DE3303134A1 - Kohlenstoffmaterial fuer die herstellung von werkzeugelektroden, die zur elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, und verfahren zu ihrer herstellung aus diesem material - Google Patents
Kohlenstoffmaterial fuer die herstellung von werkzeugelektroden, die zur elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, und verfahren zu ihrer herstellung aus diesem materialInfo
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Description
- 4 BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektroerosionsbearbeitung, insbesondere
auf Kohlenstoffmaterialien für die Herstellung von Werkzeugelektroden,
die für die Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, und auf Verfahren zu ihrer Herstellung
aus diesen Materialien.
Mit bestem Erfolg kann die Erfindung für die Herstellung von Y/erkzeugelekt roden angewandt werden,
die auf stos3enden Srosions-Kopierräummaschinen verwendet werden.
fc Ausserdem kann die Erfindung für die Herstellung von Werkzeugelektroden angewandt werden, die auf elektrochemischen stossenden Kopierräummaschinen verwendet werden.
fc Ausserdem kann die Erfindung für die Herstellung von Werkzeugelektroden angewandt werden, die auf elektrochemischen stossenden Kopierräummaschinen verwendet werden.
Bekannt ist ein Kohlenstoffmaterial für die Herstellung von V/erkzeugelektroden, die für die Slektroerosionsbearbeitung
verwendet werden, welches ein pulverförmiges Kohlenstoffüllmittel und ein härtbares
Kunstharz enthaltendes Gemisch darstellt.
Dabei enthält das Kohlenstoffmaterial als Kohlenst of füllmittel ein Pulver des natürlich raffinierten
Graphits bei folgendem Verhältnis der genannten Komponenten (in Gewichtsprozenten);
härtbares Kunstharz 8 bis 15
Pulver von Naturgraphit alles übrige. * (PR-PS 2109624).
Das als Kohlenstoffüllmittel verwendete Pulver von raffiniertem Ilaturgraphit weist ungenügend hohe
]?estigkeitswerte,hohe Anisotropie auf und erfordert
eine grosse Zeit zum Rösten. Diese Eigenschaften bewirken eine Zerstörung des ISaterials der Elektrode,
besonders bei der Schlicht- und Vorschlichtbearbeitung und führen zu einer niedrigen Geschwindigkeit des Abtragens
des Materials von dem Werkstück infolge der
Instabilität der Bearbeitung sowie zu einen grossen Verschleiss der Y/erkzeugelektroden und einer erhöhten
Dauer ihrer Herstellung.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von werkzeugelektroden aus einem Kohlenstoffmaterial, bei
dem ein Gemisch aus einem pulverförmigen Kohlenstofffüllmittel
und einem härtbaren Kunstharz in Form von Elektroden gepresst wird, die dann einer Yfärmebehandlung
und einer anschliessenden Abkühlung unterworfen v/erden. Das Pressen des Gemisches wird unter einem
Druck von 10,55 bis 14,06 I'-lPa bei einer Temperatur
von 1600C vorgenommen, während die Wärmebehandlung in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation
schützenden Medium, und zwar im Medium von Stickstoff, bei einer Temperatur von 905 bis 27000G durchgeführt
wird (PR-PS 2109624).
Der genannte Druck und die genannte Temperatur sind beim Pressen dieses Gemisches nicht ausreichend,
weshalb verschiedene Bereiche der Werkzeugelektroden sehr unterschiedliche Dichte aufweisen und die Gesamtdichte
der Werkzeugelektroden niedrig ist.
Die niedrige Dichte und folglich die erniedrigte Festigkeit führen zu einem erhöhten "Verschleiss der
Y/erkzeugelektroden und als Folge dessen zu einer Senkung der Genauigkeit der Slektroerosionsbearbeitung. '
Das ist auf folgendes zurückzuführen. Beim Erhitzen des Kohlenstoff materials kommt es zu einem Abbau
des Harzes unter Entwicklung flüchtiger Stoffe. Die 3rhitzung des Materials im Prozess des Pressens auf
eine Temperatur von 1600C in Abhängigkeit von der
Harzart ist entweder überhaupt nicht ausreichend zum Zustandekommen des Abbaus oder es läuft dieser Prozess
äusserst unbedeutend.ab (es zersetzen sich nur höchstens
5 bis 7/ö Harz). Dabei-entwickelt sich der
grösste Teil der flüchtigen Stoffe im Prozess der
■- *··" -' 3303 1 3A
Wärmebehandlung, was zu einer Senkung der Dichte der Werkzeugelektroden und in einigen Fällen zur Rissbildung
derselben führt.
