DE2137829B2 - Process for the production of the material for a spark erosion electrode - Google Patents
Process for the production of the material for a spark erosion electrodeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes für eine Funkenerosions-Elektrode bestehend aus 18 bis 22% Kupfer, 0,5 bis 1 % Nickel, Rest Wolfram, bei dem das Wolframpulver mit in Petroläther gelöstem Paraffin gemischt, der Petroläther durch Verdampfen entfernt, das mit dem Paraffin homogenisierte und abgebundene Pulver gepreßt und mit Kupfer getränkt wird.The invention relates to a method for producing the material for a spark erosion electrode Consists of 18 to 22% copper, 0.5 to 1% nickel, the remainder tungsten, in which the tungsten powder mixed with paraffin dissolved in petroleum ether, the petroleum ether removed by evaporation that with the paraffin homogenized and set powder is pressed and impregnated with copper.
Die Verwendung von Kupfer, Messing, Gußeisen, Wolfram oder von Pseudolegierungen W-Cu für die Herstellung von Elektroden zum Einsatz bei Maschinen für Funkenerosionsbearbeitung ist bekannt.The use of copper, brass, cast iron, tungsten or of pseudo-alloys W-Cu for the The manufacture of electrodes for use in electrical discharge machining machines is known.
Die Kupfer-, Messing- und Gußeisenelektroden haben den Nachteil eines geringen volumetrischen Wirkungsgrades, der zu schneller Abnutzung durch Funkenerosion bei der Bearbeitung von Werkstücken •us Sinterkarbiden sowie rostfreien und hitzebeständigen Stählen führt.The copper, brass and cast iron electrodes have the disadvantage of low volumetric Efficiency that leads to faster wear due to spark erosion when machining workpieces • Uses cemented carbides as well as stainless and heat-resistant steels.
Außerdem bereiten diese bekannten Werkstoffe Schwierigkeiten bei der Präzisionsbearbeitung, während gewalztes Kupfer und Messing wegen ihres Fasergefüges im Betrieb gegenüber Verformung empfindlich Sind.In addition, these known materials cause difficulties in precision machining, while Rolled copper and brass are sensitive to deformation during operation because of their fiber structure Are.
Der Einsatz von Wolfram und den Pseudolegierungen W-Cu ist technisch dadurch beschränkt, daß man diese Werkstoffe bei sehr hohen Temperaturen Ober 20000C herstellen muß, was technisch schwierig ist und die Wirtschaftlichkeit beeinflußt.The use of tungsten and the pseudo-alloys W-Cu is technically limited by the fact that these materials have to be produced at very high temperatures above 2000 ° C., which is technically difficult and affects profitability.
Aus der DT-AS 12 53 919 ist die pulvermetallurgisehe Herstellung von funkenerosionsbeständigen Formkörpern aus Wolfram und Kupfer bekannt, wobei das Wolframpulver in die gewünschte Form gepreßt und der ungesinterte Preßkörper mit Kupfer getränkt wird. Man kann nach einem bekannten Verfahren auch ein Gemisch aus Kupferpulver und Wolframpulver pressen und anschließend sintern, wobei kein Tränken mit Kupfer stattfindet. Ferner ist bekannt, das Wolframpulver zu verpressen und zu sintern, worauf in den porösen Preßkörper Kupfer durch Tränken eingebracht wird. Nickel ist in keinem Fall vorhanden. Bei den Wolfram-Kupfer-Werkstoffen sind die Einsatzbereiche begrenzt.From DT-AS 12 53 919 is the powder metallurgy Production of spark-erosion-resistant molded bodies made of tungsten and copper is known, with the tungsten powder is pressed into the desired shape and the unsintered compact is impregnated with copper will. A mixture of copper powder and tungsten powder can also be used according to a known method pressing and then sintering, whereby there is no impregnation with copper. It is also known that To press tungsten powder and to sinter it, whereupon copper is introduced into the porous pressed body by impregnation will. Nickel is never present. The areas of application for tungsten-copper materials are limited.
