des Co-Pulvers, kann durch einfaches Mischen und Druckformen des WC-Pulvers 12 und des Co-Pulvers 13 erhalten werden. Vorzugsweise wird der Wachs beigemischt und dann Druckformung ausgeführt, weil die Verformbarkeit des Grünlings 11 verbessert werden kann. Nun wird das Verformungsverfahren, welches so durchgeführt wird, dass der Wachs gemischt wird, beschrieben mit Bezug auf die Fig. 2.

Bezugszeichen 15 bezeichnet den Wachs, wie Paraffin, im Grünling 11 angeordnet im Vakuumofen 21, dargestellt in Fig. 2(a). Wenn der Wachs 15 mit dem Pulver gemischt wird, erhalten durch Mischen des WC-Pulvers 2 und des Co-Pulvers 13 bevor die Druckumformung durchgeführt wird, kann die Formabilität des Grünlings 11 wesentlich verbessert werden. Da der Wachs 15 jedoch eine isolierende Substanz ist, der in der Elektrode in grosser Qualität gelassen wird, erhöht den elektrischen Widerstand der Elektrode. Somit wird die Entladungscharakteristik verschlechtert. Deshalb muss der Wachs 15 entfernt werden. Fig. 2(a) zeigt einen Status, in welchem die Elektrode in der Form des Grünlings mit beigemischtem Wachs in den Vakuumofen 21 zur Erwärmung eingeführt wird. Der Wärmvorgang wird in der Vakuumatmosphäre 23 ausgeführt.

Als Alternative hierzu kann die Atmosphäre ein Gas sein, wie ein Hydrogengas oder ein Argongas. Der Grünling 11, angeordnet im Vakuumofen 21, wird mit hoher Frequenz durch die Hochfrequenzspule 22 erwärmt, angeordnet rund um den Vakuumofen 21. Wenn die Wärmetemperatur zu tief ist, kann der Wachs 15 nicht entfernt werden. Wenn die Wärmetemperatur zu hoch ist, wird der Wachs 15 unerwünscht in Russ umgebildet. Als ein Resultat wird die Reinheit der Elektrode verschlechtert. Deshalb darf die Temperatur nicht tiefer sein als die Temperatur, bei welcher der Wachs 15 geschmolzen wird und nicht höher, als die Temperatur, bei welcher der Wachs 15 zersetzt wird und Russ gebildet wird. Eine Dampfdruckkurve von Wachs mit einem Siedepunkt von 250 deg. C ist beispielhaft in Fig. 3 dargestellt.

Wenn der atmosphärische Druck im Vakuumofen 21, nicht höher gemacht wird als der Dampfdruck des Wachses 15, wird der Wachs 15 verdampft und entfernt, wie in Fig. 2(b) gezeigt wird. Als Resultat kann der Grünling 11 hergestellt aus WC und Co erhalten werden.

[0054] Dann wird der Grünling 11 im Vakuumofen 21 mit Hochfrequenz durch die Hochfrequenzspule 22 erwärmt, wie in Fig. 1(a) dargestellt ist, um den Widerstand zu geben, mit welchem Dauerhaftigkeit gegen Bearbeitung des Grünlings 11 erhalten werden kann. Um einen extremen Grad von Härtung zu vermeiden, wird die Erwärmung bis auf eine Härte von beispielsweise Kalk durchgeführt (nachfolgend bezeichnet als ein "vorgängiger Sinterstatus"). Im vorgängigen Status beginnt die Elution von Eisenmetall, wie Co, die Lücken zu füllen unter den Karbidpartikeln. Somit wird ein Status von solider Lösung des Karbids gebildet.

Auf der anderen Seite läuft in den Bereichen, in welchen Karbid gegenseitig in Kontakt kommt, die Bindung weiter. Jedoch ist die Sintertemperatur vergleichsweise tief, um eine vollständige Sinterung zu realisieren, weshalb schwächere Verbindungen gebildet werden.

[0055] Der Wärmvorgang zur Realisierung des vorgängigen Sinterstatus wird unter Temperaturbedingungen durchgeführt, welche in Abhängigkeit des Materials der Elektrode variieren. Die Bedingungen können vorgängig bestimmt werden in Übereinstimmung mit Resultaten von Experimenten. In einem beispielhaften Fall, wo WC-Pulver und Co-Pulver miteinander gemischt werden (Gewichtsverhältnis = 8:2), um druckgeformt zu werden, kann der vorgängige Sinterstatus realisiert werden durch Ausführen der Erwärmung auf 600 deg. C für eine Stunde.

Wenn TiC-Pulver und TiH2-Pulver miteinander gemischt werden (Gewichtsverhältnis = 9 : 1) um druckgeformt zu werden, kann der vorgängige Sinterstatus realisiert werden durch Durchführung der Erwärmung bei 900 deg. C für eine Stunde.

[0056] Wie vorgängig beschrieben, muss die Temperatur, bei welcher die Erwärmung durchgeführt wird, um den vorgängigen Sinterstatus zu realisieren, gesetzt werden, bei welcher ein Teil eines weichen Materials (zum Beispiel Co-Pulver), welches als Binder bezüglich eines harten Materials verwendet wird (zum Beispiel WC-Pulver), geschmolzen wird. Die vorgängige Temperatur ist beträchtlich tiefer als der Schmelzpunkt des weichen Materials. Die Temperatur variiert in Übereinstimmung mit Gemischanteil des harten Materials und des weichen Materials.

Das heisst, wenn der Anteil des weichen Materials, das verwendet wird, um als Binder bezüglich des harten Materials zu dienen, erhöht wird, muss die Erwärmungstemperatur zur Realisierung des vorhergehenden Sinterstatus gesenkt werden. Wenn der Anteil des weichen Materials, das als Binder dient, erhöht wird und somit der Anteil des harten Materials geringer wird, verschlechtert sich die Effizienz zur Bildung der harten Schicht auf dem Werkstück. Deshalb hat der Anteil von weichem Material, das als Binder dient, eine Grenze vom Gesichtspunkt der praktischen Verwendung. Somit hat die Erwärmtemperatur zur Realisierung des vorherigen Sinterstatus eine untere Limite. Dies heisst, dass es vorteilhaft ist, dass die Erwärmtemperatur zur Realisierung des vorgängigen Sinterstatus 400 deg.