Auscerdem führt der Gehalt des Graphitpulvers an 37 bis 74 /ur. grossen Teilchen zu einer ungleichuiässigen
Packung, bewirkt einen hohen elektrischen Widerstand und hohe Porosität des Materials (über 25&), wodurch
sich die Elektroerosionseigenschaften der für die Elektroerosionsbearbeitung bestimmten \7erkzeu~elektroden,
darunter die Leistungsfähigkeit, der Verschleiss und die Rauhigkeit der behandelten Oberfläche verschlechtern.
Die genannten Eigenschaften kommen besonders
beim Pressen kompliziert gestalteter Elektroden zum Torschein. Dabei liegt in besonders tiefen Zonen der
Elektroden die Dichte unter 1,55 g/cm , ist entsprechend der Verschleiss 3~ his 4 mal höher und die Leistungsfähigkeit
des Prozesses der Slektroerosionsbearbeitung 1,5- bis 2 mal niedriger als bei den Elektroden mit
einer Dichte von 1,70 bis 1,80 g/cm .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kohlenstoff material für die Herstellung von Werkzeugelektroden,
die für die Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung
aus diesem Kohlenstoffmaterial zu entwickeln,
die durch die Zusammensetzung des Materials beziehungsweise die Bedingungen seiner Behandlung es gestatten,
WerkzeugeIektroden zu erhalten, die"einen niedrigen
■Verschleias aufweisen und eine hohe Leistungsfähigkeit und hohe Genauigkeit der Elektroerosionsbearbeitung
gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelost, dass das Kohlenstoffmaterial für die Herstellung von Werkzeugelektroden,
die zur Elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, welches ein ein pulverförmiges
_ *7 —
Kohlcnstoffüllmittel und ein härtbares Kunstharz enthaltendes
Gemisch darstellt, erfindungsgerüss als
Kohlenst of füllmittel ein an und für sich.-bekanntes
Pulver von Kunstgraphit, erhalten durch Graphitisierung
aus nichtgeglühtem Koks, bei folgenden Verhältnis
der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthält: härtbares Kunstharz 10 bis 20s
Pulver von Kunstgraphit alles übrige, wobei das Pulver von Kunstgraphit 1,0 bis 5><? ICO bis
160 /in grosse Pulverteilchen, 10 bis 30% 71 bis 100 ,um
grosso Pulver teilchen, 40 bis SCYo 40 bis 71/urn grosse
Pulverteilchen und alles übrige weniger als 40 um
grosse Pulverteilchen enthält.
Das Vorliegen von Pulver von durch Graphitisierung aus nicht ge glüht em Koks erhaltenem Xunstgraph.it
als Kohlenstoffüllmittel in dem Kohlenstoffmaterial
gewährleistet maximale Leistung und minimalen Verschleiss durch die hohe Isotropie des Liaterials und die
Erzielung optimaler Porosität (15 bis 22%).
Die Verwendung des Füllmittels der genannten Kornzusammensetzung gestattet es, eine optimale
Packung des Presslings mit einer Porosität von 10 bis 15& zu erzielen, wobei beim Brennen der Austritt der
flüchtigen Komponenten erleichtert, die Dauer der Wärmebehandlung kürzer, die Rissbildung vermieden,
optimale Sndporositat (15 bis 22iS) gewährleistet wird
und hohe Slektroerosionseigenschaften der Kohlenstoff-V/erkzeugelektrode
erzielt werden.