Aus F. Eisenkolb, »Fortschritte der Pulvermetallurgie«, Bd. II, 1963, S. 432, ist die Technologie des Sinterns von Wolfram in Gegenwart von Nickelzusätzen von 1 bis 2%, also ohne Kupfer, bekannt Soweit dann noch eine Beeinflussung des Sinterverhaltens von Wolfram durch andere Metallzusätze, wie Nickel und in geringerem Maße auch Kobalt, beschrieben ist, wird bei Nickelzusätzen im Bereich von 0,025 bis 0,1% ein sprunghafter Anstieg der Dichte berichtet; ferner wird berichtet, daß höhere Nickelgehalte keine weitere Verbesserung ergeben. Solche Werkstoffe genügen nicht den hohen Ansprüchen bei Funkenerosionsverfahren. From F. Eisenkolb, "Advances in Powder Metallurgy", Vol. II, 1963, p. 432 is the technology of sintering tungsten in the presence of nickel additions from 1 to 2%, i.e. without copper, known So far as an influence on the sintering behavior tungsten is described by other metal additives, such as nickel and, to a lesser extent, cobalt, A sudden increase in density is reported for nickel additions in the range from 0.025 to 0.1%; further it is reported that higher nickel contents give no further improvement. Such materials are sufficient does not meet the high demands of electrical discharge machining.
Die DL-PS 50 751 beschreibt die zur Herstellung von von Tränklegierungen vorgesehene Verwendung eines aus Wolframpulver im Gemisch mit reduzierbaren Wolframverbindungen hergestellten hochporösen Sinterwerkstoffes, der zu Formkörpern verpreßt und in Wasserstoff zwischen 900 und 12000C gesintert ist. Man kann nach einer bekannten Arbeitsweise bei solchen Wolframwerkstoffen zwischen Pressen und Tränken (mit Kupfer oder Silber) auch einen Sintervorgang bei Temperaturen zwischen 900 und 12000C einschalten. Nickel ist nicht beteiligt. Die herzustellenden Tränklegierungen dienen der Erzeugung von Kontaktwerkstoffen, an die naturgemäß andersgeartete technische Anforderungen als an Funkenerosionselektroden gestellt werden.The DL-PS 50 751 describes the production of envisaged by Tränklegierungen use of a highly porous sintered material made of tungsten powder in a mixture with reducible tungsten compounds, the pressed to give moldings and is sintered in hydrogen between 900 and 1200 0 C. With such tungsten materials, between pressing and soaking (with copper or silver), a sintering process at temperatures between 900 and 1200 ° C. can also be switched on according to a known procedure. Nickel is not involved. The impregnating alloys to be produced are used to produce contact materials, which naturally have different technical requirements than spark erosion electrodes.
Schließlich entnimmt man »Berg- und Hüttenmännische Monatshefte«, Bd. 94, 1949, S. 284 bis 294, insbesondere S. 287, daß bei bekannten, nach dem Tränken erhaltenen, zu stark porösen Verfahrensprodukten — offensichtlich infolge unzureichender Benetzbarkeit des Wolframpulvers durch Kupfer — die Benetzbarkeit dadurch erhöht werden kann, daß man dem Skelettkörper Metalle zulegiert, die sich auch mit dem Tränkmetall legieren, z. B. Nickel zu Wolfram, wodurch die Tränkung dieses Metalls mit Kupfer verbessert wird. Diese generellen Ausführungen beinhalten jedoch keine detaillierten Anweisungen für die Herstellung von Hochleistungselektroden.Finally, one takes from "Berg- und Hüttenmännische monthly books", Vol. 94, 1949, pp. 284 to 294, in particular P. 287 that in the case of known, excessively porous process products obtained after impregnation - obviously due to insufficient wettability of the tungsten powder by copper - the wettability thereby can be increased that you add metals to the skeletal body, which are also with the impregnation metal alloy, e.g. B. nickel to tungsten, which improves the impregnation of this metal with copper. These however, general versions do not contain detailed instructions for the manufacture of High performance electrodes.
