DE102013020728A1 - Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies - Google Patents

Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies Download PDF

Info

Publication number
DE102013020728A1
DE102013020728A1 DE102013020728.2A DE102013020728A DE102013020728A1 DE 102013020728 A1 DE102013020728 A1 DE 102013020728A1 DE 102013020728 A DE102013020728 A DE 102013020728A DE 102013020728 A1 DE102013020728 A1 DE 102013020728A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
foreign substances
tools
carrier tape
workpieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102013020728.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Löcker
Peter Schenk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102013020728.2A priority Critical patent/DE102013020728A1/en
Priority to DE202013012173.4U priority patent/DE202013012173U1/en
Publication of DE102013020728A1 publication Critical patent/DE102013020728A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/04—Treating or finishing by hammering or applying repeated pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F16F7/108—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on plastics springs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/96—Sonar systems specially adapted for specific applications for locating fish
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/01—Selection of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/24—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass dies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2251/00—Treating composite or clad material
    • C21D2251/02—Clad material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Verfahren zur sequentiellen Erhöhung der Abriebfestigkeit und Verringerung des Reibwiderstandes von Oberflächen von Werkzeugen und Werkstücken durch Einschlagen und Implementieren fremder Substanzen oder Legierungsbestandteilen in Form von kleinen Partikeln in die Oberfläche fester Körper insbesondere partiell besonders stark beanspruchter Bereiche von 3D-Freiformflächen, Kanten und Radien von z. B. Umform- und Tiefzieh-Werkzeugen, anderen formgebenden Werkzeugen und Werkstücken. Die fremden Substanzen (3) werden in pulverisierter Form auf die dafür vorgesehenen Oberflächensegmente (2) des Werkstücks bzw. Werkzeuges (1) manuell (4), durch Pumpen (8) und Leitungen (9) oder auf einem Band (11) aufgetragen, aufgebracht und dem Schlagkopf (10) einer Klopfvorrichtung (6) zugeführt. Die Klopfvorrichtung schlägt die fremden Substanzen programmgesteuert in die Oberfläche des Werkzeuges bzw. Werkstücks hinein und erzeugt eine neue Oberflächenstruktur.The invention relates to a mechanical method for sequentially increasing the abrasion resistance and reducing the frictional resistance of surfaces of tools and workpieces by knocking and implementing foreign substances or alloying components in the form of small particles in the surface of solid bodies, in particular partially heavily stressed areas of 3D free-form surfaces. Edges and radii of z. As forming and deep drawing tools, other forming tools and workpieces. The foreign substances (3) are applied in pulverized form to the designated surface segments (2) of the workpiece or tool (1) manually (4), by pumps (8) and lines (9) or on a belt (11), applied and the impact head (10) of a knocking device (6) supplied. The knocking device strikes the foreign substances programmatically into the surface of the tool or workpiece and creates a new surface structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Verfahren zur sequentiellen Erhöhung der Abriebfestigkeit und Verringerung des Reibwiderstandes von Oberflächen von Werkzeugen und Werkstücken durch Einschlagen und Implementieren fremder Substanzen oder Legierungsbestandteilen in Form von kleinen Partikeln in die Oberfläche fester Körper insbesondere partiell besonders stark beanspruchter Bereiche von 3D-Freiformflächen, Kanten und Radien von z. B. Umform- und Tiefzieh-Werkzeugen oder anderen formgebenden Werkzeugen bei Raumtemperatur.The invention relates to a mechanical method for sequentially increasing the abrasion resistance and reducing the frictional resistance of surfaces of tools and workpieces by knocking and implementing foreign substances or alloying components in the form of small particles in the surface of solid bodies, in particular partially heavily stressed areas of 3D free-form surfaces. Edges and radii of z. B. forming and thermoforming tools or other forming tools at room temperature.