3ei einem Gehalt des Gemisches an 74 bis lOQjum
grossen Teilchen von weniger als 10$ und erst recht
bei Abwesenheit dieser Fraktion wächst der elektrische Widerstand des !."aterials, steigt die Porosität über
den optimalen Wert (25%), wodurch sich die Slektroerosionseigenschaften
des Elektrodenmaterial verschlechtem. Besonders anschaulich tritt das beim
Pressen kompliziert gestalteter Slektroden. In be-
sonders hervortretenden "Zonen der Elektrode ist die
Dichte weniger als 1,55 g/cirr und entsprechend der Verschleiss 3- bis 4 mal höher, während die Leistungsfähigkeit
des Prozesses der Slektroerosionsbearbeitung 1,5 bis 2 rial niedriger ist als bei Elektroden rnit
einer Dichte von 1,70 bis 1,80 g/cm . Eine Erhöhung des Gehaltes des Füllmittels an 74 bis 100yum grossen
'Teilchen über 30 Gewichtsprozent führt zur Inhomogenität
der Arbeitsfläche der Werkseugelektrode. Das ruft "Ver-
IC schlacken" der Elektrode (Lokalisierung der Ladung in
einem Punkt, Unterbrechung des Prozesses der Elektroerosionsbearbeitung) und eine Erhöhung des Verschleisses
der Elektrode hervor.
Der Gehalt des Materials an Bindemittel hän^t
von der Art des Füllmittels und seiner Kornzusamrnensetzung ab. J1Ur das erfindungsgemässe Kohlenstoffmaterial
ist optimal ein Gehalt an Bindemittel in Form von härtbarem Kunstharz in einer klenge von 10 bis 20 Gewichtsprozent.
Eine Senkung der Menge an Kunstharz unter 10% führt zu einer Abnahme der mechanischen Festigkeit
und der Bindung der Körner des gebrannten Erzeugnisses und dadurch zu einer starken Zunahme des Verschleisses
des Y/erkaeuges.
Bei einem' Kunstharzgehalt von mehr als 20% wird
die lieigung des Materials zur Rissbildung beim Brennen
vergrössert. Das führt entweder zu der Notwendigkeit,
die Dauer des Brennens (auf hunderte Stunden) zu verlängern, oder zu einer starken Verschlechterung
der Betriebsfähigkeit der Werkzeugelektrode bei der Elektroerosionsbearbeitung. Ausserdem gestattet es
selbst ein längeres Brennen nicht, ein Material zu erhalten, das eine hohe Leistung gewährleistet, weil
die Teilchen des Graphitfüllriittels durch weniger elektrisch leitende und weniger feste Zwischenschichten
des karbonisierten Harzes getrennt sind. Die genannte Kornzusammensetzung des Pulvers
des Kunstgraphits bewirkt eine gleichmässigere Packung
beim Pressen und bewirkt unserer Auffassung nach eine Senkung der Reibung zwischen den Teilchen und eine Zerstörung
der Sogenbrücken aus Teilchen beim Pressen. 2u gleicher Zeit bleibt dabei die Porosität in einem Bereich
von 15 bis 22$ erhalten, welche eine hohe Leistungsfähigkeit
bei niedrigem Verschleiss der Werkzeugelektrode gewährleistet.
3s ist zwe cianäss ig, dass der Kunstgraphit einen
IC- Graphit isierungsgrad von mindestens 0,80 auf v/eist.
Die Verwendung von Graphit auf der 3asis von
nichtgeglühtem Koks, erhalten mit einem Graphitisierungsgrad
von weniger als 0,8C, als Füllmittel verschlechtert stark die Slektroerosionseigenschaften des "aterials.
Tn diesem Falle weisen die Graphite eine hohe Anisotropie, ein geringes spezifisches Gewicht auf,
wodurch man bei optimaler Menge an Bindemittel und beliebiger Kornausammensetzung des Füllmittels ein
porenfreies gepresstes Material der Werkseugelektrode
mit erhöhter Dichte erhält. Das ruft die Rissbildung
der Presslinge beim 3rennen und folglich eine Senkung der 3etriebsfähigkeit der Werkzeugelektroden bei der
Elektroerosionsbearbeitung hervor.
Das Kohlenstoffmaterial kann neben den genannten
Komponenten Kupferpulver bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthalten?
härtbares Kunstharz 10 bis 20, Kupferpulver 3 bis 6,
Pulver von Kunstgraphit alles übrige.