C ist oder höher.

[0057] Es ist ferner ein wichtiger Punkt, dass die Erwärmtemperatur zur Realisierung des vorgängigen Sinterstatus tiefer sein muss als 1100 deg. C. Wenn die Temperatur höher ist als der oben angegebene Wert, wird die Elektrode extrem gehärtet. Deshalb ergibt ein Funkenerosionsprozess, welcher als Nächstes ausgeübt werden muss, ein Problem, indem das Material der Elektrode einheitlich separiert wird infolge eines Hitzeschocks, der vom Entladungsbogen herrührt, und deshalb wird das Material der Elektrode nicht normal in einen Spalt zwischen den Polen zugeführt.

Als Resultat verschlechtert sich die Qualität der Schicht, die auf dem Werkstück gebildet wird, extrem.

[0058] Die Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, welche druckgeformt worden ist und dann erwärmt wird, so dass sie auf den vorgängigen Sinterstatus gebracht wird, kann leicht durch einen mechanischen Spanprozess geformt werden, wie ein Drehvorgang, ein Schleifvorgang oder ein Poliervorgang oder ein Funkenerosionsvorgang.

Ausserdem hat die Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung eine Charakteristik, dass eine Rate, bei welcher die harte Schicht auf einem Werkstück durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung gebildet wird, bei welchem die vorhergehende Elektrode verwendet wird, nicht gesenkt wird.

Zweite Ausführungsform

[0059] Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau eines Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens und einer Vorrichtung hierfür zeigt, gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 14 eine Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und 16 bezeichnet eine harte Schicht, gebildet auf einem Werkstück 2. Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Zuführmotor und 32 bezeichnet eine Zuführschraube.

Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Bearbeitungstank, 4 bezeichnet eine Bearbeitungsflüssigkeit hauptsächlich zusammengesetzt aus Öl mit einer isolierenden Charakteristik oder Wasser und 5 bezeichnet ein Schaltelement zum Schalten der Spannung und des Stroms, welche zu der Elektrode 14 für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung und dem Werkstück 2 zugeführt werden. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Steuerkreis zur Steuerung von Ein/Aus des Steuerelementes 5. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Stromquelle und 8 bezeichnet einen Widerstand. Die Elektrode 14 für Funkenerosionsoberflächenbehandlung ist eine druckgeformte Elektrode und erwärmt, so dass sie in den vorgängigen Sinterstatus gebracht worden ist, gleich zu der gemäss der ersten Ausführungsform.

Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) erlaubt die Zuführung der Elektrode 14 durch den Zuführmotor 31 zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung des Werkstücks 2 in einem verlangten Steuermodus einschliesslich Servozufüh-rung und Zuführung mit konstanter Geschwindigkeit.

[0060] Die Bearbeitungsflüssigkeit 4 ist hauptsächlich aus Öl zusammengesetzt, das eine isolierende Charakteristik hat, oder Wasser. Wenn isolierendes Öl als Bearbeitungsflüssigkeit 4 verwendet wird, können Vorteile realisiert werden, indem Techniken über die Erodiermaschine mit grosser Anwendung direkt verwendet werden können und die mechanische Struktur vergleichsweise vereinfacht werden kann. Wenn Wasser als Bearbeitungsflüssigkeit verwendet wird, kann manchmal simultan mit der Reaktion Hydroxid produziert werden.

Deshalb entsteht manchmal ein Problem, wenn eine Hochqualitätsschicht verlangt wird. Wenn eine elektrolose Energiequelle einer Drahterodiermaschine, welche in breitem Masse angewendet wird, verwendet wird, können die vorgängigen Probleme ausgeräumt werden. Selbst im Fall, wo Wasser als Bearbeitungsflüssigkeit verwendet wird, hat eine harte Schicht eine Charakteristik, welche von einem Gesichtspunkt der praktischen Anwendung aus, die gleich ist, wie die im Fall erhaltbar ist, wo isolierendes Öl als Bearbeitungsflüssigkeit verwendet wird, gebildet werden kann.

[0061] Ein Verfahren zur Bildung der harten Schicht 16 wird nun beschrieben.

Wenn intermittierend oder kontinuierlich ein Entladungsbogen erzeugt wird durch die Energiequelle 7 zwischen der Elektrode 14 zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung und dem Werkstück 2, wird der Raum zwischen den Polen lokal erwärmt wegen der erzeugten Hitze. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird nun ein Verfahren beschrieben, das einen pulsförmigen und intermittierenden Entladungsbogen verwendet. Wenn die Energiequelle für einen Funkenerosionsprozess verwendet wird, der üblicherweise angewendet wird, als Mittel zur Erzeugung des intermittierenden Entladungsbogens, kann der Aufbau leicht verstanden werden. Zu bemerken ist, dass die Wellenform, der Wert des Stroms und die anderen Bedingungen optimiert werden müssen, falls erforderlich.

Wenn ein Entladebogen erzeugt wird, bewirkt die Hitzeschockenergie auf einem Bereich des Materials der Elektrode 14 für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gegenüber dem Werkstück 2 ein Separieren in den Raum zwischen den Polen und eine simultane Entladung als Pulver. Der Raum zwischen den Polen wird momentan auf einen heissen Plasmastatus gebracht, dessen Temperatur Tausende von Grad Celsius oder höher ist. Somit wird ein Hauptteil des Materials der Elektrode in einen komplett geschmolzenen Status gebracht. Auch die Oberfläche des Werkstücks, das zur Elektrode gegenüberliegend in einer Position angeordnet ist, bei welcher der Entladungsbogen erzeugt worden ist, wird momentan erwärmt. Somit wird die vorige Oberfläche in einen geschmolzenen Status gebracht, gleich wie das Material der Elektrode.