Umform- und Tiefzieh-Werkzeuge sind durch die Relativbewegung zwischen Werkstück und Blech unter Einwirkung hoher Kräfte enormer Reibung und starkem Verschleiß unterworfen. Die Reibung und der Verschleiß beschädigen die Oberfläche des Werkzeuges, machen sie rau, tragen Material ab oder erzeugen in ihr Riefen. Die Beschädigungen der Oberfläche erfolgt besonders dort, wo die Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück unter Einwirkung von Reibungskräften am größten ist und das Werkstück gestreckt oder gestaucht wird. Die raue und riefige Oberfläche des Werkzeuges führt ihrerseits zur Beschädigung des Werkstücks und zur Formänderung des Werkzeuges durch Abtragung und Verlagerung des Materials vom Werkstück zum Werkzeug hin und führt zu Abweichungen in der Maßhaltigkeit. Dadurch entstehen beispielsweise vor den Kanten und Rundungen, wo das Werkstück stärker gezogen und verformt wird, unerwünschte Erhöhungen und somit eine ungewollte zusätzliche Verformung des Werkzeuges. Die Folge ist, dass das Werkstück eine falsche Geometrie und Formgebung erhält. Um diesen Effekt und den dadurch entstehenden Schaden zu vermeiden oder mindestens zu verringern, werden die genannten Werkzeuge ganz oder partiell gehärtet, geschliffen und manuell poliert. Gehärtete Werkzeuge neigen eher zu Rissbildung und zum Bruch durch die Stöße und Erschütterungen der Matrizen und Stempel unter enormer Dichte der kinetischen Energie, die beim Press- und Umformvorgang freigesetzt wird.Forming and thermoforming tools are subjected to enormous friction and heavy wear due to the relative movement between the workpiece and the sheet under the influence of high forces. The friction and the wear damage the surface of the tool, make it rough, remove material or create grooves in it. The damage to the surface takes place especially where the relative movement between the tool and the workpiece is greatest under the influence of frictional forces and the workpiece is stretched or compressed. The rough and crusty surface of the tool in turn leads to damage of the workpiece and to the change in shape of the tool by removal and displacement of the material from the workpiece to the tool and leads to deviations in the dimensional accuracy. This creates, for example, before the edges and curves, where the workpiece is pulled and deformed more, unwanted increases and thus unwanted additional deformation of the tool. The result is that the workpiece receives a wrong geometry and shape. To avoid or at least reduce this effect and the resulting damage, the tools mentioned are fully or partially hardened, ground and polished manually. Hardened tools are more prone to cracking and breakage due to shocks and jarring of the dies and punches under the enormous density of kinetic energy released during the pressing and forming operations.

In einem bekannten Verfahren wird die Oberfläche solcher Werkzeuge partiell mit einem Laserstrahl erhitzt, das Material punktuell zum Schmelzen gebracht und unter Umgebung von Schutzgas pulverisierte Fremdkörper durch Düsen in die kurzzeitig entstandene Schmelze hineingestrahlt, so dass auf der Oberfläche eine dünne Schicht ähnlich einer Schweißnaht aus dem Grundwerkstoff und dem fremden Zusatzwerkstoff entsteht. Dieses Verfahren bringt zwar den gewünschten Effekt der Implementierung von härteren Substanzen mit höheren Schmelztemperaturen in bestimmten Bereichen der Oberfläche von metallischen Werkzeugen, jedoch auch erhebliche Nachteile mit sich.In a known method, the surface of such tools is partially heated with a laser beam, the material selectively made to melt and powdered ambient of inert gas powdered nozzles through nozzles in the short-term melt, so that on the surface of a thin layer similar to a weld from the Base material and the foreign filler material is created. Although this process has the desired effect of implementing harder substances with higher melting temperatures in certain areas of the surface of metallic tools, but also considerable disadvantages.

Die Werkzeugoberfläche wird bei diesem Verfahren partiell einer Wärmebehandlung unterworfen, dadurch verlieren gehärtete Werkzeuge partiell ihren Härtegrad. Es kommt zusätzlich zu Spannungsdifferenzen und Kerbwirkungen im äußeren Werkzeugmaterial. Außerdem muss die fremde Substanz die Schmelztemperatur des Werkzeugmaterials vertragen und dabei weder Verdampfen noch Schmelzen. Um eine Fläche zu erzeugen müssen viele Bahnen nebeneinander erzeugt werden, mit der Folge, dass die sehr harte Oberfläche nicht mehr glatt ist und sich auch nicht mehr durch Polieren glätten lässt. Darüber hinaus gelangt bei diesem Verfahren ein sehr großer Teil der Veredelungssubstanzen in die Luft und Atmosphäre, geht dadurch verloren und belastet dazu noch die Umwelt.The tool surface is partially subjected to a heat treatment in this process, thereby hardened tools lose their degree of hardness partially. It comes in addition to stress differences and notch effects in the outer tool material. In addition, the foreign substance must tolerate the melting temperature of the tool material and thereby neither evaporation nor melting. To create a surface, many webs must be created side by side, with the result that the very hard surface is no longer smooth and can no longer be smoothed by polishing. In addition, in this process, a large part of the finishing substances in the air and atmosphere, thereby lost and pollutes the environment.

