DE1169605B - Elektro-Erosions-Verfahren unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Dielektrikum - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 05 b

Deutsche Kl.: 21h-30/02

Nummer: 1169 605

Aktenzeichen: C 22572 VIII d / 21 h

Anmeldetag: 20. Oktober 1960

Auslegetag: 6. Mai 1964

Das Patent 1110 341 betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von leitenden Werkstücken mittels Elektro-Erosion, bei welchem zur Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ohne Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaften des Werkstückes, zwecks Verringerung des spezifischen Elektrodenverschleißes, bezogen auf die abgetragene Menge je Zeiteinheit, und zwecks tiefreichender Oberflächenhärtung bei Werkstücken aus durch Kohlenstoffatome härtbarem Werkstoff als Dielektrikum aromatische Erdölkohlen-Wasserstoffe verwendet werden, bei denen die Anteile an Kohlen- und Wasserstoff im Gewichtsverhältnis höher liegen als 7 :1.

Aus den von dem Erfinder durchgeführten Arbeiten ergibt sich, daß andere aromatische Kohlen-Wasserstoffe als Flüssigkeiten für die Elektro-Erosion bemerkenswerte Eigenschaften aufweisen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Abänderung des Verfahrens zum Bearbeiten von leitenden Werkstücken mittels Elektro-Erosion bei negativ gepolter Elektrode und unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen als flüssigem Dielektrikum, bei welchem zwecks Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ohne Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaften des Werkstückes, zwecks Verringerung des spezifischen Elektrodenverschleißes, bezogen auf die abgetragene Menge je Zeiteinheit, und zwecks tiefreichender Oberflächenhärtung bei Werkstücken aus durch Kohlenstoffaufnahme härtbarem Werkstoff als Dielektrikum aromatische Erdölkohlenwasserstoffe verwendet werden, bei denen der Gehalt an Kohlen- und Wasserstoff im Gewichtsverhältnis höher liegt als 7 :1, nach Patent 1110 341, bei dem erfindungsgemäß an Stelle von aromatischen, durch Lösungsmittelextraktion von Erdöldestillaten hergestellten Extrakten solche aromatischen Kohlenwasserstoffe verwendet werden, die zur Familie der Monoalkylbenzole und/oder der monozyklischen Polyalkylbenzole der allgemeinen Formel C_nH₂₇₁^₆ gehören.

Je nach der Art der verwendeten Maschine sowie je nach dem Arbeitsbereich kann es zweckmäßig sein, unter diesen Kohlenwasserstoffen diejenigen auszuwählen, die keinen zu hohen Dampfdruck haben, beispielsweise diejenigen, die oberhalb 200° C unter atmosphärischem Druck sieden.

Die vorangehend definierten Kohlenwasserstoffe, deren Anwendung als Flüssigkeiten zur Bearbeitung durch Elektro-Erosion die Erfindung kennzeichnet, können erfindungsgemäß entweder allein oder in Mischung mit einem oder mehreren derselben oder auch gemischt mit beliebigen Kohlenwasserstoffen verwendet werden.

Elektro-Erosions-Verf ahren unter Verwendung
von Kohlenwasserstoffen als Dielektrikum
Zusatz zum Patent: 1 110 341

Anmelder:

Societe Anonyme dite:

Compagnie Frangaise de Raffinage,

Centre National de la Recherche Scientifique,

Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. v. Schumann, Patentanwalt,

München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:

Pierre Anthelme Tardy,

Le Havre, Seine-Maritime,

Michel Magat, Bievres, Seine-et-Oise,

Marc Bruma, Sceaux, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1959

(13 411),

Frankreich vom 9. August 1960 (835 395)

Die vorangehend definierten Kohlenwasserstoffe können durch sehr verschiedene Mittel erhalten werden.

Sie können beispielsweise stammen aus thermischen oder katalytischen Verfahren, Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, Verfahren zur chemischen Synthese von Kohlenwasserstoffen oder physikalischen Trennverfahren, wobei diese Mittel allein oder in Kombination verwendet werden können, ohne daß die voranstehende Aufzählung beschränkend ist.

