DD230816A1 - Kohlenstoffmaterial zur herstellung von werkzeugelektroden zur elektroerosionsbearbeitung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemaesse Material enthaelt als Kohlenstoffuellmittel ein Pulver von Kunstgraphit, erhalten durch Graphitisierung aus nicht gegluehtem Koks, bei folgendem Verhaeltnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten): haertbares Kunstharz 10 bis 20; Pulver von Kunstgraphit alles uebrige; wobei das Pulver von Kunstgraphit 1,0 bis 5% 100 bis 160mm grosse Pulverteilchen, 10 bis 30% 71 bis 100 mm grosse Pulverteilchen, 40 bis 60% 40 bis 71 mm grosse Pulverteilchen und alles uebrige weniger als 40 mm grosse Pulverteilchen enthaelt. Das Gemisch wird in Form von Elektroden gepresst und dann einer Waermebehandlung und einer anschliessenden Abkuehlung unterworfen, wobei erfindungsgemaess das Pressen des Gemisches unter Druck von 14,5 bis 20,0 MPa bei einer Temperatur von 200 bis 500C vorgenommen wird und die Waermebehandlung der Elektroden in einem die Oberflaeche der Elektroden vor Oxydation schuetzenden Medium bei einer Temperatur von 1 250 bis 3 000C durchgefuehrt wird.
Description
61 943/17 7. 4. 1983
Kohlenstoffmaterial zur Herstellung von Werkzeugelektroden zur Elektroerosionsbearbeitung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektroerosionsbearbeitung, insbesondere auf Kohlenstoffmaterialien zur Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Elek-, troerosionsbearbeitung verwendet werden, und auf Verfahren zur Herstellung von Elektroden aus diesen Materialien,
Mit bestem Erfolg kann die Erfindung zur Herstellung von Werkzeugelektroden angewandt werden, die auf stoßenden Erosions-Kopierräummaschinen verwendet werden.
Außerdem kann die Erfindung für die Herstellung von Werkzeugelektroden angewandt werden, die auf elektrochemischen stoßenden Kopierräummaschinen verwendet werden.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannt ist ein Kohlenstoffmaterial zur Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, welches ein ein pulverförmiges Kohlenstoffüllmittel . und ein härtbares Kunstharz enthaltendes Gemisch darstellt.
Dazu enthält das Kohlenstoffmaterial als Kohlenstoffüllmittel ein Pulver des natürlichen raffinierten Graphits bei folgendem Verhältnis der genannten Komponenten (in Gewichtsprozenten);
härtbares Kunstharz 8 bis 15 Pulver von Naturgraphit alles übrige (FR-PS 2 109 624).
12JPR1983*082iiC
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Das als Kohlenstoffüllmittel verwendete Pulver von raffiniertem Naturgraphit weist ungenügend hohe Festigkeitswerke sowie hohe Anisotropie auf und erfordert eine große 'Zeit zum Rösten. Diese Eigenschaften bewirken eine Zerstörung des Materials der Elektrode, besonders bei der Schlicht- und Vorschlichtbearbeitung und führen zu einer niedrigen Geschwindigkeit des Abtragens des Materials von dem Werkstück infolge der Instabilität der Bearbeitung sowie zu einem großen Verschleiß der Werkzeugelektroden und einer erhöhten Dauer ihrer Herstellung.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus einem Kohlenstoffmaterial, bei dem ein Gemisch aus einem pulverförmigen Kohlenstoffüllmittel und einem härtbaren Kunstharz in Form von Elektroden gepreßt wird, die dann einer Wärmebehandlung und einer anschließenden Abkühlung unterworfen werden. Das Pressen des Gemisches wird unter einem Druck von 10,55 bis 14,06 MPa bei einer Temperatur von 1βΟ C vorgenommen, während die Wärmebehandlung in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützenden Medium, und zwar im Medium von Stickstoff, bei einer Temperatur von 905 bis 2700 0C durchgeführt wird (FR-PS 2 109 624). -
Der genannte Druck und die genannte Temperatur sind beim Pressen dieses Gemisches nicht ausreichend, weshalb verschiedene Bereiche der Werkzeugelektroden sehr unterschiedliche Dichte aufweisen und die Gesamtdichte der Werkzeugelektroden niedrig ist.
Die niedrige Dichte und folglich die verringerte Festigkeit führen zu einem erhöhten Verschleiß der Werkzeugelektroden und als Folge dessen zu einer Senkung der Genauigkeit der Elektroerosicnsbearbeitung.