EP1915231 B1 beschreibt ein analytisches mechanisches Micro-Kalt-Schmiedeverfahren, bei dem die Oberfläche eines Werkstücks zuerst gefräst und anschließend mit demselben Programm mechanisch mit variabler Frequenz und Amplitude sowie durch eine dosierte kinetische Energie geklopft, die Rautiefe eingeebnet und die Oberfläche geglättet wird. EP1915231 B1 describes an analytical mechanical micro-cold forging process in which the surface of a workpiece is first milled and then mechanically tapped with variable frequency and amplitude and by the metered kinetic energy with the same program, the surface roughness leveled and the surface is smoothed.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das ermöglicht, fremde Substanzen in Form von kleinen Partikeln partiell in die Oberfläche harter genauso wie weicher Werkstoffe ohne thermische oder chemische Behandlung derart zu implementieren, dass sich die mechanischen, tribologischen und Reibungs-Eigenschaften der Oberfläche gezielt und dosiert verbessern lassen, ohne die Umwelt zu belasten.In contrast, the object of the invention is to develop a method which makes it possible to partially implement foreign substances in the form of small particles in the surface of hard as well as soft materials without thermal or chemical treatment in such a way that the mechanical, tribological and friction Targeted and metered improvement of surface properties without polluting the environment.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Merkmal des Anspruchs eins gelöst. Die Unteransprüche stellen weitere Verbesserungen, Vereinfachungen und Ergänzung des Verfahrens dar.This object is achieved according to the feature of claim one. The subclaims represent further improvements, simplifications and supplementation of the method.

Zuerst werden durch Analyse der verschlissenen Werkzeuge oder durch Berechnung und Simulation, mit Hilfe von Programmen wie das des Finite-Elemente-Verfahrens sowie durch Erfahrung, die Flächensegmente der Werkzeuge ermittelt, die am stärksten belastet sind oder an der Oberfläche einer größeren Reibung und einem höheren Verschleiß unterworfen sind.First, by analyzing the worn tools, or by calculation and simulation, by programs such as the finite element method, and by experience, the surface segments of the tools that are most heavily loaded or at the surface of a larger friction and a higher one are determined Wear are subject.

In einfachster Weise werden dann die Werkzeuge oder Werkstücke mit relativ rauer Oberfläche wie Rz 63 gefräst. Danach werden die härteren Substanzen wie Wolframcarbid oder Substanzen, die die Gleiteigenschaften von Metallen und Kunststoffen verbessern, wie Graphit, Bronze, Kupfer, Molybdändisulfid oder PTFE in pulverisierter bzw. körniger Form oder in Form von kleinen Partikeln oder Kügelchen mit einem Klebe- bzw. Bindemittel gemischt und auf die zu bearbeitenden Flächensegmente manuell aufgetragen oder mit Hilfe eines Klebebandes aufgeklebt und fixiert. Anschließend wird mit der aus der EP1915231 B1 bekannten Mikro-Kalt-Schmiedeverfahren mit CAM-Programmsteuerung, mit einem Schlagkopf mechanisch, elektromechanisch pneumatisch oder hydraulisch auf die fremden Substanzen solange gehämmert bis diese in die Oberfläche des Werkzeuges eingedrungen und im Material des Werkzeuges eingebettet und fest implementiert sind. Dabei setzen sich die fremden Substanzpartikel in die Vertiefungen der Oberflächenrauigkeit hinein und die Rauigkeitsspitzen werden auf die fremden Substanzpartikel geschlagen, gedrückt und geschoben. Bei diesem Vorgang kann die Oberflächenrautiefe um ca. zwei Zehnerpotenzen reduziert werden, jedoch kann eine gewisse Rautiefe z. B. zur Aufnahme von Schmiermittel für einen hydrodynamischen Schmiereffekt von Vorteil sein. Dadurch wird einerseits die Oberfläche geglättet und andererseits werden die fremden Substanzen in der Oberfläche der Werkzeuge zwischen den Molekülen bzw. im Materialgefüge eingebettet und formschlüssig gehalten bzw. mechanisch vernietet. Das Werkzeug bleibt im Ganzen welch, jedoch seine Oberfläche wird partiell so abriebfest und/oder so reibungsarm wie die eingebettete fremde Substanz.In the simplest way then the tools or workpieces are milled with a relatively rough surface like Rz 63. Thereafter, the harder substances such as tungsten carbide or substances that improve the sliding properties of metals and plastics, such as graphite, bronze, copper, molybdenum disulfide or PTFE in powdered or granular Form or in the form of small particles or beads mixed with an adhesive or binder and applied manually to the surface segments to be processed or glued and fixed with the aid of an adhesive tape. Subsequently, with the from the EP1915231 B1 known micro-cold forging method with CAM program control, hammered with a percussion head mechanically, electromechanically pneumatically or hydraulically on the foreign substances until they penetrate into the surface of the tool and embedded in the material of the tool and are firmly implemented. In the process, the foreign substance particles settle into the depressions of the surface roughness and the roughness peaks are beaten, pressed and pushed onto the foreign substance particles. In this process, the Oberflächenrautiefe can be reduced by about two orders of magnitude, however, a certain roughness z. B. for receiving lubricant for a hydrodynamic lubrication effect of advantage. As a result, on the one hand the surface is smoothed and on the other hand the foreign substances are embedded in the surface of the tools between the molecules or in the material structure and held in a form-fitting manner or mechanically riveted. The tool remains as a whole, but its surface becomes partially as abrasion-resistant and / or as low-friction as the embedded foreign substance.