Durch die Verfahren der katalytischen Reformierung, des Platforming, des Hydrofining, des katalytischen Krackens, des Dampfkrackens ergeben sich mit verschiedenen Graden Schnitte von Kohlenwasserstoffen, die reich an alkylsubstituierten Aromaten sind. Das gleiche gilt für die extraktive Destillation verschiedener Produkte mit selektiven Lösungsmitteln, wie Furfurol, Phenol, Schwefligsäureanhydrid, Nitrobenzol, Dimethylformamid od. dgl.

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Die Alkylbenzole werden ebenfalls in immer höherem Maße industriell durch direkte Alkylierung einfacherer aromatischer Kohlenwasserstoffe erhalten, beispielsweise das Dodecylbenzol durch Alkylierung des Benzols mittels der Tetrameren von Propylen. Außer dem gewünschten Produkt und manchmal einer nicht aromatischen Fraktion findet man verschieden alkylierte Fraktionen, Polymethyl- oder Polypropyl- oder Polybutyl- oder Polymethyl-propyl- und dergleichen Benzole, die bei geeigneter Auswahl vorteilhaft als Elektro-Erosions-Flüssigkeiten verwendet werden können. Diese Fraktionen können als solche verwendet werden oder durch Extraktion und/ oder Destillation konzentriert werden, wie vorangehend erläutert.

Aus den nachfolgenden Beispielen ergeben sich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und die hierbei erzielten Vorteile.

Beispiel 1

Ein monoaromatischer alkylsubstituierter Kohlenwasserstoff, der annähernd der Formel C₁₂H₁₈ entspricht, zwischen 205 und 225° C unter atmosphärischem Druck siedet und ein C: H-Gewichtsverhältnis von 8,05 hat, wird als Elektro-Erosions-Flüssigkeit verwendet. Die Maschine arbeitet bei der Bearbeitung eines extra harten Stahlblockes von 1 % C mit einer Kupferelektrode unter einer Leistung von etwa 1 kW und einer Frequenz von 3600 Hz, welche Bedingungen für eine gute Oberflächenbeschaffenheit günstig sind.

Verglichen mit den Ergebnissen, welche beim Arbeiten unter den gleichen Bedingungen mit einem gewöhnlichen Leuchtöl, das gewöhnlich für eine solche Maschine verwendet wird, erzielt werden, wurde die Bearbeitungsgeschwindigkeit mit 1,65 multipliziert, während die Abnutzung der Elektrode nur die Hälfte der üblichen Abnutzung beträgt.

Dichte bei 15 C ..
Destillation ASTM

0,878

Siedeanfang 160° C

10%
20%
50%
80%
90%

169° C 170° C 176° C 185 C 195° C

Beispiel 2

Die im Beispiel 1 verwendete Flüssigkeit wird durch Dodecylbenzol ersetzt, dessen C : H-Gewichtsverhältnis einen Wert von 7,2 hat, sodann durch ein Kerosin oder entaromatisiertes Leuchtöl, dessen C: H-Gewichtsverhältnis 5,8 beträgt.

Bei im übrigen gegenüber dem Beispiel 1 unveränderten Versuchsbedingungen erhält man als Bearbeitungsgeschwindigkeit in mm³/Minute und als Abnutzungsgrad — d. h. das prozentuale Verhältnis des an der Kathode verlorenen Volumens zu dem an der Anode eliminierten Volumen—die folgenden Werte:

Dodecylbenzol

Entaromatisiertes Kerosin

Bearbeitungs-

geschwindig-

keit

288
190

% Volumen

der
Abnutzung

55

16
31

Wenn dem entaromatisierten Kerosin der Bezugswert 100 zugeordnet wird, erhält man bei der Verwendung von Dodecylbenzol einen Geschwindigkeitsindex 150 und einen Abnutzungsindex von nur 52.

Beispiel 3 -

Es wird als Bearbeitungsflüssigkeit ein Destillatrückstand des katalytischen Reformats mit den folgenden Eigenschaften verwendet:

Siedeende 249' C

Gehalt an Aromaten. Gewichtsprozent 95,5

C:H 8,96

Bei Versuchen mit dieser Flüssigkeit und den Bedingungen der vorangehenden Beispiele wurde eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von 265 mm³ je Minute und eine Abnutzung von nur 19% festgestellt.