In diesem heissen Status werden das geschmolzene Material der Elektrode und des Werkstücks miteinander vermischt. Somit wird eine Legierungsphase zwischen dem Material der Elektrode und dem Basismaterial des Werkstücks auf dem Werkstück gebildet. Dann bewirkt das Vorhandensein der Bearbeitungsflüssigkeit zwischen den Polen und ihrem umgebenden Bereich, dass die Temperatur schnell gesenkt wird. In einem Prozess vom heissen Status zum kalten Status finden zwischen Flächen Reaktionen zwischen einer flüssigen Phase einer Stahllegierung und einer festen Phase, welches das Karbid oder die feste Lösung bildenden Reaktionen zwischen der soliden Phasen und der Karbidsubstanz momentan statt. Deshalb findet die Hauptsinterung in einer sehr kurzen Zeit statt. Somit wird die harte Schicht 16 auf dem Werkstück 2 gebildet.

Wenn der vorgängige Prozess wiederholt wird, wird eine Schmelzreaktion zwischen der Oberfläche der gebildeten harten Schicht und dem Material der Elektrode repetiert. Während die Zeit vergeht, läuft die Ablage der Schicht weiter, so dass ein dicker Film gebildet wird.

[0062] Um die Bogenentladung stabil aufrechtzuerhalten, muss zwischen den Polen Servo ausgeübt werden, wenn ein aktueller Prozess ausgeführt wird. Der Servo zwischen den Polen ist ein Vorgang zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Spaltes zwischen der Elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und dem Werkstück oder einer vorbestimmten Spannung zwischen den Polen, welche erforderlich ist, wenn der Prozess ausgeführt wird. Auch eine Zuführkontrolle, erforderlich nachdem die Elektrode beansprucht worden ist, ist eingeschlossen.

Um einen vorbestimmten Spalt aufrechtzuerhalten, um dem Spalt zwischen den Polen, welcher mit fortschreitender Zeit variiert, zu entsprechen, oder zur Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Spannung zwischen den Polen, muss eine Zuführung der Elektrode gebildet werden. Der vorgehende sequentielle Kontrollvorgang wird "Servo zwischen Polen" genannt.

[0063] Fig. 5 ist eine vergrösserte Fotografie einer harten Schicht, gebildet durch eine einfache Entladung in einem Fall, wo die Hauptkomponente der Elektrode TiC ist. Auch aus den Resultaten der Analyse von Röntgendiffraktion, die später beschrieben wird, wurde die harte Schicht infolge einer momentanen Reaktion gebildet. Fig. 6 zeigt einen Status von Ablagerung auf der harten Schicht, gebildet durch die fortlaufende Entladung.

Ein Status, in welchem harte Schichten übereinander abgelagert wurden, wovon jede durch eine einzelne Entladung gebildet worden ist, kann klar bemerkt werden. Wie oben beschrieben wird die druckgepresste und erwärmte Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, die in den vorgesehenen Sinterstatus gebracht wurde, verwendet, um eine Entladung zu erwirken, die kontinuierlich abläuft. Somit kann die harte Schicht auf dem Basismaterial des Werkstücks gebildet werden.

[0064] Somit kann die harte Schicht momentan gebildet werden infolge der einzelnen Entladung. Auch kontinuierliche Bogenentladung erlaubt, eine harte Schicht zu bilden. Die intermittierende Entladung ist effizient zur Vermeidung eines Temperaturanstiegs des Werkstücks.

Auf der anderen Seite ist die Temperatur der Oberfläche des Werkstücks vergleichsweise klein, was bewirkt, dass die Dichte der Bildung der harten Schicht etwas ungenügend ist. Zur Vermeidung des vorgängigen Problems ist eine Erzeugung einer kontinuierlichen Bogenentladung erforderlich. In diesem Fall findet eine Konzentration der Bogenentladung auf einen Punkt statt, was bewirkt, dass ein Fehler in der Bearbeitungsoperation erscheint. Deshalb wird eine stabile Bogenentladung erzeugt, während eine hohe Temperatur aufrechterhalten wird und Servo zwischen den Polen durch Kombination der fortlaufenden Funkenentladung und der intermittierenden Funkenentladung ausgeführt wird. Bogenentladung, die in Intervallen von einigen Mikrosekunden ausgeführt wird und kontinuierliche Bogenentladung, welche für einige Sekunden ausgeführt wird, werden miteinander verbunden.

Wenn die vorgängige Kombination bezüglich der Bildungsbedingungen für die harte Schicht optimiert sind, kann eine dichte Schicht schnell und zuverlässig abgelagert werden.

[0065] Das Verfahren bezüglich der vorliegenden Erfindung erlaubt das Aufbringen der harten Schicht in einem Bereich des Werkstücks, welcher im Wesentlichen der gleiche Bereich ist wie der Bereich der Elektrode. Dieser Vorteil kann mit den anderen Verfahren nicht erreicht werden und ist eine ausgezeichnete Charakteristik der vorliegenden Erfindung. Die konventionelle physische Verdampfung und chemische Verdampfung verlangt einen Überdeckungsvorgang, wie eine Plattierung, um den bereichsweisen Prozess auszuführen.

Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung verlangt keinen Abdeckprozess, das heisst, dass nur vorherige Formation einer Elektrode, die einen verlangten Querschnittsbereich haben und eine Bearbeitung ausführen, erforderlich sind. In einem Fall, wo ein grosser Bereich bearbeitet werden muss, kann eine kleine Elektrode verwendet werden, so dass eine Bearbeitung ausgeführt werden kann, während die Elektrode abgetastet wird, ähnlich dem Walzverfahren. Somit ist eine grosse und speziell geformte Elektrode nicht erforderlich. Das Konzept der Bearbeitungsmethode, welche das Elektrodenabtastverfahren verwendet, ist in Fig. 7 dargestellt.

Eine X-Achsenbewegungseinheit, eine Y-Achsenbewegungseinheit und eine Z-Achsenbewegungseinheit (nicht dargestellt) sind eingesetzt, um die Elektrode 14 relativ zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung relativ zum Werkstück 2 in der X-, Y- und Z-Richtung zu bewegen. Somit wird die harte Schicht 16 auf der Oberfläche des Werkstücks 2 gebildet. Im Fall, wo das Werkstück 2 eine Form ist, ist die Oberfläche der Form nicht eine flache Oberfläche, das heisst die Oberfläche ist eine komplizierte frei gewölbte Oberfläche in einer dreidimensionalen Form. Die X-Achsenbewegungseinheit, die Y-Achsenbewegungseinheit und die Z-Achsenbewegungseinheit erlaubt der kleinen Elektrode eine derartige Abtastung, dass der Spalt von der frei gewölbten Oberfläche der Form aufrechterhalten wird oder eine vorbestimmte Servospannung wird aufrechterhalten.