Das überschüssige Material, das nicht verbraucht wird, wird abgetragen und für weitere Verwendung aufbewahrt. Es gelangen keine Substanzen, Pulver und keine fremde Partikel in die Atmosphäre. Somit ist das Verfahren umwelt- und ressourcenschonend.The excess material that is not consumed is removed and stored for further use. There are no substances, powders and foreign particles in the atmosphere. Thus, the process is environmentally and resource friendly.

Bei einem halbautomatischen Verfahren wird die in die Oberfläche des Werkstücks zu implementierende Substanz zuvor in Pulverform, körniger Partikel oder in die Form von sehr kleinen Kügelchen umgewandelt und auf die klebrige Seite eines Trägerbandes in unterschiedlichen Breiten gleichmäßig aufgetragen, gegebenenfalls mit einer Schutzfolie versehen und als Rolle aufgewickelt. Vor Bearbeitung der Flächen werden entsprechende Längen von der Rolle abgewickelt und auf die erforderliche Länge zugeschnitten. Danach wird die Schutzfolie von der Klebe- und Substanzschicht abgezogen und das Band mit der fremden Substanz auf die zu bearbeitenden Flächensegmente aufgeklebt. Wenn erforderlich, werden mehrere Streifen nebeneinander aufgeklebt. Anschließend wird das Werkstück komplett oder sequenziell mit dem zuvor beschriebenen Mikro-Kalt-Schmiedeverfahren bearbeitet.In a semi-automatic process, the substance to be incorporated into the surface of the workpiece is previously converted into powdery, granular or very small globules and uniformly applied to the sticky side of a carrier tape in different widths, optionally provided with a protective film and as a roll wound. Before machining the surfaces, appropriate lengths are unwound from the roll and cut to the required length. Thereafter, the protective film is peeled off from the adhesive and substance layer and the tape is stuck with the foreign substance on the surface segments to be processed. If necessary, several strips are glued together. Subsequently, the workpiece is processed completely or sequentially with the micro-cold forging method described above.

Bei einem vollautomatischen Verfahren wird die zuvor beschriebene Klebeband-Rolle mit fremden Substanzen in eine Kassette eingesetzt, die als Zusatzgerät bzw. Zufuhrmechanik an die Klopfvorrichtung angebracht und mit ihr elektrisch oder mechanisch gekoppelt wird. Zwei angetriebene Spulen wickeln die abgewickelte Schutzfolie und das abgewickelte und verbrauchte Trägerband auf. Das Trägerband wird durch entsprechende Führungsösen oder Führungsbahnen zwischen dem Schlagkopf und der Werkstückoberfläche geführt. Dort schlägt der Schlagkopf die Partikel der fremden Substanz vom Trägerband in die Werkstückoberfläche hinein. Das leere Trägerband läuft geführt weiter und wickelt sich auf eine angetriebene Rolle auf. Die Geschwindigkeit des Bandes ist mit der Bahngeschwindigkeit des Roboters bzw. des Vorschubs der CNC-Maschine gekoppelt, an dem bzw. an der die Klopfvorrichtung angebracht ist.In a fully automatic method, the above-described adhesive tape roll with foreign substances is inserted into a cassette which is attached to the knocking device as an accessory or feeding mechanism and is coupled with it electrically or mechanically. Two driven spools wrap the unwound protective film and the unwound and used carrier tape. The carrier tape is guided by appropriate guide eyelets or tracks between the impact head and the workpiece surface. There, the impact head beats the particles of the foreign substance from the carrier tape into the workpiece surface. The empty carrier tape runs on led and winds on a driven roller. The speed of the belt is coupled to the web speed of the robot or feed of the CNC machine to which the knocking device is attached.

Im Einzelnen zeigen:In detail show:

1 eine Hälfte eines Werkzeuges vor Gebrauch. Die Kanten und Rundungen sind beim Tiefziehen und Verformen eines Bleches einer höheren Belastung hinsichtlich der Reibung und des Verschleißes unterworfen als die restlichen Flächen. 1 one half of a tool before use. The edges and curves are subjected to a higher stress in terms of friction and wear when deep drawing and forming a sheet than the remaining surfaces.