3C Der Gehalt an Kupferpulver in den genannten Fengen bewirkt, wie die metallografischen Untersuchungen
ergeben haben, eine starke (um das dreifache und mehr) Verringerung der Anzahl der kleinen Poren,
Verdichtung der Graphitphase, wodurch die Festigke it s eigenschaft en des Tviaterials höher v/erden.
- ίο -
Die Untersuchungen haben auch ergeben, dass alle
anderen Poren an den Grengen des Kupfers Konzentriert
sind und die Graphitphase eine höhere Dichte aufweist. Dabei beträgt die Porosität nach der Wärmebehandlung
18 bis 22,'i und liest im Bereich der optimalen Porosität,
wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit des Prozesses der Elektraerosionsbearbeitung bei niedrigem Verschleiss
des T.Taterials der Werkzeugelektrode gewährleistet
wird.
IG 3ei einem Kupfergehalt von weniger als Jy'b beobachtet
man praktisch keinen 3ffekt der Verbesserung der Pressbarkeit und der Senkung des Verschleisses der
Elektrode. 3ei einem Kupfergehalt von mehr als 6%
nimmt der Verschleiss der Werkzeugelektrode in dem ganzen Bereich der Parameter der Slektroerosionsbearbeitung
zu.
Ss ist zweckmässig, dass das Kupferpulver eine Teilchengrösse von 20 bis 100wum aufweist.
Die Wahl der Teilchengrösse des Pulvers von 20
bis 100jim ist mit der Grundkornzusammensetzung des
Kohlenstoffüllmittels bedingt. Bei einer Grosse der
Kupferteilchen von weniger als 2OyIm können die genannten
Teilchen in die Poren der Graphitteilchen · eindringen und es kommt bei der Wärmebehandlung infolge
der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
zu einer Zerstörung der Graphitteilchen. Dadurch verschlechtern sich die Festigkeitseigenschaften des T'aterials
und wächst der Verschleiss der Werkzeugelektroden. Bei einer Teilchengrösse des Pulverkupfers von
mehr als lOO^um verschlechtert sich die Gleichmässigkeit
der Verteilung der Kupferteilchen in dem Volumen des Materials.
Ss ist möglich, dass das Kohlenstoffmaterial als härtbares Kunstharz entweder Phenolformaldehydharz
oder siliziuraorganisches Harz enthält.
- ii
Das in der Produktion breit angewandte Phenolformaldehydharz v/eist für die verwendete Kornzusamnensetzun.·-
des Füllmittels und die Temperatur- /Cr aft-PressAeniiwerte
optimale thermogravimetrische Xermwerte
und die optimale Ausbeute an Koksrückstand auf.
Die Verwendung von siliziumorganischem Harz als härtbares kunstharz ist dadurch bedingt, dass es
unter der Einwirkung hoher Temperaturen bei elektri-
IC scher Impulsentladung (über 200O0C) in lokalen Bereichen
der Probe zum Abbau des sili2iumorganischen 3indemittels kommt, wodurch sich Siliziumkarbide bilden.
Bei weiterer Temperatureinwirkung kommt es zur
Zersetzung des gebildeten Siliziumkarbids unter Ausscheidung von Graphit, der einen nahe an Sins liegenden
Graphitisierungsgrad, das heisst den eines vollkommenen
G-raphits aufweist. Die genannte Erscheinung wurde durch die Untersuchungen auf einem Elektronenmikroskop
nach der Methode der Mikrodiffraktion der
monomolekularen Arbeitsschicht der Werkzeugelektrode nach ihrer 31ektroerosionsprüfungen bestätigt. 3s kann
angenommen v/erden, dass dieser Prozess des "Übergangs"
des Kohlenstoffes des Materials der Oberflächenschicht der Werkzeugelektrode zu vollkommenem Graphit und
Siliziumkarbid den Prozess der 3rosion der Elektrode hemmt, indem er Tiikrobereiche der bevorzugten Funkenbildung
erzeugt, das heisst der vollkommene Graphit weist einen hohen Wert der elektrischen Leitfähigkeit
auf. Dabei sind die benachbarten 3ereiche, welche Siliziumkarbid enthalten, eigenartige Bewehrungszonen, was zu einer Senkung des Verschleis3es der
7/erkszeugelektrode führt.