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Das ist ,auf folgendes zurückzuführen: beim Erhitzen des Kohlenstoffmaterials kommt es zu einem Abbau des Harzes unter Entwicklung flüchtiger Stoffe. Die Erhitzung des Materials im Prozeß des Pressens auf eine Temperatur von 16O 0G in Abhängigkeit von der Harzart ist entweder überhaupt nicht ausreichend zum Zustandekommen des Abbaus oder dieser Prozeß läuft äußerst unzureichend ab (es zersetzen sich höchstens 5 bis 7 % Harz). Dabei entwickelt sich der größte Teil der flüchtigen Stoffe im Prozeß der Wärmebehandlung, was zu einer Senkung der Dichte de.r Werkzeugelektroden und in einigen Pällen zur Rißbildung bei denselben führt.
Außerdem führt der Gehalt.des Graphitpulvers an 37 bis 74/um großen Teilchen zu einer ungleichmäßigen Packung, bewirkt einen hohen elektrischen Widerstand und hohe Porösität des Materials (über 25 %), wodurch sich die Elektroerosionseigenschaften der für die Elektroerosionsbearbeitung bestimmten Werkzeugelektroden, darunter die Leistungsfähigkeit, der Verschleiß und die Rauhigkeit der behandelten Oberfläche verschlechtern.
Die genannten Eigenschaften kommen besonders beim Pressen kompliziert gestalteter Elektroden zum Vorschein. Dabei liegt in besonders tiefen Zonen der Elektroden die Dichte unter 1,55 g/cm , ist entsprechend der Verschleiß 3 bis 4mal höher und die Leistungsfähigkeit des Prozesses der Slektroerosionsbearbeitung.1,5 bis 2mal niedriger als bei den Elektroden mit einer Dichte von 1,70 bis 1,80 g/cm ·
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Ziel der Erfindung;
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten !Jachteile zu vermeiden, ein neues vervollkommnetes Kohlenstoffmaterial und ein neues vervollkommnetes Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus diesem zur Elektroerosionsbearbeitung zu entwickeln.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Kohlenstoffmaterials und eines "Verfahrens zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus diesem, die es gestatten, eine hohe Leistungsfähigkeit und hohe Genauigkeit der Elektroerosionsbearbeitung zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kohlenstoffmaterial zur Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung aus diesem Kohlenstoffmaterial zu entwickeln, die es durch die Zusammensetzung des Materials bzw. die Bedingungen seiner Behandlung gestatten, Werkzeugelektroden zu erhalten, die einen niedrigen Verschleiß aufweisen und eine hohe Leistungsfähigkeit und hohe Genauigkeit der Elektroerosionsbearbeitung gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kohlenstoffmaterial zur Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, welches ein ein pulverförmiges Kohlenstofffüllmittel und ein härtbares Kunstharz enthaltendes Gemisch darstellt, erfindungsgemäß als Kohlenstoffüllmittel ein an und für sich
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bekanntes Pulver von Kunstgraphit, erhalten durch Graphitisierung aus nichtgeglühtem.Koks, bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthält:
härtbares Kunstharz 10 bis 20,
Pulver von Kunstgraphit alles übrige, wobei das Pulver von Kunstgraphit 1,0 bis 5 % 100 bis i60/um große Pulverteilchen, 10 bis 30 % 71 bis 100 /Um große Pulverteilchen, 40 bis 60 % 40 bis 71/um große Pulverteilchen und alles übrige weniger als 40/Um große Pulverteilchen enthalte
Das Vorliegen von Pulver von durch Graphitisierung aus nichtgeglühtem Koks erhaltenem Kunstgraphit als Kohlenstoffüllmittel in dem Kohlenstoffmaterial gewährleistet maximale Leistung und minimalen Verschleiß durch die hohe Isotrophie des Materials und die Erzielung optimaler Porosität (15 bis 22 %).
Die Verwendung des Füllmittels der genannten Kornzusammensetzung gestattet es, eine optimale Packung des Preßlings mit einer Porösität von 10 bis 15 % zu erzielten, wobei beim Brennen der Austritt der flüchtigen Komponenten erleichtert, die Dauer der Wärmebehandlung kürzer, die Rißbildung vermieden, eine optimale Sndporösität (15 bis 22 %) gewährleistet und nhohe Elektroerosionseigenschaften der Kohlenstoff-Werkzeugelektrode erzielt werden.