In diesem Fall wird die Elektrode beträchtlich schnell verbraucht. Deshalb ist eine Zuführung zur Korrektur, die der Abnützung der Elektrode entspricht, durchzuführen. Also muss die Bewegung des Hauptschaftes zur Unterstützung der Elektrode in der Z-Richtung genau und schnell gesteuert werden. Der vorgängige Vorgang wird so wiederholt, dass die Elektrode entlang der überall verformten Oberfläche, welche die Form bildet, abgetastet wird. Die harte Schicht kann also mit einer vorbestimmten Dicke über der Oberfläche der Form oder variablen Dicken abgelagert werden, um ein Erfordernis zu erfüllen.

[0066] Die Funktion der Bearbeitungsflüssigkeit wird nun beschrieben. Mit Bezugnahme auf Fig. 4 wird die Bearbeitungsflüssigkeit 4 zwischen der Elektrode 14 zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung und dem Werkstück 2 gebracht.

Der Grund, warum die Bearbeitungsflüssigkeit dazwischen eingebracht wird, liegt darin, dass die Entladung stabilisiert werden muss, um den Bearbeitungsvorgang aufrechtzuerhalten, erzeugte Wärme wegen der Entladung muss weggeführt werden und ein Teil des Materials der Elektrode, der nicht verwendet werden kann, um die harte Schicht auf dem Werkstück zu bilden und das weggeführt werden muss, muss aus dem Spalt zwischen den Polen weggeführt werden. Deshalb hat diese Bearbeitungsflüssigkeit wichtige Funktionen. Zu bemerken ist, dass die Bearbeitungsflüssigkeit 4 unterschiedlich ist von derjenigen der konventionellen Technik, weil es nicht die Funktion hat, ein rohes Material zuzuführen zur Produktion eines Produktes von Reaktionen.

Deshalb ist die Bearbeitungsflüssigkeit nicht ein wesentliches Element.

[0067] Während die Bearbeitungsflüssigkeit nicht ein wesentliches Element ist, wie oben beschrieben worden ist, erlaubt dieser Aspekt, dass Luftentladung ausgeführt werden kann. Eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsmethode, die die Luftentladung verwendet, wird nun beschrieben. Mit Bezugnahme auf Fig. 8 zeigt Bezugszeichen 17 eine Gasquelle, verbunden mit einem Durchgang 18, der in der Elektrode 14 zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung durch eine Leitung gebildet ist. Während der Zuführung von elektrischer Energie von der Energiequelle 7 wird Luft oder inaktives Gas, wie Nitrogengas, von der Gasquelle 17 in einer erforderlichen Menge zugeführt.

Eine Zuführleitung 19 ist ein Beispiel, welches zur Zuführung des Gases vom aussenseitigen Bereich der Elektrode verwendet wird, in einem Fall wo der Durchgang nicht in der Elektrode gebildet werden kann. Das wird also gegen die Fläche zwischen den Polen ausgestossen. Das Gas wird verwendet für den gleichen Zweck wie die vorgängige Bearbeitungsflüssigkeit. Wenn die Gaszuführung nicht ausgeführt wird, kann die Bildung der harten Schicht auf dem Werkstück nicht stabil ausgeführt werden. In bevorzugter Weise ist das Gas Luft oder ein Nitrogengas aus dem Gesichtspunkt einer Umweltverträglichkeit.

[0068] Die repräsentativen Charakteristiken der gebildeten harten Schicht werden nun beschrieben durch die Verwendung von erhaltenen Experimentierdaten.

Fig. 9 zeigt Resultate einer Röntgendiffraktion der harten Schicht in einem Fall, wo eine druckgeformte Elektrode verwendet wird, bei welcher TiC die Hauptkomponente ist und die erwärmt worden ist, um den vorgängigen Sinterstatus zu erhalten, um die harte Schicht auf dem Werkstück aus WC zu bilden. Auf der Oberfläche des Werkstücks ist TiC abgelagert worden, welches die Hauptkomponente der Elektrode ist, WC, welches das Material des Werkstücks ist und C03W9C4, welches das Produkt der Reaktionen ist. Fig. 10 zeigt Resultate der Messung der Vickers-Härte der gebildeten harten Schicht. Die Härte des Werkstücks (Basismaterial) ist so, dass HV = ungefähr 1300, während die harte Schicht, gebildet durch die Funkenerosionsoberflächenbehandlung eine Härte hat, so dass HV = ungefähr 2800. Somit ist die Härte angestiegen.

Eine Tatsache, dass die Hauptkomponente der harten Schicht TiC ist, kann deshalb bestätigt werden. Auch die Härte von TiC ist in Fig. 10 als Bezugnahme dargestellt.

Dritte Ausführungsform

[0069] Ein Verfahren zur Bildung einer harten Schicht gemäss einer dritten Ausführungsform wird nun beschrieben, welche fähig ist, spezielle Funktionen zu verleihen, einschliesslich Schmierfähigkeit, Widerstand gegen hohe Temperaturen und Abnützungswiderstand.

[0070] Die Mischung eines Materials, welches eine selbstschmierende Funktion hat, wird nun beschrieben. Im Allgemeinen haben Mo, BN und Cr eine selbstschmierende Funktion.

In das vorgenannte Pulvermaterial wird das Material der Elektrode in einem vorbestimmten Verhältnis beigemischt, gefolgt von der Durchführung einer Druckformung und gefolgt von der Durchführung eines Entladungsverfahrens, unter Verwendung einer Elektrode, welche erwärmt worden ist, um in den Vorsinterstatus gebracht zu werden, das Material mit der selbstschmierenden Funktion ist in der harten Schicht, die auf dem Werkstück gebildet ist, beigemischt und eingeschlossen. Wenn die Oberfläche der vorgängigen harten Schicht geschliffen wird, kann die Schmierfähigkeit auf die Schleifoberfläche übermittelt werden, ohne irgendwelche Schmiermittel oder mit Ölzuführung in einer sehr kleinen Quantität aufgrund der Charakteristik des Materials, das die selbstschmierende Funktion hat.