Die gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung von V/erkzeugelektroden aus dem
Kohlenstoffmaterial gelöst, bei dem man ein Gemisch eines pulverförmigen Kohlenstofffüllmittels und eines
härtbaren Kunstharzes in Form von Elektroden presst, dann diese einer Wärmebehandlung in einem die Oberfläche
der Elektroden vor Oxydation schützenden "edium und einer anschliessonden Abkühlung unterwirft und in
dem man erfindungsgemäss das Pressen des Gemisches unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 !":Pa bei einer
Temperatur von 200 bis 50G0C vornimmt und dan1" die
Wärmebehandlung der Elektroden in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützender. T-"edium
IC bei einer Temperatur von 1250 bis 30000C durchführt.
Das Pressen des Gemisches unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 "Pa bei einer Temperatur von 2OC bis
5000C gewährleistet einen optimalen Austritt an flüchtigen Stoffen beim Pressen, die Erzielung einer
Endporcsität nach dem Brennen in einem Bereich-von
15 bis 22,ί und eine Erhöhung der Festigkeit der Werkzeugelektroden.
Dies führt seinerseits zu einer Senkung des Yerschleisses der Elektroden und einer Erhöhung
der Leistungsfähigkeit der Elektroerosionsbearbeitung.
Bei der Erhitzung des Werkzeugelektrodenpresslings auf eine Temperatur von 125O°C ist der Austritt
der flüchtigen Stoffe praktisch zu Ende und es kommt zu einer vollständigen Karbonisierung des 3inde:nittels.
In dem Temperaturenbereich von 1250 bis 30000C kommt es zu einer weiteren Veränderung der Struktur
des karbonisierten Bindemittels. Es sinkt dabei vor allen Dingen der elektrische Widerstand, wodurch sich
die Elektroerosionseigenscliafften des Materials vcrbessern.
3ei Temperaturen in einem Bereich von 2800 bis 30000C kommt es praktisch zu einer vollständigen
Graphitisierung des Materials. Die Karbonisierung
auf eine Tiefe von 0,5 bis 5 mm trägt zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Herstellung von Elektroden
infolge geringer Schwindungen sowie zu einer Senkung der Dauer ihrer Herstellung bei.
Zur Erzielung einer Cberflächenkarbonisierung
der Y.'erkzeugelektroden auf eine Tiefe von 0,5 bis 5 nun
führt man zweckrnässigerweise die Wärmebehandlung der
Elektroden rr.it einer Geschwindigkeit von 10G0C in der
"-'inute .lurch.
Durch eine solche rasche stufenweise Erhitzung wird eine geringere Schwindung der Werkzeugelektroden
und als Folge dessen eine höhere Genauigkeit der Elektroerosioncbearbeitung erzielt.
!.!an verwendet zweclnässigerweise als die Oberfläche
der Elektroden vor Oxydation schützendes T-'edium Schmelzen von Salzen oder Metallen.
3s ist auch zweckmässig, als Medium, das die
Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützt, ein Vakuum von 1.10 Torr zu erzeugen, weil in diesem
Falle der Austritt der sich bei der Karbonisierung des 3indemittels bildenden flüchtigen Stoffe aus der
Werkzeugelektrode erleichtert wird.
3s kann als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes "Tedium Argon verwendet v/erden,
das in die Arbeitskammer aus Flaschen geleitet wird und
keine spezielle, beispielsweise keine Vakuumanlage, erfordert.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand einer ausführlichen 3eschreibung eines konkreten Beispiels
ihrer Ausführung näher erläutert.