2 einen Querschnitt durch das gehärtete Werkzeug ohne Behandlung nach erfindungsgemäßem Verfahren nach einigen Pressvorgängen mit deutlicher Verformung der gekrümmten Flächensegmente und Materialablagerung durch das Werkstück. 2 a cross section through the hardened tool without treatment according to the method according to the invention after a few pressing operations with significant deformation of the curved surface segments and material deposition by the workpiece.

3 dieselbe Werkzeughälfte bei manuellem Auftrag des Gemischs von fremden Substanzpartikeln und Klebe- bzw. Haftmaterial auf die zu bearbeitenden Flächensegmente. Alternativ werden die fremden Substanzpartikel durch eine Pumpe aus dem Vorratsbehälter angesaugt und durch eine flexible Leitung vor den Schlagkopf der Klopfvorrichtung gefördert, die durch einen Roboter geführt wird. 3 The same tool half for manual application of the mixture of foreign substance particles and adhesive or adhesive material on the surface segments to be machined. Alternatively, the foreign substance particles are sucked by a pump from the reservoir and conveyed by a flexible conduit in front of the impact head of the knocking device, which is guided by a robot.

4 eine Rolle Trägerband mit fremden Substanzen in Pulverform auf der unteren Hälfte des Bandes. Die obere Hälfte des Bandes stellt die abgezogene Schutzfolie dar. 4 a roll of carrier tape with foreign substances in powder form on the lower half of the tape. The upper half of the band represents the withdrawn protective film.

5 das Werkzeug mit dem aufgeklebten Trägerband auf einer stark gekrümmten Oberflächenkante. Die Klopfvorrichtung schlägt mit ihrem Schlagkopf die Substanzpartikel des Trägerbandes in die Oberfläche des Werkzeuges hinein. 5 the tool with the glued carrier tape on a strongly curved surface edge. The knocking device beats with its impact head the substance particles of the carrier tape into the surface of the tool.

6 das Zusatzgerät bzw. die Kassette mit der Trägerbandrolle der fremden Substanzpartikel und den beiden Aufwickelrollen der leeren Bandhälften, aufgesteckt auf eine Klopfvorrichtung. 6 the accessory or the cassette with the carrier tape roll of the foreign substance particles and the two take-up rollers of the empty band halves, mounted on a knocking device.

7 einen Querschnitt durch das mit erfindungsgemäßem Verfahren behandelte Werkzeug mit den im Material eingebetteten fremden Substanzpartikeln. 7 a cross section through the treated with the inventive method tool with the embedded in the material foreign substance particles.

Gemäß 1 besitzt jedes Tiefziehwerkzeug (1) bestimmte stärker gekrümmte Flächensegmente (2a, 2b, 2c, 2d), die dem Abrieb und Verschleiß mehr unterworfen sind als andere Stellen. Es ist daher für die Erhöhung der Lebensdauer des Werkzeuges wesentlich vorteilhafter, nur diese Stellen partiell reibungsärmer und abriebfester zu machen als das ganze Werkzeug zu härten, spröde und schlagempfindlich zu machen. According to 1 owns every thermoforming tool ( 1 ) certain more curved surface segments ( 2a . 2 B . 2c . 2d ), which are more subject to abrasion and wear than other sites. It is therefore much more advantageous for increasing the life of the tool to make only these places partially friction and friction resistant than to harden the whole tool, to make it brittle and shock sensitive.

Gemäß 2 setzt sich das durch das Werkzeug vom Werkstück abgeschabte und abgetragene Material, die in schwarz dargestellten Flächen, besonders vor den Krümmungen (2'a, 2'b, 2'c, 2'd) des Werkzeuges (1) ab, während das Werkzeug selbst in seinen Krümmungen durch den Abrieb am Werkstück Material verliert. Somit verändert sich die geometrische Form des Werkzeuges mit zunehmendem Gebrauch und gerät schließlich außer der zulässigen Toleranz.According to 2 The material scraped off and abraded by the tool from the workpiece settles in areas shown in black, especially in front of the curvatures (FIG. 2 ' . 2 B . 2 'c . 2'd ) of the tool ( 1 ), while the tool itself loses material in its curvatures due to the abrasion on the workpiece. Thus, the geometric shape of the tool changes with increasing use and eventually comes out of the allowable tolerance.

