DE10084316B4 - Method of electro-discharge surface treatment - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Elektroentladungsoberflächenbehandlung,
um eine harte Dünnschicht
auf einer Oberfläche
eines Werkstücks
zu bilden, durch elektrische Entladung zwischen einer Elektrode
und dem Werkstück, so
dass die harte Dünnschicht
auf der Oberfläche
des Werkstücks
durch die Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, umfassend
die Schritte:
Teilen des elektrischen Entladungsstromimpulses
in n Impulslängen
Tn mit jeweils zugehörigem
Spitzenwert Ipn, wobei n eine ganze Zahl größer 1 ist;
Einstellen
der ersten Impulslänge
T1 und des ersten Spitzenwerts Ip1, so dass die elektrische Stromdichte
zwischen der Elektrode und dem Werkstück in einem vorbestimmten Bereich
liegt, um die Freisetzung von Elektrodenmaterial zu unterdrücken; und
Einstellen
der k-ten Impulslänge
Tk und des k-ten Spitzenwerts Ipk, wobei 2 ≤ k ≤ n, und k eine ganze Zahl ist,
so dass die Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht durch
die Freisetzung von Elektrodenmaterial einem vorbestimmten Wert
entspricht, der durch eine vorbestimmte Bearbeitungsbedingung bestimmt
ist.A method of electro-discharge surface treatment for forming a hard thin film on a surface of a workpiece by electric discharge between an electrode and the workpiece so that the hard thin film is formed on the surface of the workpiece by the energy of electric discharge, comprising the steps of:
Dividing the electrical discharge current pulse into n pulse lengths Tn, each with associated peak value Ipn, where n is an integer greater than 1;
Setting the first pulse length T1 and the first peak value Ip1 so that the electric current density between the electrode and the workpiece is in a predetermined range to suppress the release of electrode material; and
Setting the k-th pulse length Tk and the k-th peak value Ipk, where 2 ≦ k ≦ n, and k is an integer, so that the supply amount of material of the hard film by the release of electrode material corresponds to a predetermined value by a predetermined processing condition is determined.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in einem Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung, durch welches eine harte Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Werkstücks durch Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, wenn die elektrische Entladung zwischen der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung und dem Werkstück erzeugt wird.The The present invention relates to improvements in a method the electric discharge surface treatment, through which a hard thin film on a surface a workpiece is formed by energy of electrical discharge when the electrical discharge between the electrode for electro-discharge surface treatment and the workpiece is produced.
Hinsichtlich des Stands der Technik, durch die eine harte Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Werkstücks gebildet wird, um das Werkstück mit Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auszustatten, legt beispielsweise das offengelegte japanische Patent Nr. 148615/1993 ein Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung offen. Gemäß der Patentveröffentlichung wird ein Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung von Metall vorgesehen, welches die Schritte umfasst: Durchführen einer primären Bearbeitung (Akkumulationsbearbeitung), in der eine Presspulverelektrode verwendet wird, welche eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung ist, gebildet durch Pressen von Pulver von WC-(Wolframkarbid) und Co (Kobalt); und Durchführen einer sekundären Bearbeitung (Umschmelzbearbeitung), in der die Elektrode durch eine Elektrode aus Kupfer ersetzt wird, deren Elektrodenverbrauch relativ klein ist. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, eine harte Dünnschicht mit einer starken Adhäsionskraft hinsichtlich von Stahl zu bilden, es ist jedoch unmöglich, eine harte Dünnschicht mit einer starken Adhäsionskraft hinsichtlich von Sinterwerkstoff wie z.B. Sinterkarbid zu bilden.Regarding of the prior art, through which a hard thin film on a surface of a workpiece is formed to the workpiece with properties of corrosion resistance and wear resistance to equip, for example, the Japanese Patent Laid-Open No. 148615/1993 discloses a method of electro-discharge surface treatment open. According to the patent publication is provided a method of electro-discharge surface treatment of metal, which includes the steps of performing a primary edit (Accumulation processing) in which a powdered powder electrode is used which is an electrode for Electric discharge surface treatment is formed by pressing powder of WC (tungsten carbide) and Co (cobalt); and performing a secondary one Machining (remelting), in which the electrode through a Electrode is replaced by copper, whose electrode consumption is relatively is small. According to this Method is it possible a hard thin film with a strong adhesion however, it is impossible to form one hard thin film with a strong adhesion with regard to sintered material such as e.g. To form cemented carbide.