3s wird eine konkrete Variante der Ausführung der Erfindung an Beispiel eines Kohlenstroffmaterials
für die Herstellung von Werkzeugelektroden, die für die Elektroerosionsbearbeitung verwendet v/erden, sowie
des Verfahrens zur Herstellung von V/erkzeugelektroden aus diesem Material vorgeschlagen,
Jas erfindungsgemässe Kohlenstoff material für
die Herstellung von Werkzeugelektroden, die für die Slektroerosionsbearbeitung verwendet werden, stellt
ein Gemisch dar, das ein pulverörmiges Kohlenstoffüllmittel
und ein härtbares Kunstharz vorsieht. Das er-' findungsgemässe Kohlenstoff material enthält als
Kohlenstoffüllmittel Pulver von Kunstgraphit. Das
geneJinte Pulver von Kunst graphit erhält man aus
nichtgeglühtem Koks mit einem Graphitisierun^sgrad
von £ 0,8 nach einer für die auf diesem Gebiet arbeitenden
Fachleute bekannten Methode.
Ausserdem kann das erfindungsgemässe Kohlenstoffmaterial
die Komponenten bei folgendem Verhältnis derselben (in Gewichtsprozenten) enthalten:
härtbares Kunstharz 10 bis 20,
Pulver von Kunstgraphit alles übrige, wobei das Pulver von Kunstgraphit 1,0 bis 5% 100 bis
160yum grosse Pulverteilchen, 10 bis 30% 71 bis lOOyim
grosse Pulverteilchen, 40 bis 60% 40 bis 71 pm grosse
Pulverteilchen und alles übrige weniger als 40yum grosse Pulverteilchen enthält.
Zur Erhöhung der Pressbarkeit des Materials und Senkung des Verschleisses bei der Herstellung
von Y/erkzeugelektroden komplizierter Form enthält das Kohlenstoff material neben den genannten Komponenten,
das heisst neben dem Pulver von Kunstgraphit und dem härtbaren Kunstharz Kupferpulver bei folgendem Verhältnis
der Komponenten (in Gewichtsprozenten):
härtbares Kunstharz 10 bis 20
Kupferpulver 3 bis 6
Pulver von Kunstgraphit alles übrige. Die Teilchengrbsse des Kupferpulvers beträgt
bis 100/um und. ist in Abhängigkeit von der Kornzusammensetzung
des Kohlenstoffüllmittels gewählt, um hohe Pestigkeitswerte des Materials und eine gleichmassige
Verteilung des Kupfers über das ganze Volumen des Materials zu erzielen.
Als härtbares Kunstharz enthält das Kohlen-Stoffmaterial
entweder Phenolformaldehydharz oder
-.15 -
ein siliziumorganisches Harz.
Das erfind ungs ge masse Verfahren zur .iers teilung
von '.7erk:zur;elektroden aus dem Xohlenctoifmaterial
sieht folgende Operationen vor: zuerst presst man das bereitete Gemisch aus dem pulverförmigen
Xohlenstoffüllmittel und dem Harz in Form von Elektroden, unterwirft dann die erhaltenen .ilektrodenpresslinge
einer 7/ärmebehündlung in einem die überfläche
der Elektrode vor Oxydation schützenden Medium und kühlt dann ab.
Lan presst erfindungsgemäss das genannte Gemisch
unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 TvIPa bei
einer Temperatur von 200 bis 5000C. Die Wärmebehandlung
der erhaltenen Elektrodenpresslinge wird in einem ihre Oberfläche vor Oxydation schützenden
Medium bei einer Temperatur zwischen 125,0 und höchstens 30000C durchgeführt.
Die Erhitzung der Slektrodenpressiinge bei der
'Wärmebehandlung wird sowohl bei gewöhnlicher Srhitzungsgeschwindigkeit
von 5 bis 100C in der Minute .als auch bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von
1000C in der I.linute durchgeführt, die. eine Erhöhung
der Herstellungsgenauigkeit der Elektroden und eine Leistungssteigerung bei ihrer Herstellung bewirkt.
Als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium erzeugt man entweder ein Vakuum
_2
von 1.10 Torr oder verwendet Argon oder aber Schmelzen von Metallen oder Salzen bei einer Temperatur von 1250 bis 30000C, in die man die Slektrodenpresslinge bei der 'wärmebehandlung einbringt.
von 1.10 Torr oder verwendet Argon oder aber Schmelzen von Metallen oder Salzen bei einer Temperatur von 1250 bis 30000C, in die man die Slektrodenpresslinge bei der 'wärmebehandlung einbringt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand konkreter 3eispiele näher erläutert.