Bei einem Gehalt des Gemisches an 74 bis 100/um großen Teilchen von weniger als 10 % und erst recht bei Abwesenheit dieser Fraktion wächst der elektrische Widerstand des Materials und steigt die Porosität über den optimalen Wert (25 %), wodurch sich die Elektroerosionseigenschaften des Elektrodenmaterials verschlechtern. Besonders anschaulich tritt das beim Pressen kompliziert gestalteter Elektroden in Erschei-
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nung. In besonders hervortretenden Zonen der Elektrode ist die Dichte weniger als 1,55 g/cm und entsprechend der Verschleiß 3 bis 4mal höher, während die Leistungsfähigkeit des Prozesses der Elektroerosionsbearbeitung 1,5 bis 2mal niedriger ist als bei Elektroden mit einer Dichte von 1,70 bis 1,80 g/cm . Eine Erhöhung des Gehaltes des Füllmittels an 74 bis 100/um großen Teilchen über 30 Gewichtsprozent führt zur Inhomogenität der Arbeitsfläche der Werkzeugelektrode. Das ruft "Verschlacken" der Elektrode (Lokalisierung der Ladung in einem Punkt, Unterbrechung des Prozesses der Elektroerosionsbearbeitung) und eine Erhöhung des Verschleisses der Elektrode hervor.
Der Gehal-t des Materials an Bindemittel hängt von der Art des Füllmittels und seiner Kornzusammensetzung.ab· ]?Ur das erfindungsgemäße Kohlenstoffmaterial ist ein Gehalt an Bindemittel in Form von härtbarem Kunstharz in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent optimal. Eine Senkung der Menge an Kunstharz unter 10 % führt zu einer Abnahme der mechanischen Festigkeit und der Bindung der Körner des gebrannten Erzeugnisses und dadurch zu einer starken Zunahme des Verschleisses des Werkzeuges.
Bei einem Kun3tharzgehalt von mehr als 20 % wird die Neigung des Materials zur Rißbildung beim Brennen vergrößert.. Das führt entweder zu der Notwendigkeit, die Dauer des Brennens (auf hunderte Stunden) zu verlängern, oder zu einer starken Verschlechterung der Betriebsfähigkeit der Werkzeugelektroden bei der Elektroerosionsbearbeitung. Außerdem wird selbst durch ein längeres Brennen kein Material erhalten, das eine hohe Leistung gewährleistet, weil die Teilchen des Graphitfüllmittels durch weniger elektrisch leitende und weniger
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feste Zwischenschichten des karbonisierten Harzes getrennt sind.
Die genannte Kornzu3ammensetzung des Pulvers des Kunstgraphits bewirkt" eine gleichmäßigere Packung beim Pressen und bewirkt eine Senkung der Reibung zwischen den Teilchen und eine Zerstörung der Bogenbrück en aus Teilchen beim Pressen«, Gleichzeitig bleibt dabei die Porosität in einem Bereich von 15 bis 22 % erhalten, welche eine hohe Leistungsfähigkeit bei niedrigem Verschleiß der Werkzeugelektro'de gewährleistet
Ss ist zweckmäßig, daß der Kunstgraphit einen Graphitisierungsgrad von mindestens 0,8 aufweist.
Die Verwendung von Graphit auf der Basis von nichtgeglühtem Koks, erhalten mit einem Graphit!sierungsgrad von weniger als 0,8, als füllmittel verschlechtert stark die Slektroerosionseigenschaften des Materials. In diesem Falle weisen die Graphite eine hohe Anisotropie sowie ein.geringes spezifisches , Gewicht auf, wodurch man bei optimaler Menge an Bindemittel und- beliebiger Kornzusammensetzung des Füllmittels ein porenfreies gepreßtes Material der Werkzeugelektrode mit erhöhter f~\ Dichte erhält. Das ruft die Rißbildung der Preßlinge beim Brennen und folglich eine Senkung der Betriebsfähigkeit der Werkzeugelektroden bei der Elektroerosionsbearbeitung hervor.
Das Kohlenstoffmaterial kann neben den genannten Komponenten Kupferpulver bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthalten:
härtbares Kunstharz 10 bis 20, Kupferpulver 3 bis 6,
Pulver von Kunstgraphit alles übrige,
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Der Gehalt.an Kupferpulver in den genannten Mengen bewirkt, wie die metallografischen Untersuchungen ergeben haben, eine starke (um das dreifache und mehr) Verringerung der Anzahl der kleinen Poren und eine Verdichtung der Graphitphase, wodurch die Festigkeitseigenschaften des Materials höher werden.