Wie oben beschrieben worden ist, wird ein idealer ergänzter Status in Beziehung realisiert, so dass die Oberfläche durch das Material der harten Schicht gebildet wird und das Material mit der selbstschmierenden Funktion in den inneren Bereich der harten Schicht gemischt wird. Als Resultat kann ein Gleitbereich mit zufrieden stellender Lebensdauer und mit einem kleinen Reibkoeffizienten realisiert werden.

[0071] Mit Bezugnahme auf Fig. 11 zeigt Bezugszeichen 20 eine granuläre Mischsubstanz, die eine Granulatgrösse hat, welche beispielsweise zweimal oder mehrmals einer vorteilhaften Granulatgrösse der Hauptkomponente des Materials der Elektrode und kleiner als der Abstand zwischen den Polen ist.

Die Wärmezersetzung der granularen Mischsubstanz 20 findet nicht statt, selbst bei einer hohen Temperatur und Existenz derselben muss erlaubt werden, um in der harten Schicht eingeschlossen zu sein, während die Originalform aufrechterhalten wird. Die Grösse des Granulats der granulären Mischsubstanz 20 muss vergrössert werden, um die Bildung einer soliden Lösung mit dem anderen Karbid zu vermeiden. Die Grösse, mit welchem die solide Lösung nicht gebildet werden kann, muss von einer Grösse sein, welche mindestens zweimal die vorteilhafte Granulatgrösse der Hauptkomponente ist. Wenn die Granulatgrösse vergrössert wird, findet eine Abtrennung von der Elektrode statt und der Raum zwischen den Polen wird in einer Richtung gegen das Werkstück hin verstopft. Im vorangehenden Fall findet ein Kurzschluss statt.

Deshalb muss die Grösse des Granulats der gemischten Substanzen 20 kleiner sein als der Spalt zwischen den Polen.

[0072] Nun wird die Keramikmischung beschrieben. Aluminium (AI2O3) hat ausgezeichnete Charakteristiken bei hohen Temperaturen. Deshalb, wenn Aluminium mit einem vorbestimmten Verhältnis beigemischt wird, kann die Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen und Abnützungswiderstand beträchtlich verbessert werden. Während Aluminium in einem einfachen Zustand keine Leitfähigkeit hat, kann es nicht auf dem Werkstück durch Funkenerosionsoberflächenbehandlung abgelagert werden.

Wenn Entladung erzeugt wird durch eine Elektrode, erhalten durch Mischen von Aluminium in das Material der Elektrode, hergestellt aus einer leitfähigen harten Legierung mit einem vorbestimmten Verhältnis und so erwärmt, um in den Vorsinterstatus gebracht zu werden, nachdem das Material der Elektrode druckgeformt worden ist, während die Leitfähigkeit aufrechterhalten wird, kann die harte Schicht auf dem Werkstück gebildet werden. Gleichzeitig wird Aluminium in die harte Schicht gemischt. Um die Charakteristiken von Aluminium zu erhalten, muss die Zersetzung von Aluminium, die wegen der Bogenentladung auftritt, vermieden werden und ein Einschliessen von Aluminium in der harten Schicht tritt auf.

Deshalb ist es vorteilhaft, dass Aluminium in Blocks gebildet wird, wovon jeder eine bestimmte Grösse hat (siehe Fig. 11) und in der Elektrode 14 für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung beigemischt ist. Wenn die Grösse ungefähr einige Mikrometer bis Zehner von Mikrometern ist, ist das Aluminium fähig, hohe Temperaturen für eine sehr kurze Zeit zu überdauern und wird deshalb schnell abgekühlt. Deshalb wird das Aluminium in Form von Blocks in der harten Schicht auf dem Werkstück eingeschlossen. Die so gebildete Schicht hat eine Zweiphasenstruktur mit der harten Schicht, gebildet durch Kühlen der flüssigen Phase und den Blocks von Aluminium, welches nicht in der soliden Lösung gebildet wird, welches so ist, als es eingeschlossen ist. Deshalb können die Charakteristiken der zwei Phasen erhalten werden.

[0073] Nun wird das Beimischen von Nitrit, wie TiN, beschrieben.

Ein Hauptzweck der Beimischung des Nitrits, wie TiN, in die harte Schicht ist zur Verbesserung der Festigkeit und des Wärmewiderstands. Während das vorgängige Nitrit keine Leitfähigkeit hat, kann einfaches Nitrit keine harte Schicht durch Bogenentladung bilden. Wenn eine Elektrode verwendet wird, welche durch ein Verfahren erhalten wird, das die Schritte des Mischens von Nitrit mit einem Gemischverhältnis, bei welchem die Leitfähigkeit aufrechterhalten werden kann im Material der Elektrode; Ausführen der Druckformung; Erwärmung zur Realisierung des vorgehenden Sinterstatus, wird eine Funkenerosionsbearbeitung erlaubt. Gleich dem Mischen von Aluminium muss befürchtet werden, dass bei hohen Temperaturen eine Zersetzung erfolgt.

Die Wärmezersetzung muss durch Verwenden einer Elektrode vermieden werden, die durch die Schritte von Einschliessen von Körnern erhalten wird, wovon jedes eine vergleichsweise grosse Grösse hat (Zehner von Mikrometern, wie in Fig. 11 gezeigt ist) in der Elektrode; Durchführung der Druckformung; und Erwärmen zur Realisierung des vorigen Sinterstatus. Wenn eine Bogenentladung auftritt durch Verwenden der vorigen Elektrode werden die Blocks von Nitrit in der harten Schicht, gebildet auf dem Werkstück, eingeschlossen. Deshalb wird eine harte Schicht, in welcher die Phase der harten Schicht und der soliden Phase des Nitrits in der Form von koexistierenden Blocks gebildet. Das vorige Beschichten hat die Charakteristiken der harten Schicht und die Charakteristiken des Nitrits, welche eine ausgezeichnete Zähigkeit und zufrieden stellenden Widerstand gegen hohe Temperaturen hat.