Beispiel 1. Kunstgraphit, erhalten auf der 3asis von nichtgeglühtem Srdölkoks, mit einem Graphitisierungsgrad
von mehr als 0,9 mahlt man und bereitet nach der Siebanalyse Gemische verschiedener
Kornzusammensetzungen (Tabelle 1). Dem Graphit-
füllmittel jeder Komzusammensetzung gab man Phenolformaldehydharz
jeweils in einer ilenge von 20, 15, 25 und a Gewichtsprozent und siliziumorganisches
Harz jeweils in einer ilenge von 7, 15» 25 Gewichtsprozent
zu» Nach innigem Vermischen wurde das Gemisch
auf Warmwalzen bei Giner Temperatur von 1300G
gewalzt»
?Iach dem Walzen mahlte man das Gemisch und
presste Proben von 7/erkzeugelektroden von 50 nun
Durchmesser und 30 mm Jiö'he aus diesem bei einem
Druck von 16, 0 IiPa. Ken erhöhte die Temperatur von
der Raumtemperatur 20° auf 2750C innerhalb von
30 Minuten. Die Haltedauer bei 2750G betrug 10 Minuten.
Die erhaltenen Proben unterwarf man einer Warme-
-2
behandlung in einem Vakuum von 1.10 Torr. Man erhöhte
die Temperatur von 200C auf 125O°C innerhalb
von 110 Minuten. Die Haltendauer bei 125O°C betrug 10 Minuten.
Die Elekrtroerosionsprüfungen der gebrannten Proben
wurde auf einer Elektroerosionsbearbeitungsmaschine, versehen mit einem Impulsgenerator durchgeführt. Als
dielektrische Flüssigkeit verwendete man Kerosin.
Die Prüfbedingungen sind wie folgt:
Impulsfolgefrequenz 8 kHz Impulsschaltverhältnis lf25
Arbeitsstrom 32 A
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt.
i.Iatc rial
-40
Korn ζ usarnmen set zung, %
-40-71
Geiialt an Komponenten, in Gew.£
71-100
zv m
zv m
100-lbü
Graphitfüllmittel
| 1 | 27 | 50 | 20 | 3 | öO |
| 2 | 27 | 50 | 20 | 3 | 85 |
| 3 | 27 | 50 | 20 | 3 | 9C |
| 4 | 27 | 50 | 20 | 3 | 75 |
| 5 | 27 | 50 | 20 | 3 | 92 |
| 6 | 48 | 40 | 10 | 0,5 | 35 |
| 7 | 5 | 60 | 30 | 5 | ö5 |
| 8 | 35 | 20 | 40 | 5 | 85 |
| 9 | 20 | 30 | 40 | 10 | ö5 |
| 10 | 5 | 80 | 10 | 5 | 35 |
| 11 | 27 | 50 | 20 | 3 | 93 |
| 12 | 27 | 50 | 20 | 3 | 85 |
| 13 | 27 | 50 | 20 | 3 | 75 |
Tabelle 1 (übrtsetzung)
| Gehalt an Komponen ten, in Gew.% |
Silizium organi sches Harz |
Blektroerosions- eigenschaften |
Anmerkung | Verschleiße | 11 |
| Phenolfor mal de hy d- harz |
8 | Leistung | 10 | ||
| 7 | 9 | 2,1 | |||
| 20 | 9,0 | 1,5 | |||
| 15 | 9,1 | 3,7 | Risse nach der 'ÄarmebehancLlung |
||
| 10 | 8,6 | 7,8 13,5 |
|||
| 25 8 |
6,6 6,1 |
3,6 | |||
| 15 | 8,0 |
·* 4S
M ■ » ·* ·
- 18 -
8 9 10 11
| 15 | 7 | 8,4 | 3,1 |
| 15 | 15 | 7,2 | 4,6 |
| 15 | 25 | 6,9 | 4,1 |
| 15 | 5,9 | 9,7 | |
| 4,0 | 15 | ||
| 9,2 | 1,5 | ||
| 4,1 | 12 | ||
geringe Die lit e
Risse nach der Wärme b e hand1ung
V/ie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, wurden die
besten Ergebnisse bei den Elektroerosionsprüfungen des Kohlenstoff materials Arr. 2 und Nr. 12, das 85'/S
Füllmittel aus Kunstgraphi-t auf der Basis von nichtgeglühtem
Koks mit einem Graphitisierungsgrad von
0,9 bei folgender Kornzusarninensetzung erhalten:
y/o Kornklasse 100 bis 16Oy^m, 50$ Kornklasse 40 bis
71 yum, 20& Kornklasse 71 bis lOOy/m und 27% Kornklasse
von weniger als 40/*m.