Die Untersuchungen haben auch ergeben, daß alle anderen Poren an den Grenzen des Kupfers konzentriert sind und die Graphitphase eine höhere Dichte aufweist. Dabei beträgt die Porösität nach der Wärmebehandlung 18 bis 22 % und liegt im Bereich der optimalen Porösität, wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit des Prozesses der Elektroerosionsbearbeitung bei niedrigem Verschleiß des Materials der Werkzeugelektrode gewährleistet wird.
Bei einem Kupfergehalt von weniger als 3 % beobachtet man praktisch keinen Effekt der Verbesserung der Preßbarkeit und der Senkund des Verschleisses der Elektrode. Bei einem Kupfergehalt von mehr als 6 % nimmt der Verschleiß der Werkzeugelektrode in dem ganzen Bereich der Parameter der Elektroerosionsbearbeitung zu.
Es ist zweckmäßig, daß das Kupferpulver eine Teilchengröße von 20 bis 100 Aim aufweist.
Die Wahl der Teilchengröße des Pulvers von 20 bis 100/um ist durch die Grundkornzusammensetzung des Kohlenstoffüllmittels bedingt. Bei einer Größe der Kupferteilchen von weniger als 20/um können die genannten Teilchen in die Poren der Graphitteilchen eindringen und es kommt bei der Wärmebehandlung infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffi-
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zienten zu einer Zerstörung der Graphitteilchen. Dadurch verschlechtern sich die Festigkeitseigenschaften des Materials und wächst der Verschleiß der Werkzeugelektroden. Bei einer Teilchengröße des Pulverkupfers von mehr als 100/um verschlechtert sich die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Kupferteilchen in dem Volumen des Materials..
Es ist möglich, daß das Kohlenstoffmaterial als härtbares Kunstharz entweder Phenolformaldehydharz oder siliziumorganisches Harz enthält.
Das in der Produktion breit angewandte Phenolformaldehydharz weist für die verwendete Kornzusammensetzung des Füllmittels und die Temperatur-Kraft-Preßkennwerte optimale thermogravimetrische Kennwerte und die optimale Ausbeute an Koksrückstand auf·
Die Verwendung von siliziumorganischem Hars als härtbares Kunstharz ist dadurch bedingt, daß es unter der Einwirkung hoher Temperaturen bei elektrischer Impulsentladung (über 2000 0G) in lokalen Bereichen der Probe zum Abbau des siliziumorganischen Bindemittels kommt, wodurch sich Siliziumkarbide bilden. Bei weiterer Temperatureinwirkung kommt es zur Zersetzung des gebildeten Siliziumkarbids unter Ausscheidung von Graphit, der einen nahe an Eins liegenden Graphitisierungsgrad, das heißt den eines vollkommenen Graphits aufweist. Die genannte Erscheinung wurde durch die Untersuchungen mit einem Elektronenmikroskop nach der Methode der Mikrodiffraktion der monomolekularen Arbeitsschicht der Werkzeugelektrode nach ihrer Elektroerosionsprüfungen bestätigt. Ss kann angenommen werden, daß dieser Prozeß des "Übergangs" des Kohlenstoffes des Materials der Oberflächen-
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schicht der Werkzeugelektrode zu vollkommenem Graphit und Siliziumkarbid den Prozeß der Erosion der.Elektrode hemmt, indem er Mikrobereiche der "bevorzugten Funkenbildung erzeugt, das heißt der vollkommene Graphit weist einen hohen Wert der elektrischen Leitfähigkeit auf. Dabei sind die benachbarten Bereiche, welche Siliziumkarbid enthalten, eigenartige Bewehrungszonen, was zu einer Senkung des Verschleisses der Werkzeugelektrode führt.
Die gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus dem Kohlenstoffmaterial gelöst, bei dem man ein Gemisch eines pulverförmigen Kohlenstoffüllmittels und eines härtbaren Kunstharzes in Form von Elektroden preßt, dann diese einer ?/ärmebehandlung in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützenden Medium und einer anschließenden Abkühlung unterwirft und in dem man erfindungsgemäß das Pressen des Gemisches unter einem Druck von 14»5 bis 20,0 MPa bei einer Temperatur von 200 bis 500 0C vornimmt und dann die Wärmebehandlung der Elektroden in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützenden Medii durchführt.
zenden Medium bei einer Temperatur vor. 1250 bis 3000 0C
Das Pressen des Gemisches unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 MPa bei einer Temperatur von 200 bis 500 0C gewährleistet einen optimalen Austritt an flüchtigen Stoffen beim Pressen, die Erzielung einer Enaporösität nach dem Brennen in einem Bereich von 15 bis 22 % und eine Erhöhung der Festigkeit der Werkzeugelektroden, Dies führt seinerseits zu einer Senkung des Yerschleisses der Elektroden und einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Elektroerosionsbearbeitung.