Deshalb kann eine ausgezeichnete Bearbeitung ausgeübt werden, wenn die vorige Schicht auf ein Schneidwerkzeug oder eine Form aufgebracht wird.

Vierte Ausführungsform

[0074] Ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das fähig ist, auf einem Werkstück eine dichte harte Schicht zu bilden, das eine ausgezeichnete Qualität hat und frei von Unregelmässigkeit der Härte hat, wird nun beschrieben.

[0075] Die konventionelle harte Schicht, hergestellt aus einer harten Legierung, wird durch Sintern eines Grünlings gebildet, welcher bei einer Temperatur gesintert werden muss, die nicht tiefer ist als die Temperatur, bei welcher eine flüssige Phase für eine längere Zeit in einem Vakuumofen oder Ähnlichem erscheint.

Das Verfahren zur Bildung der harten Schicht durch Verwendung der Bogenentladung gemäss der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass eine sehr kurze Dauer der Reaktionen ausgeführt wird und dass die harte Schicht (Hauptsinterung) bei einer sehr hohen Temperatur gebildet wird, die nicht tiefer ist als die Sinteraufrechterhaltungstemperatur im Vakuumofen. Deshalb wird befürchtet, dass eine harte Schicht gebildet wird, die eine unvollständige Charakteristik hat.

[0076] Ein Verfahren zur Behebung des oben genannten Problems wird nun beschrieben. Anfangs werden Körner (Blocks, von welchem jeder eine Grösse von Zehnern von Mikrometern hat) von einer harten Legierung, erhalten durch die Originalsinterung mit dem Material der Elektrode in einer vorgegebenen Menge gemischt.

Dann wird die Druckformung ausgeführt, und dann wird das Erwärmen ausgeführt, um den vorigen Sinterstatus zu realisieren, so dass eine Elektrode hergestellt wird. Die so hergestellte Elektrode wird zur Durchführung der Funkenerosionsbehandlung verwendet. Eine Pulverelektrodenkomponente und eine feste Elektrodenkomponente werden gleichzeitig in den Spalt zwischen den Polen entladen. Die Pulverelektrodenkomponente wird in die flüssige Phase umgeformt, wegen der hohen Temperatur, und wird dann zur Bildung der harten Schicht gekühlt. Während die Temperatur der festen Elektrodenkomponente nicht wesentlich erhöht wird, wird die feste Charakteristik aufrechterhalten. Deshalb kann eine harte Schicht, die die feste Komponente enthält, gebildet werden.

Die so gebildete harte Schicht hat ein dichtes Gebilde, frei von Unregelmässigkeiten der Härte und ausgezeichnete Charakteristiken, verglichen mit der harten Schicht, welche durch eine Elektrode gebildet wird, die nur aus Pulver besteht.

Fünfte Ausführungsform

[0077] Fig. 12 ist ein Diagramm, welches einen Status zeigt, in welchem das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung auf eine strukturierte Form, dargestellt in Fig. 17 und gebildet durch Präzisionsschmieden, ausgeübt wird. Bezug nehmend auf Fig. 12 zeigt Bezugszeichen 16 eine harte Schicht, gebildet auf der Oberfläche eines Basismaterials 100 der Form. Anfangs wird das Basismaterial 100 der Form vorher durch einen Bearbeitungsvorgang bearbeitet.

Im Fall, dargestellt in Fig. 12, wird ein hexagonales Loch durch Bearbeitung gebildet. Üblicherweise wird das Basismaterial 100 der Form nicht einer Wärmebehandlung unterzogen. Obwohl eine Wärmebehandlung in den tiefsten Graden manchmal ausgeführt wird, wird eine harte Schicht gemacht, die vergleichsweise tief ist, beispielsweise eine Rockwell-Härte HRC von ungefähr 30 hat. Der Grund hierfür liegt darin, dass die verlangte Bearbeitbarkeit zur Ausübung des Bearbeitungsverfahrens erhalten bleiben muss. Falls die Härte höher ist als der oben genannte Wert, findet eine starke Abnützung des Werkstücks statt, wodurch die Kosten zur Herstellung der Form erhöht werden.

Dann wird eine dicke harte Schicht auf der Oberfläche des Basismaterials der Form gebildet, welches anfangs bearbeitet worden ist durch Verwendung der Elektrode, die erwärmt worden ist, und in den vorigen Sinterzustand gemäss der ersten bis vierten Ausführungsform gebracht worden ist. Das Verfahren ist das gleiche wie das gemäss der zweiten Ausführungsform, dargestellt in Fig. 7, so dass die harte Schicht auf dem Werkstück gebildet wird. Die Dicke der harten Schicht ist ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 1 mm vom Gesichtspunkt einer praktischen Anwendung.

Dann wird eine Funkenerosionsbehandlung mit Verwendung einer Kupferelektrode oder einer Graphitelektrode oder eine Drahterodierbearbeitung ausgeführt, um die erforderlichen Dimensionen zu erhalten, so dass eine Form hergestellt wird.

[0078] Die Form, dargestellt in Fig. 12, hat im Wesentlichen die gleiche Qualität wie die Form, dargestellt in Fig. 17, und eine lange Lebensdauer kann realisiert werden.

[0079] Das vorgenannte Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren hat einen Vorteil darin, dass die Anwendung für eine Form erlaubt wird, unabhängig von der Grösse und der Ausgestaltung der Form.

[0080] Fig. 13 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Form, wie in Fig. 12 dargestellt ist, und die Verwendung der Form.

Ein erster Schritt wird so ausgeführt, dass eine vorgängige Bearbeitung des Basismaterials der Form und ein Verfahren zur Bildung der Elektrode ausgeführt werden. Dann wird ein zweiter Schritt so ausgeführt, dass eine Funkenerosionsoberflächenbehandlung ausgeführt wird durch eine Elektrode, die in einen vorigen Sinterstatus erwärmt worden ist, wie in der ersten bis vierten Ausführungsform dargestellt ist. Dann wird ein Verfahren zur Ablagerung einer harten Schicht auf der Oberfläche der Form ausgeführt, welche vorgängig bearbeitet worden ist. Im vorherigen Fall kann die aufgebrachte harte Schicht eine Dicke von einigen Millimetern haben, um für einen zweiten Bearbeitungsvorgang vorbereitet zu sein.