Daher liegt die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens für die Herstellung eines leistungsfähigen Werkstoffes für Funkenerosions-Elektroden, der einen hohen, auf das Volumen bezogenen Leistungsgrad sowohl bei Schrupp- als auch bei Feinbearbeitung bietet.Therefore, the object of the invention is to provide a process for the production of a high-performance material for spark erosion electrodes, which has a high, volume-related level of performance for both roughing and fine machining offers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wolframpulver vor dem Vermischen mit dem Paraffin mit einer Nickelnitratlösung gemischt und reduzierend behandelt wird und daß der Preßkörper unter Entfernung des Paraffins und ohne Verformung mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 200°/Stunde unter Einhaltung von konstanten Temperaturen jeweils '/2 Stunde lang bei Erhöhung der Temperatur um jeweils 100° im Temperaturbereich von 300 bis 600° C und dann auf 1170 bis 12000C erwärmt und bei dieser Temperatur vor dem Tränken 1 Stunde lang gesintert wird.This object is achieved according to the invention in that the tungsten powder is mixed with a nickel nitrate solution and treated in a reducing manner before mixing with the paraffin and that the pressed body with removal of the paraffin and without deformation at a heating rate of 200 ° / hour while maintaining constant temperatures in each case ' / 2 hours with increasing the temperature by 100 ° in each case in the temperature range from 300 to 600 ° C and then heated to 1170 to 1200 0 C and sintered at this temperature for 1 hour before the impregnation.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Der Werkstoff für die Elektrodenherstellung, bestehend aus 18 bis 22% Cu, 0,5 bis 1% Ni, Rest W, wird durch aktivierende Sinterung des nickelhaltigen Wolframpulvers mit nachfolgendem Tränken mit Kupfer inThe material for the production of electrodes, consisting of 18 to 22% Cu, 0.5 to 1% Ni, remainder W, is by activating sintering of the nickel-containing tungsten powder with subsequent soaking with copper in
das W-Ni-Sinterproduki dadurch erhalten, daß das Wolframpulver mit einer konzentrierten Nickelnitratlösung homogenisiert wird. Der Nickelgehalt wird stöchiometrisch berechnet; nach vorhergehender Trocknung wird das Gemisch im Wasserstoffstro.T« bei etwa 6000C reduziert.the W-Ni sintered product obtained by homogenizing the tungsten powder with a concentrated nickel nitrate solution. The nickel content is calculated stoichiometrically; after previous drying the mixture in Wasserstoffstro.T "is reduced at about 600 0 C.
Die sich ergebende W/Ni-Mischung wird anschließend mit einer Lösung von Paraffin in Petroläther gleichmäßig vermischt, um die Pulverdichte zu vergrößern. Statt der Substanz, die sich im Verlauf der nachfolgenden Wärmebehandlung gänzlich verflüchtigt, wird Kupfer durch Tränken mittels Kapillarwirkung eingebrachtThe resulting W / Ni mixture is then mixed with a solution of paraffin in petroleum ether mixed evenly to increase powder density. Instead of the substance that evolves in the course of the subsequent Heat treatment completely volatilized, copper is made by soaking by means of capillary action brought in
Die mit Paraffin gebundene Mischung wild nach vollständiger Entfernung des Petroläthers in eine der gewünschten Elektrode möglichst angenäherte geometrische Form gepreßt. Das Pressen wird in wärmebehandelten Werkzeugstahlmatrizen mitteis in der Pulvermetallurgie üblicher hydraulischer oder mechanisch-hydraulischer Pressen bei einem spezifischen Druck von 3 t/cm2 durchgeführt. Die so erhaltenen Preßkörper werden einer aktivierenden Sinterung mit Ni als Aktivierungsmittel unterworfen. Die aktivierende Wirkung des Nickels bei der Sinterung des Wolframs besteht in der Übertragung eines Teils der freien Elektronen der W-Atome, wodurch sich eine Verminderung des Energieverbrauchs des ganzen Systems ergibt und das Sintern bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen ermöglicht wird.After the petroleum ether has been completely removed, the mixture bound with paraffin is pressed into a geometric shape that approximates the desired electrode as closely as possible. The pressing is carried out in heat-treated tool steel matrices using hydraulic or mechanical-hydraulic presses customary in powder metallurgy at a specific pressure of 3 t / cm 2 . The compacts obtained in this way are subjected to an activating sintering with Ni as the activating agent. The activating effect of nickel in the sintering of tungsten consists in the transfer of part of the free electrons of the W atoms, which results in a reduction in the energy consumption of the entire system and enables sintering at relatively low temperatures.