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Bei der Erhitzung des Werkzeugelektrodenpreßlings-auf eine Temperatur von 1250 0C ist der Austritt der flüchtigen Stoffe praktisch zu Ende und es kommt zu einer vollständigen Karbonisierung des Bindemittels. In dem 'Temperaturenbereich von 1250 bis 3000 0C kommt es zu einer weiteren "Veränderung der Struktur des karbonisierten Bindemittels. Ss sinkt dabei vor allen Dingen der elektrische Widerstand, wodurch sich die Elektroerosionseigenschaften des Materials verbessern. Bei Temperaturen in einem Bereich von 2800 bis 3000 C kommt es praktisch zu einer vollständigen Graphitisierung des Materials. Die Karbonisierung auf eine Tiefe von 0,5 bis 5 mm trägt zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Herstellung von Elektroden infolge geringen Schwundes sowie zu einer Senkung der Dauer ihrer Herstellung bei.
Zur Erzielung einer Oberflächenkarbonisierung der Werkzeugelektroden auf eine Tiefe von 0,5 bis 5 mm führt man zweckmäßigerweise die Wärmebehandlung der Elektroden mit einer Geschwindigkeit der Wärmeerhöhung von 100 0C in der Minute durch.
Durch eine solche rasche stufenweise Erhitzung wird ein geringerer Schwund der Werkzeugelektroden und als Folge dessen eine höhere Genauigkeit der Elektroerosionsbearbeitung erzielt.
Man verwendet zweckmäßigerweise als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium Schmelzen von Salzen oder Metallen.
Es ist auch zweckmäßig, als Medium, das die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützt, ein Vakuum von 1.10 Torr zu erzeugen, weil in diesem Falle der Austritt der sich bei der Karbonisierung des Bindemittels bildenden flüchtigen Stoff? aus der Werkzeugelektrode erleichtert wird.
. . 61 943/17 - 12 -
Ss kann als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium auch Argon verwendet werden, das aus Flaschen in die Arbeitskammer geleitet wird, wodurch keine spezielle, beispielsweise keine Vakuumanlage, erforderlich ist.
nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand einer ausführlichen Beschreibung eines konkreten Beispiels ihrer Ausführung näher erläutert.
Es wird eine konkrete Variante der Ausführung der Erfindung am Beispiel eines Kohlenstoffmaterials zur Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, sowie des Verfahrens zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus diesem Material vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Kohlenstoffmaterial zur Herstellung, die zur Elektroerosionsbearbeitung wverwendet werden, stellt ein Gemisch dar, das ein pulverförmiges Kohlenstoffüllmittel und ein härtbares Kunstharz vorsieht. Das erfindungsgemäße Kohlenstoff material enthält als Kohlenstoffüllmittel Pulver von Kunstgraphit. Das genannte Pulver von Kunstgraphit enthält man aus nicht geglühtem Koks mit einem Graphitisierungsgrad von Τ. °»8 -nach einer für die auf diesem Gebiet arbeitenden Fachleute bekannten Methode.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Kohlenstoffmaterial die Komponenten bei folgendem Verhältnis derselben (in Gewichtsprozenten) enthalten:
härtbares Kunstharz 10 bis 20,
Pulver von Kunstgraphit alles übrige,
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vobei das Pulver von. Kunstgraphit 1,0 bis 5 % 100 bis i60/um große Pulverteilchen, 10 bis 30 % 71 bis 100/um große Pulverteilchen, 40 bis 60 % bis 71/Um große Pulverteilchen und alles übrige weniger als 40/um große Pulverteilchen enthält.
Zur Erhöhung der Preßbarkeit des Materials und Senkung des Verschleisses bei der Herstellung von Werkzeugelektroden komplizierter Form enthält das Kohlenstoffmaterial neben den genannten Komponenten,, das heißt neben dem Pulver von Kunstgraphit und dem härtbaren Kunstharz Kupferpulver bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten): härtbares Kunstharz 10 bis 20 Kupferpulver 3 bis 6
Pulver von Kunstgraphit alles übrige.