Gemäß den durch die jetzigen Erfinder durchgeführten Untersuchungen wurde jedoch folgendes Wissen herausgefunden. Wenn eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, hergestellt aus einem Material wie z.B. Ti (Titan), verwendet wird, welches fähig ist, ein hartes Karbid zu bilden, und elektrische Entladung zwischen der Elektrode und dem Metall eines Werkstücks erzeugt wird, ist es möglich, eine starke harte Dünnschicht auf der Metalloberfläche des Werkstücks zu bilden, ohne dem Prozess des Umschmelzens ausgesetzt zu sein. Der Grund für die Bildung der starken harten Dünnschicht auf der Metalloberfläche ist, dass das Elektrodenmaterial, welches durch elektrische Entladung verbraucht wird, mit C (Kohlenstoff) reagiert, welcher eine Komponente der Bearbeitungslösung ist, so dass TiC (Titaniumkarbid) erzeugt werden kann. Es wurde auch folgendes Wissen herausgefunden. Wenn eine Presspulverelektrode, welche eine aus Metallhydrid wie z.B. TiH2 (hydriertes Titanium) hergestellte Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung ist, verwendet wird und eine elektrische Entladung zwischen der Presspulverelektrode und dem Metall eines Werkstücks generiert wird, ist es möglich, eine harte Dünnschicht schneller zu bilden, deren Adhäsionseigenschaft höher ist als die für den Fall, in dem Ti verwendet wird. Weiter wurde folgendes Wissen herausgefunden. Wenn eine Presspulverelektrode als eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, in der eine Wasserstoffverbindung wie z.B. TiH2 mit anderem Metall oder Keramik gemischt wird, verwendet wird und eine elektrische Entladung zwischen der Presspulverelektrode und dem Metall eines Werkstücks generiert wird, ist es möglich, schnell eine harte Dünnschicht mit verschiedener Härte- und Verschleißfestigkeitseigenschaft zu bilden.However, according to the studies made by the present inventors, the following knowledge has been found. When an electrode for electric discharge surface treatment made of a material such as Ti (titanium) capable of forming a hard carbide and electric discharge is generated between the electrode and the metal of a workpiece, it is possible to use a strong electrode to form a hard thin film on the metal surface of the workpiece without being subjected to the remelting process. The reason for forming the strong hard thin film on the metal surface is that the electrode material consumed by electrical discharge reacts with C (carbon), which is a component of the machining solution, so that TiC (titanium carbide) can be produced. The following knowledge was also found out. When a powdered powder electrode which is an electrode for electro-discharge surface treatment made of metal hydride such as TiH 2 (hydrogenated titanium) is used and an electric discharge is generated between the powdered powder electrode and the metal of a workpiece, it is possible to form a hard thin film more rapidly, whose adhesion property is higher than that in the case where Ti is used. Next, the following knowledge was found out. When a powdered powder electrode as an electrode for electro-discharge surface treatment in which a hydrogen compound such as TiH 2 is mixed with other metal or ceramic is used and an electric discharge is generated between the powdered powder electrode and the metal of a workpiece, it is possible to rapidly form a hard thin film with different hardness and wear resistance properties.
Das
obige Verfahren wird beispielsweise im offengelegten japanischen
Patent Nr. 192937/1997 offengelegt.
In
der obigen konventionellen Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung
wird im Grunde ein Elektroentladungsstromimpuls mit rechteckiger
Wellenform verwendet. Wie in
Wie
oben beschrieben ist entsprechend dem elektrischen Entladestrom
mit rechteckiger Wellenform (gezeigt in
Das heißt, das Elektrodenmaterial wird verschwendet, so dass die Kosten für Oberflächenbehandlung erhöht werden.The is called, The electrode material is wasted, so the cost of surface treatment elevated become.