Wenn dem entaromatisierten Kerosin der Bezugswert 100 zugeordnet wird, beträgt der Index der Bearbeitungsgeschwindigkeit 140, während der Abnutzungsindex nur 61 ist.

Beispiel 4

Man verwendet eine leichte Fraktion der alkylierten Produkte, welche aus der Herstellung von Dodecylbenzol durch Alkylierung von Benzol mit Tetrameren von Propylen stammen, wobei diese Produkte die folgenden Eigenschaften haben:

Dichte bei 15= C 0,862

Destillation ASTM

Siedeanfang 94° C

10%

166 ⁷C

20% 187,5°C

50%
80%
90%

205⁰C 276° C 356° C

40

45

Siedeende 370° C

Gehalt an Aromaten 100%

C:H 7,9

Die Messung ergibt eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von 260 mmVMinute und eine Abnutzung von 19%, was mit Bezug auf entaromatisiertes Kerosin einen Index von 135 bzw. 61 ergibt.

Dagegen gibt ein schweres Alkylat, das aus der gleichen Fabrikation stammt, jedoch eine Dichte von 0,876 hat, zwischen 325 und 380° C destilliert und ein C: Η-Verhältnis von 6,95 hat, sehr wesentlich weniger günstige Ergebnisse als das leichte Alkylat, obwohl sie besser sind als mit Leuchtöl.

Die vorangehend gegebenen Beispiele der eingangs definierten Alkylbenzole, deren Anwendung als Flüssigkeiten für die Bearbeitung durch Elektro-Erosin die Erfindung im wesentlichen kennzeichnet, sind natürlich nicht beschränkend auszulegen.

Ferner ist zu erwähnen, daß einerseits die Alkylbenzole, welche dieser Defination entsprechen, besonders günstig sind, wenn eine besonders gute Oberflächenbeschaffenheit der zu bearbeitenden Flächen erzielt werden soll und andererseits diese Alkylbenzole besonders für Bearbeitungen mit geringer Leistung, beispielsweise von etwa 1 kW, geeignet sind.

Wenn dagegen rasche Bearbeitungen mit hoher Leistung vorgenommen werden, ist es vorteilhaft, als dielektrische Flüssigkeiten die aromatischen Extrakte

zu verwenden, welche bei der Raffination von Erdöldestillaten durch Lösungsmittel zur Herstellung von Schmierölen erhalten werden (Beispiele 1 und 4 des eingangs erwähnten Patentes). Die Arbeiten des Erfinders haben gezeigt, daß es oft zweckmäßig ist, die Viskosität dadurch auf den geeignetsten Wert einzustellen, daß die jeweiligen Extrakte mit Verdünnungsmitteln gemischt werden. In der Tat haben diese Extrakte gerade infolge des Umstandes, daß sie aus der Fabrikation von Schmierölen stammen, eine mehr oder weniger hohe Viskosität, welche durch diejenige des jeweils hergestellten Öls bedingt ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Abänderung des Verfahrens zum Bearbeiten von leitenden Werkstücken mittels Elektro-Erosion bei negativ gepolter Elektrode und unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen als flüssigem Dielektrikum, bei welchem zwecks Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ohne Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaften des Werkstückes, zwecks Verringerung des spezifischen Elektrodenverschleißes, bezogen auf die abgetragene Menge je Zeiteinheit, und zwecks tiefreichender Oberflächenhärtung bei Werkstücken aus durch Kohlenstoffaufnahme härtbarem Werkstoff als Dielektrikum aromatische Kohlenwasserstoffe verwendet werden, bei denen der Gehalt an Kohlen- und Wasserstoff im Gewichtsverhältnis höher liegt als 7:1, nach Patent 1110341, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von aromatischen, durch Lösungsmittelextraktion von Erdöldestillaten hergestellten Extrakten solche aromatischen Kohlenwasserstoffe verwendet werden, die zur Familie der Monoalkylbenzole und/oder der monozyklischen Polyalkylbenzole der allgemeinen Formel C_nH_2n __e gehören.

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