Gemäß 3 werden die fremden Substanzpartikel (3) als Pulver oder mit einem Bindemittel als Paste manuell (4) auf die zu erwartenden Verschleißstellen (2a, 2b, 2c, 2d) aufgetragen und anschließend maschinell, hier durch einen Roboter (5), der mit einer Klopfvorrichtung (6) und einem mechanischen Schlagkopf (10) bestückt ist, in die Werkzeugoberfläche eingeschlagen. Alternativ befinden sich die fremden Substanzpartikel (3) in einem Vorratsbehälter (7) und werden von dort mit Hilfe einer Pumpe (8) durch den flexiblen Schlauch (9) vor den Schlagkopf (10) der Klopfvorrichtung transportiert.According to 3 are the foreign substance particles ( 3 ) as a powder or with a binder as a paste manually ( 4 ) to the expected wear points ( 2a . 2 B . 2c . 2d ) and then by machine, here by a robot ( 5 ), which with a knocking device ( 6 ) and a mechanical impact head ( 10 ), hit in the tool surface. Alternatively, the foreign substance particles ( 3 ) in a storage container ( 7 ) and from there by means of a pump ( 8th ) through the flexible hose ( 9 ) in front of the percussion head ( 10 ) of the tapping device.

Gemäß 4 werden die zu implementierenden Substanzpartikel (3) industriell auf einer Trägerfolie bzw. auf ein Trägerband (11a) aufgetragen, das vorzugweise selbstklebend ist und gegebenenfalls mit einer Schutzfolie (11b) gegen Aneinanderkleben der Windungen versehen und zu Trägerbandrollen (12) aufgerollt und in verschiedenen Breiten geschnitten wird. Die Trägerbandrolle (12) kann manuell oder maschinell zum bestimmungsgemäßen Einsatz gelangen.According to 4 become the substance particles to be implemented ( 3 ) industrially on a carrier film or on a carrier tape ( 11a ), which is preferably self-adhesive and optionally with a protective film ( 11b ) against sticking of the turns and to carrier tape rolls ( 12 ) and cut in different widths. The carrier roll ( 12 ) can reach the intended use manually or by machine.

Gemäß 5 wird das Trägerband (11a) manuell (4) auf die zu behandelnden Oberflächensegmente aufgeklebt und anschließend mit Hilfe einer Klopfvorrichtung (6), geführt als Endeffektor einer Computer gesteuerten Maschine wie z. B. eines Roboters (5) oder einer CNC-Maschine, derart geklopft, dass die fremden Substanzpartikel (3) vom Trägerband (11a) in die Oberfläche des Werkzeuges (1) eingeschlagen werden.According to 5 is the carrier tape ( 11a ) manually ( 4 ) adhered to the surface segments to be treated and then with the aid of a knocking device ( 6 ), guided as the end effector of a computer-controlled machine such. B. a robot ( 5 ) or a CNC machine, knocked such that the foreign substance particles ( 3 ) from the carrier tape ( 11a ) in the surface of the tool ( 1 ).

Das Trägerband (11a) besteht vorzugsweise aus Materialien mit sehr guten Gleiteigenschaften wie Kupfer, Bronze oder Kunststoffen wie Polyamid, Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder aus Polymerwerkstoffen. Durch das Klopfen des Schlagkopfes (10) auf das Band gelangen nicht nur die fremden Substanzen (3) in die Werkzeugoberfläche, sondern auch Teile des Trägerbandes (11a). Die Oberfläche wird einerseits sehr abriebfest und andererseits sehr reibungsarm.The carrier tape ( 11a ) is preferably made of materials with very good sliding properties such as copper, bronze or plastics such as polyamide, polytetrafluoroethylene (PTFE) or polymer materials. By knocking the blow head ( 10 ) not only the foreign substances ( 3 ) in the tool surface, but also parts of the carrier tape ( 11a ). The surface is on the one hand very resistant to abrasion and on the other hand very low friction.

Gemäß 6 befindet sich die Trägerbandrolle (12) in einer Trägerbandkassette (13) auf der Spule (16). Die Trägerbandkassette (13) wird auf die Klopfvorrichtung (6) aufgesteckt bzw. daran montiert. Die Trägerbandkassette (13) besitzt zwei weitere Rollen (14) und (15), die dazu dienen, das verbrauchte Trägerband (11a) und die Schutzfolie, falls vorhanden, aufzuwickeln.According to 6 is the carrier roll ( 12 ) in a carrier tape cassette ( 13 ) on the spool ( 16 ). The carrier tape cassette ( 13 ) is applied to the knocking device ( 6 ) attached or mounted on it. The carrier tape cassette ( 13 ) has two additional roles ( 14 ) and ( 15 ), which serve the spent carrier tape ( 11a ) and wrap the protective film, if any.