Die Teilchengröße des Kupferpulvers beträgt 20 bis 100/um und ist in Abhängigkeit von der Kornzusammensetzung des Kohlenstoffüllmittels gewählt, um hohe Festigkeitswerte des Materials und eine gleichmäßige Verteilung des Kupfers über das ganze Volumen des Materials zu erzielen.
Als härtbares Kunstharz enthält das Kohlenstoffmaterial entweder Phenolformaldehydharζ oder ein siliziumorganisches Harz.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus dem Kohlenstoffmaterial sieht folgende Operationen vor: zunächst preßt man das bereitete Gemisch aus dem pulverförmigen Kohlenstoffüllmittel und den Harz in Form von Elektroden, unterwirft dann die erhaltenen Elektrodenpreßlinge einer Wärmebehandlung in einem die Oberfläche der Elektrode vor Oxydation schützenden Medium und kühlt dann ab.
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Man preßt erfindungsgemäß das genannte Gemisch, unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 MPa bei einer Temperatur von 200 bis 500 0C. Die Wärmebehandlung der erhaltenen Slektrodenpreßlinge wird in einem ihre Oberfläche vor Oxydation schützenden Medium bei einer Temperatur zwischen 1250 und höchstens 3000 0C durchgeführt.
Die Erhitzung der Slektrodenpreßlinge bei der Wärmebehandlung wird sowohl bei gewöhnlicher Erhitzungsgeschwindigkeit von 5 bis 10 0C in der Minute als auch-bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 100 C in der Minute durchgeführt, die eine Rhö Erhöhung der Herstellungsgenauigkeit der Elektroden und eine Leistungssteigerung bei ihrer Herstellung bewirkt.
Als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium erzeugt man entweder ein Vakuum von 1.10 Torr oder verwendet Argon oder aber Schmelzen von Metallen oder Salzen bei einer Temperatur von 1250 bis 3000 0C, in die man die Elektrodenpreßlinge bei der Wärmebehandlung einbringt»
Nachstehend wird die Erfindung anhand konkreter Beispiele näher erläutert.
Kunstgraphit, erhalten auf der Basis von nicht geglühtem Erdölkoks, mit einem Graphitisierungsgrad von mehr als 0,9 . wurde gemahlen,und es werden nach der Siebanalyse Gemische verschiedener Kornzusammensetzungen bereitet (Tabelle 1). Dem Graphitfüllinittel jeder Kornzusammensetzung wurde Phenolformaldehydharz jeweils in einer Menge von 20, 12, 2 5 und 8 Gewichtsprozent und siliziumorganisches Harz jeweils in einer
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Menge von 7, 15, 25 Gewichtsprozent zugegeben. Nach innigem Vermischen wurde das Gemisch auf Warmwalzen bei einer Temperatur von 130 C gewalzt.
Nach dem Walzen wurde das Gemisch gemahlen und Proben von Werkzeugelektroden von 500 mm Durchmesser und 30 mm Höhe'bei einem Druck von 16,0 MPa gepreßt. Man erhöhte die Temperatur von der Taumtemperatur 20 0C innerhalb von 30 Minuten auf 275 0C. Die Haltedauer bei 275 0C betrug 10 Minuten.
Die erhaltenen Proben wurden einer Wärmebehandlung in einem Vakuum von 1.10 Torr unterworfen, die Temperatur wurde ^on 20 0C innerhalb von 110 Minuten auf 1250 0C erhöht. Die Haltedauer bei 1250 0C betrug 10 Minuten.
Die Slektroerosionsprüfungen der gebrannten Proben wurde auf einer Elektroerosionsbearbeitungsmaschine, versehen mit einem Impulsgenerator durchgeführt. Als dielektrische Flüssigkeit wurde Kerosin verwendet.
Die Prüfbedingungen waren folgende»
Impulsfolgefrequenz 8 kHz
Impulsschaltverhältnis .1,25 Arbeitsstrom 32 A
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt.