Die aktivierende Sinterung in der Wasserstoffatmosphäre findet bei einer Temperatur von 1170 bis 12000C während einer Stunde statt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit bis zum Erreichen der Sintertemperatur wird so gewählt, daß sie die Paraffinausscheidung ermöglicht, d. h. 200°/Stunde in stufenweisen Absätzen von jeweils '/2 Stunde von 1000C zu 1000C beginnend bei 300° C bis einschließlich 600° C.The activating sintering in the hydrogen atmosphere takes place at a temperature of 1170 to 1200 ° C. for one hour. The heating rate to reach the sintering temperature is selected such that it enables the paraffin separation, ie 200 ° / hour in stepwise paragraphs of each '/ 2 hour from 100 0 C to 100 0 C starting from 300 ° C up to and including 600 ° C.
Die so erhaltenen W-Ni-Sinterwerkstücke werden nachfolgend der Kupfertränkung unterworfen, die bei 11500C in Wasserstoffatmosphäre oder im Vakuum erfolgt, wobei das Kupfer ursprünglich in Form von Pulver, Band oder Draht mit einem 10 bis 15%igen Überschuß gegenüber der für die Erhaltung der vorgegebenen Zusammensetzung stöchiometrisch berechneten Menge eingeführt wird.The W-Ni sintered workpieces obtained in this way are then subjected to copper impregnation, which takes place at 1150 ° C. in a hydrogen atmosphere or in a vacuum, the copper originally in the form of powder, tape or wire with a 10 to 15% excess over that for the Preservation of the given composition stoichiometrically calculated amount is introduced.
Das Kupfer wird auf den Boden eines Tiegels aus feuerfesten Steinen entsprechend den Ausmaßen und der Form der verschiedenen Werkstücke eingebracht.The copper is placed on the bottom of a crucible made of refractory bricks according to the dimensions and the shape of the various workpieces introduced.
Bei der angegebenen Temperatur befindet sich das Kupfer im flüssigen Zustand und dringt schnell in die durch die Paraffinausscheidung entstandenen Poren des gesinterten W-Ni-Werkstoffs ein, wobei ein dichtes Material erhalten wird, das praktisch porenfrei und worin dss Kupfer gleichförmig verteilt ist.At the specified temperature, the copper is in a liquid state and quickly penetrates the pores of the sintered W-Ni material created by the paraffin precipitation, whereby a dense Material is obtained which is practically pore-free and in which the copper is uniformly distributed.
D'e nach der Kupfertränkung erhaltenen Werkstücke werden zur Entfernung des Kupferüberschusses und zum Erhalten von Form und Endabmessungen der Elektrode wie auch der gewünschten Oberflächengüte mechi lisch bearbeitet.The workpieces obtained after the copper soaking are used to remove the excess copper and to obtain the shape and final dimensions of the electrode as well as the desired surface finish mechanically processed.
Diese Werkstoffe sind vorteilhaft insbesondere dadurch, daß die erhaltenen Elektroden einen hohen volumetrischen Leistungsgrad sowohl bei der schruppenden als auch bei der Feinbearbeitung aufweisen; man erhält eine ausgezeichnete Güte der bearbeiteten Oberflächen bei hoher Maßgenauigkeit; außerdem kann dieses Material einfach und sehr wirtschaftlich hergestellt werden.These materials are particularly advantageous in that the electrodes obtained have a high have volumetric efficiency in both roughing and finishing; the machined surfaces are of excellent quality with high dimensional accuracy; aside from that this material can be produced easily and very economically.
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Cited By (1)
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1971
- 1971-07-28 DE DE19712137829 patent/DE2137829B2/en active Granted
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