Dann wird ein dritter Schritt ausgeführt, so dass eine Funkenerosionsbehandlung durchgeführt werden kann, um einen zweiten Bearbeitungsvorgang durchführen zu können, um die erforderlichen Dimensionen der Form realisieren zu können. Dann wird die hergestellte Form tatsächlich verwendet. Die vorige Form mit der dicken harten Schicht bewirkt eine signifikante Dauerhaftigkeit. Nachdem die Form mehrere Male verwendet worden ist, tritt manchmal eine Abnützung oder ein partielles Brechen auf. Die ausgezeichnete Dauerhaftigkeit wird durch die dicke harte Schicht realisiert. Deshalb ermöglicht die Funkenerosionsoberflächenbehandlung im vierten Schritt durch Verwendung der Elektrode, die durch Erwärmung in den vorigen Sinterstatus gebracht worden ist, nur, die gebrochenen Bereiche zu modifizieren. Dadurch kann die vorige Form wieder verwendet werden.

Daraus folgt, dass das Erfordernis der Wiederherstellung der Form nicht gegeben ist. Wenn der vierte Schritt wiederholt wird, kann die Form teilpermanent verwendet werden. In einem Fall einer grossen Form, deren Herstellungskosten sehr gross sind, können die Herstellungskosten und die Unterhaltskosten beträchtlich reduziert werden. Während die Quantität des Materials zur Herstellung der Form beträchtlich reduziert werden kann, kann eine optimale Methode aus dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und Umweltverträglichkeit erhalten werden.

Sechste Ausführungsform

[0081] Fig. 14 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die vorliegende Erfindung für eine Druckform verwendet wird.

Wie in Fig. 14(a) und (b) dargestellt ist, wird eine Elektrode 14 für Funkenerosionsoberflächenbehandlung erwärmt und in den vorigen Sinterstatus gebracht, wie in der ersten bis vierten Ausführungsform gezeigt ist, verwendet, um den inneren Bereich eines Schneidmessers 140 eines Werkzeugs einer Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu unterwerfen. Wie in Fig. 14(c) dargestellt ist, wird eine harte Schicht 16 gebildet. Auch die harte Schicht wird an der äusseren Oberfläche eines Kolbens 136 und am Rand eines Schneidmessers 138 des Kolbens gebildet, dargestellt in Fig. 14(d). Dann wird, wie in Fig. 14(e) dargestellt ist, eine Drahtelektrode 150 verwendet, um eine Funkenerosionsbehandlung eines Schneidmessers 139 auszuführen, so dass vorgegebene Dimensionsgenauigkeit realisiert wird.

Fig. 14(d) zeigt ein Beispiel, in welchem ein Schleifvorgang ausgeführt wird durch Verwendung eines Schleifsteins 151 zur Endbearbeitung der äusseren Oberfläche des Schneidmessers 138. Wie oben beschrieben, wird die erwärmte Elektrode, um sie in den vorigen Sinterstatus zu bringen, verwendet, um die Funkenerosionsoberflächenbehandlung durchzuführen. Dadurch kann eine dicke und harte Schicht leicht auf der Oberfläche der Form in einer kurzen Zeit gebildet werden. Wenn das folgende zweite Bearbeitungsverfahren ausgeführt wird, wird die spezifizierte Dimension der Form realisiert. Als ein Resultat kann eine Form mit hoher Qualität hergestellt werden.

Siebte Ausführungsform

[0082] Eine Anordnung einer Anwendung für eine Form, welche eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wird nun beschrieben.

In einem aktuellen Fall ist der tragende Bereich lokal limitiert. Deshalb bestimmt die lokale Abnützung die Lebensdauer der Form. In solch einem Fall wird die Lebensdauer durch Verwendung eines Verfahrens, dargestellt in Fig. 15, verbessert. Das heisst, wie in Fig. 15(a) dargestellt ist, dass eine obere Oberfläche (Teillinie) 105 und ein benachbarter Bereich zum Einlassbereich der Form, welche beträchtlich abgenützt werden, mit einer dicken Schicht beschichtet sind. Als ein fähiges Verfahren zur Realisierung dieses Aufbaus können eine Abtastmethode unter Benützung der einfachen Elektrode, dargestellt in Fig. 7, oder ein Verfahren mit Verwendung einer gebildeten Elektrode 112, dargestellt in Fig. 15(b), verwendet werden. Wenn eine Druckbelastung angesetzt wird, ist der Bereich in der Nähe der Grundoberfläche der Form in manchen Fällen frei von beträchtlicher Abnützung.

Deshalb kann eine relativ dünne Schicht verwendet werden oder die Schicht kann manchmal weggelassen werden.

[0083] Ein Verfahren zur Herstellung der profilierten Elektrode, wie in Fig. 15(b) dargestellt ist, wird nun beschrieben. Anfangs wird eine Form verwendet, wie sie verwendet wird zur Herstellung einer Elektrode in der Form eines druckgeformten Grünlings. Dann wird eine Erwärmung ausgeführt, um den vorigen Sinterstatus zu realisieren, so dass eine profilierte Elektrode, wie in Fig. 15(b) dargestellt ist, hergestellt. Dadurch kann die erforderliche Zeit zur Herstellung der Elektrode beträchtlich gekürzt werden.

Zur Realisierung des vorigen Effektes muss der vorgängige Bearbeitungsvorgang so ausgeführt werden, dass die Form im Hinblick auf eine Dicke fertig gestellt wird, entsprechend der Dicke der Schicht, welche in einem nächsten Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gebildet wird. Selbst wenn die Form, die verwendet wird, verwendet wird zur Herstellung der profilierten Elektrode, kann ein erforderlicher Spalt in der Funkenerosionsoberflächenbehandlung, welche nach dem vorgängigen Bearbeitungsvorgang ausgeführt worden ist, aufrecht erhalten werden. Wenn die profilierte Elektrode vorgängig hergestellt worden ist, kann eine lokale Ablagerung der harten Schicht erhalten werden, indem die Funkenerosionsoberflächenbehandlung ausgeführt wird, wenn die Form abgenützt ist. Deshalb kann eine Modifikation der Form in einer sehr kurzen Zeit vollständig ausgeführt werden.