Gemäß dem Verfahren
der Elektroentladungsoberflächenbehandlung
wird das Elektrodenmaterial durch die Wärme der elektrischen Entladung freigesetzt
und ein Teil des so freigesetzten Elektrodenmaterials schmilzt und
haftet der Oberfläche
des Werkstücks
an, so dass eine harte Dünnschicht
gebildet werden kann. Entsprechend hat die elektrische Entladungsenergie
zwei Funktionen. Eine Funktion besteht im Freisetzen des Elektrodenmaterials,
und die andere Funktion besteht im Freisetzen des Elektrodenmaterials
und im Aneinanderschmelzen des Werkstücks miteinander.
Aus
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die obigen Probleme zu lösen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung bereitzustellen, wodurch Oberflächenbehandlungskosten reduziert werden können und eine enganliegende harte Dünnschicht auf einem Werkstück gebildet werden kann.The The present invention has been made to solve the above problems to solve. It is an object of the present invention to provide a method of electro-discharge surface treatment provide, thereby reducing surface treatment costs can be reduced and a tight, hard thin film on a workpiece can be formed.
Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren des Anspruchs 1.Is solved the object by the method of claim 1.
Da die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben verfasst wurde, können die folgenden Wirkungen bereitgestellt werden.There the present invention as described above, the following effects are provided.
Entsprechend dem Verfahren für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, effizient das Haften von Elektrodenmaterial auf einer Oberfläche eines Werkstücks herzustellen. Deshalb können die Kosten der Oberflächenbehandlung reduziert werden.Corresponding the method for Electric discharge surface treatment According to the present invention, it is possible to efficiently adhere of electrode material on a surface of a workpiece. That's why the cost of surface treatment be reduced.
Ferner ist es möglich, eine passende Zufuhrmenge des Elektrodenmaterials sicherzustellen. Deshalb ist es möglich, eine enganliegende harte Dünnschicht auf dem Werkstück zu bilden.Further Is it possible, to ensure a proper supply amount of the electrode material. Therefore Is it possible, a tight, hard thin film on the workpiece to build.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings
Bester Modus zum Durchführen der ErfindungBest mode to perform the invention
Als
nächstes
wird nachstehend der Betrieb erklärt. Die Elektrode
Der
elektrische Entladungsstromimpuls kann einer Stufe ähnlich sein,
wie in
In
Hinsichtlich der Einstellwerte der ersten Impulslänge T1 und des ersten Spitzenwertes Ip1, durch welche sich die elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vorbestimmten Bereich befinden kann, um die Freisetzung von Elektrodenmaterial zu unterdrücken, und auch hinsichtlich der Einstellwerte der zweiten Impulslänge T2 und des zweiten Spitzenwertes Ip2, durch welche eine Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht zum Werkstück ein vorbestimmter Wert sein kann, so wurden die Einstellwerte vorher experimentell gefunden. Deshalb können jene Werte gemäß einer vorbestimmten Bearbeitungsgeschwindigkeit, einem Zustand der Oberfläche der harten Dünnschicht und einer Bearbeitungsbedingung, wie etwa einer Verbrauchsmenge der Elektrode, eingestellt werden.Regarding the set values of the first pulse length T1 and the first peak value Ip1, through which the electric current density between the Electrodes may be located in a predetermined area to the Release of electrode material to suppress, and also in terms of Set values of the second pulse length T2 and the second peak value Ip2, through which a supply amount of material of hard thin film to the workpiece may be a predetermined value, the setting values have been made in advance found experimentally. Therefore, those values can be calculated according to a predetermined processing speed, a state of the surface of the hard thin film and a processing condition such as a consumption amount of the electrode.