Das Trägerband (11a) wird von der Trägerbandrolle (12) durch Zug abgewickelt dabei von der Schutzfolie getrennt, die separat auf einer weiteren Rolle (14) aufgewickelt wird. Das Trägerband läuft seitlich geführt vor den Schlagkopf (10) der Klopfvorrichtung (6), mit den fremden Substanzpartikeln (3) auf der dem Werkzeug (1) zugewandten Seite, und übergibt die fremden Substanzpartikel an das Werkzeug. Das verbrauchte Trägerband (11a) wird auf die angetriebene Rolle (15) aufgewickelt.The carrier tape ( 11a ) is separated from the carrier roll ( 12 ) separated by train while the protective film separately on another roll ( 14 ) is wound up. The carrier tape runs laterally guided in front of the impact head ( 10 ) of the knocking device ( 6 ), with the foreign substance particles ( 3 ) on the tool ( 1 ), and transfers the foreign substance particles to the tool. The used carrier tape ( 11a ) is applied to the driven roller ( 15 ) wound up.

Gemäß 7 befinden sich nach dem Klopfvorgang die fremden Substanzpartikel (3), harte und solche mit guten Gleiteigenschaften, je nach Aufgabe sortenrein oder gemischt, eingebettet in das Werkzeugmaterial, ohne thermische oder chemische Behandlung des Werkzeuges (1) und ohne geometrische Formänderung der Werkzeugoberfläche. Dadurch wird die Standzeit und Lebensdauer des Werkzeuges erheblich erhöht, die Rauigkeit der Werkstückoberfläche nicht verschlechtert und Riefenbildung weitestgehend verhindert.According to 7 are after the knocking the foreign substance particles ( 3 ), hard and those with good sliding properties, depending on the task sorted or mixed, embedded in the tool material, without thermal or chemical treatment of the tool ( 1 ) and without geometric shape change of the tool surface. As a result, the life and longevity of the tool is significantly increased, the roughness of the workpiece surface does not deteriorate and scoring largely prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1915231 B1 [0005, 0009] EP 1915231 B1 [0005, 0009]

Claims (5)

Mechanisches Verfahren zur sequentiellen Erhöhung der Abriebfestigkeit und Verringerung des Reibwiderstandes von Oberflächen von Werkzeugen und Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass fremde Substanzen (3) in Form von kleinen Partikeln in die Oberfläche von festen Materialien, Werkzeugen und Werkstücken, programmgesteuert hinein geklopft werden, so dass die fremden Substanzpartikel (3) in die Oberfläche der Werkzeuge (1) und Werkstücke fest in das Gefüge eingebettet bzw. vernietet werden und eine neue Oberflächenstruktur aus einem Materialgemisch bestehend aus dem Grundmaterial und den fremden Substanzen entsteht.Mechanical method for sequentially increasing the abrasion resistance and reducing the frictional resistance of surfaces of tools and workpieces, characterized in that foreign substances ( 3 ) are knocked into the surface of solid materials, tools and workpieces in the form of small particles, so that the foreign substance particles ( 3 ) into the surface of the tools ( 1 ) and workpieces are firmly embedded in the structure or riveted and a new surface structure of a material mixture consisting of the base material and the foreign substances is formed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fremden Substanzen (3) in pulverisierter Form oder als Paste manuell (4) oder über einen Schlauch (9) der Klopfvorrichtung (5, 6) zugeführt werden.Method according to claim 1, characterized in that the foreign substances ( 3 ) in powdered form or as paste manually ( 4 ) or via a hose ( 9 ) of the knocking device ( 5 . 6 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fremden Substanzpartikel (3) auf einem Trägerband oder einer Trägerfolie (11a) aufgetragen der Klopfvorrichtung (6) zugeführt werden.Method according to claim 1, characterized in that the foreign substance particles ( 3 ) on a carrier tape or carrier film ( 11a ) applied to the knocking device ( 6 ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband oder die Trägerfolie (11a) aus einem Material oder aus Materialien besteht, die in die Oberfläche des Werkzeuges (1) oder der Werkstücke hinein geschlagen bzw. geklopft werden.A method according to claim 3, characterized in that the carrier tape or the carrier film ( 11a ) is made of a material or of materials which penetrate into the surface of the tool ( 1 ) or the workpieces are beaten or tapped. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbandrolle (12) sich in einer Kassette (13) befindet, die an die Klopfvorrichtung (6) befestigt wird und das Trägerband oder die Trägerfolie (11a) zwischen dem Schlagkopf (10) und der Werkzeugoberfläche vorbeiführt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the carrier tape roll ( 12 ) in a cassette ( 13 ), which is connected to the knocking device ( 6 ) and the carrier tape or the carrier film ( 11a ) between the impact head ( 10 ) and the tool surface passes.
DE102013020728.2A 2013-12-07 2013-12-07 Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies Ceased DE102013020728A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013020728.2A DE102013020728A1 (en) 2013-12-07 2013-12-07 Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies
DE202013012173.4U DE202013012173U1 (en) 2013-12-07 2013-12-07 Apparatus for carrying out a method for implementing foreign substances in the surface of solid bodies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013020728.2A DE102013020728A1 (en) 2013-12-07 2013-12-07 Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013020728A1 true DE102013020728A1 (en) 2015-06-11