Ferner kann das Erfordernis der Herstellung einer anderen Form für die Ausführung der Herstellung der Profilelektrode eliminiert werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit

[0084] Wie oben beschrieben worden ist, sind die Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, das Herstellungsverfahren hierfür, das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren und die Vorrichtung hierfür gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet, um in einem industriellen Gebiet verwendet zu werden, betreffend den Aufbau zur Bildung einer harten Schicht auf der Oberfläche eines Werkstücks.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, mit welcher eine Entladung erwirkt wird, die zwischen der Elektrode und dem Werkstück erscheint unter Verwendung einer erzeugten Energie zur Bildung einer harten Schicht auf einer Oberfläche des Werkstücks, wobei das genannte Verfahren die Schritte umfasst: Verwendung eines Metallpulvers, Pulver einer Metallverbindung, Pulver eines keramischen Materials oder einer Mischung des genannten Pulvers als ein Material der genannten Elektrode; und Ausführen einer Erwärmung auf eine Temperatur, bei welcher ein Teil eines Materials, das als Binder im genannten Material der genannten Elektrode verwendet wird, geschmolzen wird, nachdem das genannte Material der genannten Elektrode durch Pressung umgeformt worden ist.

2. Das Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung nach Anspruch 1, worin als Binder ein Wachs verwendet wird und der folgende Schritt ausgeführt wird: Zugeben von Wachs zum genannten Material der genannten Elektrode, Durchführung der Formung durch Druck, Durchführen einer Erwärmung auf eine Temperatur, die nicht tiefer ist als eine Temperatur, bei welcher der genannte Wachs geschmolzen wird und die nicht höher ist als eine Temperatur, bei welcher der genannte Wachs zerfällt und Russ erzeugt wird, so dass der genannte Wachs verdampft und entfernt wird, und dann Durchführen einer Erwärmung auf eine Temperatur, bei welcher ein Teil des Materials, das als Wachs im genannten Material der genannten Elektrode verwendet wird, geschmolzen wird.

3. Das Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss Anspruch 1 oder 2, worin die Erwärmung bei einer Temperatur ausgeführt wird, die nicht tiefer als 400 deg. C und tiefer als 1100 deg. C ist.

4. Das Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss Anspruch 1 oder 2, worin Pulver eine selbstschmierende Funktion hat, Pulver von Keramik oder Pulver von Nitrit oder einer Mischung, erhalten durch Kombinierung des genannten Pulvers gemischt wird mit dem genannten Material der genannten Elektrode, bevor das genannte Material der genannten Elektrode durch Druck geformt wird.

5. Das Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss Anspruch 1 oder 2, worin Partikel einer harten Legierung, die während einer längeren Zeit in einem Vakuumofen oder Ähnlichem auf einer Temperatur gehalten werden, die nicht tiefer als eine Temperatur ist, bei welcher eine flüssige Phase erscheint, so dass ein Sintern erhalten wird, bevor das genannte Material der genannten Elektrode durch Druck geformt wird, so dass Partikel der genannten harten Legierung mit dem genannten Material der genannten Elektrode gemischt werden.

6. Elektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, hergestellt durch das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5.

7. Ein Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren mit einer Elektrode, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Erwirkung einer Bogenentladung, welche eine pulsförmige Bogenentladung, eine kontinuierliche Bogenentladung oder eine Kombination der genannten kontinuierlichen Bogenentladung und der pulsförmigen Bogenentladung ist, die zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück erscheint, so dass die Energie der genannten Bogenentladung zur Bildung einer harten Schicht auf der Oberfläche des genannten Werkstücks verwendet wird.

8. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss Anspruch 7, worin ein inaktives Gas zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück eingesetzt wird.

9. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss Anspruch 7, worin die genannte Elektrode bezüglich dem genannten Werkstück abgetastet wird, zur Bildung der genannten harten Schicht auf der Oberfläche des genannten Werkstücks.

10. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss Anspruch 7, worin das genannte Werkstück eine Form ist, die genannte harte Schicht auf einer Oberfläche eines Basismaterials der genannten Form gebildet wird, das einem vorgängigen Bearbeitungsvorgang ausgesetzt worden ist, und dann eine Bearbeitung oder eine Funkenerosion aufgeführt wird, zur Fertigstellung der genannten harten Schicht.

11. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss Anspruch 10, worin eine harte Schicht, welche eine Dicke hat, die grösser ist als die Dicke eines Teils, in welchem ein Abnützungsgrad gering ist, in einem Teil gebildet wird, in welchem der Abnützungsgrad hoch ist, wenn die genannte Form verwendet wird.

12. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss Anspruch 10, worin ein Teil der genannten Form, in welchem eine Abnützung aufgetreten ist, durch Ausführen eines Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens modifiziert wird, welches die genannte Elektrode verwendet.

13. Das Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren gemäss Anspruch 12, worin der genannte Teil der genannten Form, in welchem eine Abnützung aufgetreten ist, durch Ausführen des Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens modifiziert wird, welche die genannte geformte Elektrode verwendet.

14. Eine Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung mit einer Elektrode hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die genannte Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung umfasst: Entladungserzeugungsmittel zur Erzeugung einer Bogenentladung, welche eine pulsförmige Bogenentladung, eine kontinuierliche Bogenentladung oder eine Kombination der genannten kontinuierlichen Bogenentladung und pulsförmigen Bogenentladung zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück ist.

15. Die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung gemäss Anspruch 14, welche ferner Inaktiv-Gaszuführmittel zur Einführung eines inaktiven Gases zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück umfasst.

16. Die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung gemäss Anspruch 14, welche ferner eine X-Achsenbewegungseinheit, eine Y-Achsenbewegungseinheit und eine Z-Achsenbewegungseinheit umfasst, zur Relativbewegung der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück in einer X-Richtung, einer Y-Richtung und einer Z-Richtung.