DE2045636C3 - Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen für das spanlose Verformen von Werkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Werkzeuge aus Stahl für die spanlose Verformung von Metallen, wie das Pressen und Schmieden, und für das Extrudieren von Kunststoffen werden vielfach durch elektroerosive Bearbeitung hergestellt. Insbesondere bei Matrizen für das Strangpressen von Metallen und das Extrudieren von Kunststoffen werden die den Profilquerschnitt bestimmenden Durchbrüche elektroerosiv herausgearbeitet. Die dabei entstehenden Flächen weisen bekanntlich eine gewisse Rauhigkeit auf und müssen deshalb durch eine Endbearbeitung, z. B. von Hand, geglättet oder poliert werden, da eine rauhe Fläche die Reibung beim Preßvorgang in unzulässiger Weise erhöhen und die Oberflächengüte des ausgepreßten Profils beeinträchtigen würde. Andererseits entsteht bei der elektroerosiven Bearbeitung eine harte Oberflächenschicht, welche diese Endbearbeitung erschwert. Beim Feilen von Hand, wozu Diamantfeilen notwendig sind, werden die ebenen Flächen auch leicht ballig und sind deshalb z. B. bei Strangpreßmatrizen preßtechnisch nicht mehr optimal.

Es ist bekannt, ein Werkstück zunächst elektroerosiv zu formen und es anschließend unter Verwendung derselben Elektrode bis auf eine Oberflächenrauheit in der Größenordnung von Γ-^Γιμπϊ elektrolytisch zu polieren (US-PS 32 23 603). Dieses bekannte Verfahren vermeidet zwar das unerwünschte Nachbearbeiten von Hand mit Diamantfeile. Das elektrolytische Polieren verläuft jedoch zumal in der Endphase, wenn schon eine ziemlich glatte Oberfläche erreicht ist. sehr langsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung der für das spanlose Verformen von Werkstoffen bestimmten Werkzeuge die Endbearbeitung der elektroerosiv geformten Arbeitsfläche des Werkzeugs unter Einsparung aufwendiger Hilfsmittel und Arbeitsgänge zeitsparend und wirtschaftlich zu gestalten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung, ausgehend von dem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst.

Indem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das an die elektroerosive Formung anschließende, eine Glättung bewirkende Elektropolieren nur so weit fortgesetzt wird, bis die durch die elektroerosive Bearbeitung entstandene harte Oberflächenschicht abgetragen ist, wird die automatische Werkstückbehandlung auf eine sowohl im Hinblick auf den Arbeitstakt als auch auf den Stromeinsatz noch ökonomischere Zeitspanne beschränkt. Zugleich wird jedoch ermöglicht, die Restrauheit der geformten Oberfläche der Durchbrechung des hergestellten Werkzeugs, ohne das Erfahrung, Geschick und hohen Zeiteinsatz erfordernde Diamantfeilen, durch ein einfaches flächenhaftes manuelles Nachpolieren abzutragen, wie es ein Feinpoliermittel wie Schmirgel ermöglicht. Diese optimale Kombination von automatischer elektrischer und manueller Arbeit bei der Herstellung des Werkzeugs läßt es dann sogar in Kauf nehmen, daß die hergestellte Oberfläche des Werkstücks noch zweckmäßig nachgehärtet wird.

Bei dem elektrolytischen Polieren kann auf einfache Weise das Werkzeug als Anode in einen Elektrolyten getaucht und mit Gleichstrom behandelt werden, wobei die Kathode zweckmäßigerweise die Form der Werkzeugausnehmung aufweist und in diese hineingesteckt ist. Es ist dabei nicht erforderlich, den Elektrolyten ständig durch den Spalt zwischen bearbeiteter Oberfläche und Elektrode hindurchzupumpen. sondern es genügt ein einfaches Tauchbad. Im übrigen können die bekannten Verfahren und Vorrichtungen des elektrolytischen Polierens angewendet werdei..

Auch für die Kathode können die bekannten Elektrodcnmaterialien verwendet werden, wie Graphit-Elektroden für das eiektroerosive Formen. Es ist grundsätzlich auch denkbar, in an sich bekannter Weise (US-PS 32 23 603) zum elektrolytischen Polieren die gleiche Elektrode wie zur elektroerosiven Bearbeitung, z. B. wieder eine Elektrode aus Graphit, zu verwenden.