Family

ID=69144189

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013020728.2A Ceased DE102013020728A1 (en) 2013-12-07 2013-12-07 Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies
DE202013012173.4U Expired - Lifetime DE202013012173U1 (en) 2013-12-07 2013-12-07 Apparatus for carrying out a method for implementing foreign substances in the surface of solid bodies

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202013012173.4U Expired - Lifetime DE202013012173U1 (en) 2013-12-07 2013-12-07 Apparatus for carrying out a method for implementing foreign substances in the surface of solid bodies

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102013020728A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016007037A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Audi Ag Method for producing a metalworking tool
DE102018212457A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 Audi Ag Method of making a part mold for a metalworking tool

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527623B1 (en) * 1998-08-08 2003-03-04 Laystall Engineering Company Limited Method of treating a surface with hard particles using free running rollers
EP1915231A1 (en) * 2005-08-09 2008-04-30 Christian Löcker Method and device for the technique of cold microforging any freely formed 3-d surfaces
WO2011081541A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-07 Instytut Obróbki Plastycznej Method for the modification of top layers of working surfaces of machine parts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527623B1 (en) * 1998-08-08 2003-03-04 Laystall Engineering Company Limited Method of treating a surface with hard particles using free running rollers
EP1915231A1 (en) * 2005-08-09 2008-04-30 Christian Löcker Method and device for the technique of cold microforging any freely formed 3-d surfaces
EP1915231B1 (en) 2005-08-09 2010-04-07 Christian Löcker Method for the technique of cold microforging any freely formed 3-d surfaces
WO2011081541A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-07 Instytut Obróbki Plastycznej Method for the modification of top layers of working surfaces of machine parts

Also Published As

Publication number Publication date
DE202013012173U1 (en) 2015-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2979766B1 (en) Device and method for metallic coating and holder unit for the device
DE2029400C3 (en) Method for producing a bearing lining
DE102013111607A1 (en) Tool for machining workpieces, especially sheets
DE102013012238A1 (en) Brake spring for disc brakes and manufacturing process for it
EP1643171B1 (en) Self-adjusting gap sealing between two relatively to each other moving parts
DE102013020728A1 (en) Implementation of foreign substances in the surface of solid bodies
DE102014222848A1 (en) finish device
DE102012210530A1 (en) Slide bearing for connecting rod of internal combustion engine mounted in e.g. passenger cars, has lower shell that includes bearing metal layer which has lower hardness than bearing metal layer of upper shell
DE2323243B2 (en) Method for producing a wear-resistant hard metal layer on a metal object, in particular on the cutting edge of a steel saw blade
DE102011117961A1 (en) Reibauftragsvorrichtung
DE60214363T2 (en) Linear guide apparatus
EP0913232A1 (en) Apparatus for machining cylindrical surfaces
EP1745826B1 (en) Process for machining running bases of wintersport apparatuses
DE102015214614A1 (en) Counter-holder for a punch riveting device, punch riveting device, use of a counter-holder and method for producing a counter-holder
DE102015213438A1 (en) Punch riveting device and manufacturing device
DE1802360A1 (en) Rotating cutting tool for surface processing of workpieces and materials
DE102018123541A1 (en) Device for the generative production of a component from a powdery starting material
DE10235813A1 (en) Method for applying divisions to slide plane of guide block blank involves pre-preparing base surface and supplying material which is then locally fused through contact-free local heat input
AT509585A4 (en) METHOD FOR PROCESSING A PLASTIC PARTICULARLY POLYETHYLENE GLIDING SURFACE OF SLIDING EQUIPMENT
DE102017215153B4 (en) Hand guiding device
DE102016109299A1 (en) Bearing and pin bush
DE102008036946A1 (en) Sanding pad covering
EP1121991B1 (en) Method for manufacturing metal pipes
DE102016111155A1 (en) Finishing belt clamping device and finishing device
DE102012020584A1 (en) Bearing arrangement e.g. rolling bearing, for use in tidal power plant, has two rings rotatably mounted with respect to each other, where rings include segments extending in material recess filled with filling material

Legal Events

Date Code Title Description
R138 Derivation of utility model

Ref document number: 202013012173

Country of ref document: DE

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final