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| Tabelle | 1 | Kornzusammensetzung, % | 71-1000 /um | 100-1 /um | Gehalt an Komponenten, in Ge?i.-% |
| Mate rial Nr. | -40-71 /um | 4 | 5 | 60 Graphit füll mittel | |
| -40 /Um | 3 | 20 | 6 | ||
| 1 | 2 | 50 | 20 | 3 | 80 |
| 1 | 27 | 50 | 20 | 3 | 85 |
| 2 | 27 | 50 | 20 | 3 | 90 |
| 3 | 27 | 50 | 20 | 3 | 75 |
| *4 | 27 | 50 | 10 | 0,5 | 92 |
| VJl | 27 | 40 | 30 | VJl | 85 . |
| 6 | 48 | 60 . | 40 | VJl | 85 |
| 7 | 5 | 20 | 40 | 10 | 85 |
| 8 | 35 | 30 | 10 | VJl | 85 |
| 9 | 20 | 80 | 20 | U) | 85 |
| 10 | VJl | 50 | 20 | 3 | 93 |
| 11 | 27 | 50 | 20 | 3 | 85 |
| 12 | 27 | 50 | 75 | ||
| 13 | 27° | ||||
61' 943/17
Tabelle 1 (Portsetzung)
Gehalt an Komponenten, in Gew,-%
Elektroerosionse ig ens eh. af ten
Phenolfor- Silizium Leistung Ver-
maldehyd- organi- mnr/A.min schleiß
harz sches % Harz
-25
4,1
10
| 20 | 7 | 9,0 | 2,1 |
| 15 | 15 | 9,1 | 1,5 |
| 10 | 8,6 | 3,7 | |
| 25 | 6,6 | 7,8 | |
| 8 | 6,1 | 13,5 | |
| 15 | 8,0 | 3,6 | |
| 15 | 8,4 | 3,1 | |
| 15 | 7,2 | .4,6 | |
| 15" | 6,9 | 4,1 | |
| 5,9 | 9,7 | ||
| 4,0 | 15 | ||
| 9,2 | 1,5 | ||
12
Anmerkung
Risse nach der Wärm eb ehandlung
geringe Dichte
Risse nach der Wärm e b e handlung
Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, wurden die besten Ergebnisse bei den Slektroerosionsprüfungen des Kohlenstoffmaterials Hr. 2 und 12 erhalten, das 85 % Füllmittel aus Kunstgraphit auf der Basis von nicht geglühtem Koks mit einem Grapiiitisierungsgrad von 0,9 bei folgender Kornzusammensetzung enthielt: 3 % Kornklasse 10 bis 160 ,um, 50 %
Kornklass
27 % Kornklasse von weniger als 40
40 bis 71 /um,
% Kornklasse 71 bis 100,um und /
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Die Dichte der Werkzeugelektrode dieser Zusammensetzung betrug 1,76 g/cnrV
Kunstgraphit, erhalten auf der Basis von nicht geglühtem Erdölkoks, mit einem Graphitisierungsgrad von 0,83 wurde gemahlen und nach der Siebsnalyse ein Gemisch der folgenden Kornzusammensetzung bereitet:
27 % Kornklasse weniger als 40 /um, 50 % Kornklasse 40 bis 71 /um, 20 % Kornklasse 71 bis 100/um, 3 % Kornklasse 100 bis i60/um.
Dem genannten Gemisch wurde Phenolformaldehydharz in einer Menge von 15 % zugegeben. Das Pressen wurde unter Drücken von 12,Oj 14,5; 16,Oj 20,0 MPa bei Temperaturen von 16O, 275, 450, 500 0C durchgeführt. Die Preßlinge wurden einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1250 0C unter
-2
Argonatmosphäre, in einem Vakuum von 1.10 Torr in Salzbädern von KCl und BaGl unterzogen. Die Proben wurden aus einem Bad in ein anderes gebracht und unter Schutzatmosphäre abgekühlt·
der Wärmebehandlung wurden die Proben Kontrollmessungen und technologischen Prüfungen unterworfen. Die Proben wurden auf einer Slektroerosionsmaschine, versehen mit einem Impulsgenerator, geprüft. Als dielektrische Flüssigkeit wurde Kerosin verwendet«
Die Prüfbedingungen waren folgende:
Impulsfolgefrequenz 8 kHz
Impulsschaltverhältnis 1,25
Arbeitestrom 32 A.
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Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt,
lfd
Nr.