Eine besonders gute Präzision des Erzeugnisses ebenso wie günstige Verfahrensbedingungen erhält man jedoch unter Verwendung eines Prototyps des herzustellenden Werkzeugs für die Formgebung der für das Elektropolieren zu verwendenden Elektrode, indem durch die elektroerosiv geformte Arbeitsfläche des Durchbruchs Aluminium oder eine Aluminiumlegierung stranggepreßt, zugeschnitten und durch Beizen im Querschnitt so weit verringert wird, daß es an keiner Steile bei Einführung in die Durchbruchsöffnung deren Arbeitsfläche berührt, und indem das so gewonnene Teil als Kathode für das elektrolytische Polieren der Arbeitsfläche verwendet wird.

Zur Herstellung von Slahlwerk/eugen können prinzipiell die bekannten Flekirolytzusamn.ensetzun-

'·> gen für das Polieren von Stahl verwendet werden, z. B. bestehend aus Perchlorsäure-Essigsäure oder Phosphorsäure, Schwefelsäure, Chromsäure und ihren Mischungen. Auch eine Mischung von Methylalkohol

und Salpetersäure mit anderen Bestandteilen, z. B. Azeton oder Natriumnitrat, ist als Elektrolyt für Elektropolieren bekannt (US-PS 25 16 105). Als besonders geeignet zur Herstellung von Stahlwerkzeugen mittels einer Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hat sich ein Elektrolyt erwiesen, der aus einer Mischung von Methylalkohol und Salpetersäure, vorzugsweise von zwei Volumenteilen Methylalkohol und einem Volumenteil Salpetersäure, besteht.

Beispiel

Zur Herstellung einer Matrize zum Strangpressen von Profilen aus Aluminium wurde aus dem Matrizenblock die gewünschte Profilform elektroerosiv herausgearbeitet. Die Härte an den bearbeiteten Flächen wird dabei erhöht und erreichte Werte von 640 bis zu 900 kp/mm² (Vici:ershärte). Die Rauheit betrug etwa 25 — 25 μπι. Zum elektrolytischen Polieren wurde als Kathode ein mit dieser Matrize gepreßter und während einer Stunde in Natronlauge gebeizter Aluminium-Profilstab in den Matrizendurchbruch gesteckt. Durch das Beizen war der Querschnitt des Stabes so weit verringert, daß er an keiner Stelle die Matrize berührte. Als Elektrolyt wurde eine Mischung von 2 Volumenteilen Methylalkohol und 1 Volumenteil Salpetersäure verwendet. Es wurde bei Raumtemperatur während 9 Minuten mit einem Gleichstrom von etwa 5 Amp. poliert.

Nach dem Polieren betrug die Härte an den Flächen des Durchbruchs nur noch 400 kp/mm²; sie sank damit wieder auf den Ausgangswert vor der elektroerosiven Bearbeitung. Die Rauheit betrug noch ΙΟμπι. Diese kann dann leicht durch einfaches Polieren mit Schmirgel noch weiter herabgesetzt werden, da die harte Oberflächenschicht entfernt ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen für das spanlose Verformen von Werkstoffen mit einer eine Durchbruchsöffnung bildenden Arbeitsfläche, die zunächst elektroeiosiv geformt und in einem abschließenden Arbeitsgang mechanisch feingeglättet wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die elektroerosive Formung der Arbeitsfläche diese in an sich bekannter Weise elektrolytisch poliert wird, daß das elektrolytische Polieren fortgesetzt wird, bis die Oberflächenhärte den Ausgangswert vor der elektroerosiven Bearbeitung erreicht hat und daß das Feinglätten der Arbeitsfläche nach dem elektroiytischen Polieren mit Schmirgel vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß durch die elektroerosiv geformte Arbeitsfläche des Durchbruchs Aluminium oder eine Aluminiumlegierung stranggepreßi, zugeschnitten und durch Beizen im Querschnitt so weit verringert wird, daß es an keiner Stelle bei Einführung in die Durchbruchsöffnung deren Arbeitsfläche berührt, und daß das so gewonnene Teil als Kathode für das elektrolytische Polieren der Arbeitsfläche verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung von Stahlwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt in an sich bekannter Weise eine Mischung von Methylalkohol und Salpetersäure, vorzugsweise von zwei Volumenteilen Methylalkohol und einem Volumenteil Salpetersäure, verwendet wird.