Beispielsweise werden Daten, wie z.B. eine Verbrauchsmenge der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, ein Zustand der Oberfläche der auf dem Werkstück gebildeten harten Dünnschicht und eine Produktivität der Oberflächenbehandlungsarbeit vorher experimentell gesammelt in dem Fall, wo die Parameter der Elektrode wie z.B. Material der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, Zusammensetzung des Elektrodenmaterials und Härte des Elektrodenmaterials und die Parameter vom Material des Werkstücks geändert werden, und auch in dem Fall, wo die Parameter wie z.B. erste Impulslänge T1, zweite Impulslänge T2, erster Spitzenwert Ip1 und zweiter Spitzenwert Ip2 geändert werden. Unter Verwendung der obigen Daten können gemäß den Bearbeitungsbedingungen, wie z.B. eine vorbestimmte Bearbeitungsgeschwindigkeit, ein Oberflächenzustand der harten Dünnschicht und ein Elektrodenverbrauch, die erste Impulslänge T1 und der erste Spitzenwert Ip1, durch welche die elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vorbestimmten Bereich zum Unterdrücken der Freisetzung von Elektrodenmaterial festgesetzt werden kann, eingestellt werden, und es können auch die zweite Impulslänge T2 und der zweite Spitzenwert Ip2, durch welche eine Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht zum Werkstück ein vorbestimmter Wert sein kann, eingestellt werden.For example, data such as a consumption amount of the electrode for Elektroentla surface treatment, a state of the surface of the hard film formed on the workpiece, and a productivity of the surface treatment work previously experimentally collected in the case where the parameters of the electrode such as electrode discharge electrode material, electrode material composition, and electrode material hardness and material parameters of the workpiece, and also in the case where the parameters such as first pulse length T1, second pulse length T2, first peak value Ip1 and second peak value Ip2 are changed. Using the above data, according to the processing conditions such as a predetermined machining speed, a surface state of the hard film and an electrode consumption, the first pulse length T1 and the first peak value Ip1, by which the electric current density between the electrodes in a predetermined range for suppressing the Can be set, and also the second pulse length T2 and the second peak value Ip2, by which a supply amount of material of the hard film to the workpiece can be a predetermined value, can be set.
Entsprechend der Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, effizient zu bewerkstelligen, das Elektrodenmaterial an eine Oberfläche eines Werkstücks anzuhaften. Deshalb können die Kosten von Oberflächenbehandlung verringert werden. Ferner ist es möglich, eine passende Zufuhrmenge des Elektrodenmaterials sicherzustellen. Deshalb ist es möglich, eine enganliegende harte Dünnschicht auf dem Werkstück zu bilden.Corresponding the power supply unit for Electric discharge surface treatment of the present invention, it is possible to efficiently accomplish to adhere the electrode material to a surface of a workpiece. That's why the cost of surface treatment be reduced. Further, it is possible to have a suitable supply amount of the electrode material. That's why it's possible to have one close fitting hard thin film on the workpiece to build.
In der obigen Erläuterung entspricht der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstrom zwei Stufen, es sollte jedoch beachtet werden, dass der elektrische Entladungsstrom drei oder mehr Stufen entspricht. In jedem Abschnitt der Impulslänge kann es sein, dass der elektrische Strom des elektrischen Entladungsstromimpulses nicht konstant ist oder nicht anstiegsverlaufsförmig ist, sondern der elektrische Strom kann eine vorbestimmte Zeitfunktion sein.In the above explanation corresponds to the peak value of the electric discharge current two Steps, it should be noted, however, that the electric discharge current corresponds to three or more stages. In each section of the pulse length can it may be that the electric current of the electric discharge current pulse is not constant or is not rising trend-shaped, but the electric Power can be a predetermined time function.
Gewerbliche Anwendbarkeitcommercial applicability
Wie oben erläutert, sind die Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung und das Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung geeignet für das Oberflächenbehandlungsgewerbe, in dem eine harte Dünnschicht auf einem Werkstück gebildet wird.As explained above are the power supply unit for electric discharge surface treatment and the method of electro-discharge surface treatment of the present invention Invention suitable for the surface treatment industry, in a hard thin film formed on a workpiece becomes.
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