Preßbedingungen
Brennparameter
Druck MPa
Temperatur 0C
Medium (Schutzmedium)
Temperatur 0C
| 1 | 12 | 5 | 16O | Stickstoff | 1250 |
| 2 | 12 | 450 | Argon | 850 | |
| 3 | 14, | 200 | Vakuum | 1250 | |
| 4 | 16 | 275 | Vakuum | 1250 | |
| 5 | 16 | 5 | 450 | SaIz-KCl | 12 50 |
| 6 | 20- | 5 | 275 | Sa;z-BaCl | 1250 |
| 7 | H, | 275 | Argon | 1250 | |
| 8 | H, | 500 | Argon | 1250 | |
| lfd. Nr. | Kennwerte der | erhaltenenEElektroden | •Verschleiß |
| Schv/indung nach | Leistung | % | |
| dem Brennen % | mm /A min | 8 | |
| 6 | 7 | ' 25 ' · | |
| 1 | 3,0 | 6,1 | 20 |
| 2 | 3,0 | 5,9 | 6 |
| 3 | 2,0 | 8,6 | 1,5 |
| 4 | 2,0 | 9,1 | 3,0 |
| VJl | 0,03 | 9,1 | 3,0 |
| "6 | 0,1 | 8,9 | 3,0 |
| 7 | 3,0 | 8,8 | 3,0 |
| 8 | 3,0 | 8,6 |
61 943/17 - 20 -
Wie aus Tabelle 2 zu ersehen ist, gewährleisten ein Druck in einem Bereich von 14,5 bis 20,0 !Ca und eine Temperatur in einem Bereich von.250 bis 500 0C die besten Kennwerte nach dem Verschleiß und der Leistung der Geschwindigkeit des Abtragens je 1 Ampere Arbeitsstrom. Die Wärmebehandlung in Salzbädern ergibt eine gegenüber den anderen Fällen um zwei Größenordnungen geringeren Schwund (Abweichung von den STennmassen) der Werkzeugelektroden. Der geringe Schwund und der niedrige Verschleiß der Werkzeugelektroden bewirken eine höhere Genauigkeit der Elektroerosionsbearbeitung.
Claims (11)
1. KoJaIenstoffmaterial zur Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, welches ein ein pulverförmiges Kohlenstoffüllmittel und ein härtbares Kunstharz enthaltendes Gemisch darstellt, gekennzeichnet dadurch, daß es als Kohlenstoffüllmittel ein an und für sich bekanntes Pulver von Kunstgraphit, erhalten' durch Graphitisierung aus nicht geglühtem Koks, bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthält:
Härtbares Kunstharz 10 bis 20, Pulver von,Kunstgraphit alles übrige, wobei das Pulver von Kunstgraphit 1,0 bis 5 % 100 bis i60/um große Pulverteilchen, 10 bis 30 % 71 bis 100/um große Pulverteilchen, 40 bis 60 % 40 bis 71/Um große Pulverteilchen und alles übrige weniger als 40/um große Pulverteilchen enthält» .
2. Material nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kunstgraphit einen Graphitisierungsgrad von mindestens 0,8 aufweist.
3. Material nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es neben den genannten Komponenten Kupferpulver bei' folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthält:
härtbares Kunstharz 10 bis 20, Kupferpulver 3 bis β ,
Pulver von Kunstgraphit alles übrige.
4« Material nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilchengröße des Kupferpulvers 20 bis 10/um beträgt»
61 943/17 - 22 -
5. Material nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es als härtbares Kunstharz Phenolformaldehydharz enthält.
6. Material nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es als Harz ein siliziumorganisches Harz enthält.
7» Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus dem Kohlenstoffmaterial nach Punkt 1, in dem man das Gemisch des Kohlenstoffüllmittels und des härtbaren Kunstharzes in Porm von Elektroden preßt, dann diese einer Wärmebehandlung in einem die Oberfläche der Elektrode vor Oxydation schützenden Medium und einer anschließenden Abkühlung unterwirft, gekennzeichnet dadurch, daß man das Pressen des Gemisches unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 MPa bei einer . Temperatur von 200 bis 500 0C vornimmt und die Wärmebehandlung der Elektroden in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützenden Medium bei einer Temperatur von 1250 bis 3000 0G durchführte
8. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Erhitzung der Elektroden im Prozeß ihrer Wärmebehandlung mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 100 0G in der Minute durchgeführt wird..
9. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß' man als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium ein Vakuum von 1.10 Torr-verwendet,
10, Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß man als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium Schmelzen von Metallen oder Salzen verwendet,
11. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß man als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium Argon verwendet«
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|---|---|---|---|
| SU823434552A SU1284754A1 (ru) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Материал электрода-инструмента дл электроэрозионной обработки |
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Family Applications (1)
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| DD24764783A DD230816A1 (de) | 1982-05-24 | 1983-02-02 | Kohlenstoffmaterial zur herstellung von werkzeugelektroden zur elektroerosionsbearbeitung und verfahren zu ihrer herstellung |
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