Die Dichte der Werkzeugelektrode dieser Zusammen-Setzung beträgt 1,76 g/cm.
Beispiel 2. Kunstgraphit, erhalten auf der Basis
von nichtgeglühtem Erdölkoks, mit einem Graphifcisierungsgrad
von 0,83 mahlt man und bereitet nach der Siebanalyse ein Gemisch der folgenden Korazusammensetzung:
21% Kornklasse weniger als 4Oy^m, 50% Kornklasse
40 bis 71 jum, 20$ Kornklasse 71 bis 100 ywu,
3% Kornklasse 100 bis l60y/m.
Dem genannten Gemisch gab man Phenolfonnaldehydharz
in einer Menge von 15% zu. Das Pressen wurde unter Drücken von 12,0; 14,5; 16,0; 20,0 MPa bei Temperaturen
von 160, 275, 450, 5000C durchgeführt. Die Presslinge
unterwarf man einer Y/ärmebehandlung bei einer Temperatur
von 125O°C unter Argonatmosphäre, in einem Vakuum von 1.10"2 Torr und in Salzbädern von KCl und J3aCl. Die
Proben brachte man aus einem Bad in anderes und kühlte unter Schutzatmosphäre ab.
- 19 -
Nach, der Wärmebehandlung unterwarf man die Proben
Kontrollmessungen und technologischen Prüfungen. Die
Proben wurden auf einer Slektroerosionsmaschine, versehen mit einem Impulsgenerator, geprüft. Als dielektrische
Flüssigkeit verwendete man Kerosin. Die Prüfbedingungen sind wie folgt·
Impulsfolgefrequenz SkHz Impulsschaltverhältnis 1,25
Arbeitsstroa 32 A.
IC Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
| lfde Nr. |
Pressbedingungen | -3r ennparame t er | 4 | Temperatur 0C |
| Druck MPa ' |
Temperatur Medium · 0C (SchutZ- mediuoi) |
Stickstoff | 5 | |
| 1 | 2 | 3 | Argon | 1250 |
| 1 | 12 | 160 | Vakuum | 850 |
| 2 | 12 | 450 | Vakuum | 1250 |
| 3 | 14,5 | 200 | SaIz-KCl | 1250 |
| 4 | 16 | 275 | SaIz-BaCl | 1250 |
| 5 | 16 | 450 | Argon | 1250 |
| 6 | 20 | 275 | Argon | 1250 |
| 7 | 14,5 | 275 | 1250 | |
| 8 | 14,5 | 500 |
Tabelle 2 (Fortsetzung) 30
| Kennwerte | der erhaltenen | Elektroden |
| Schwindung nach dem Brennen % |
Leistung | Verschleiss % |
| 6 | 7 | 8 |
| 3,0 3,0 |
6,1 5,9 |
25 20 |
2,0 8,6 6
2,0 9,1 1,5
0,03 9,1 3,0
0,1 8,9 3,C
3,0 8,8 3,0
3,0 8,6 3,0
'Vie aus Tabelle 2 zu ersehen ist, gewährleisten
ein Druck in einem Bereich von 14,5 bis 20,0 !.iPa und
eine Temperatur in einem Bereich von 250 bis 5000C
die besten Kennwerte nach dem Verschleiss und der Leistung der Geschwindigkeit des Abtragens je 1 Ampere
Arbeitssfcrom. Die V/ärniebehandlung in Salzbädern ergibt
eine gegenüber den anderen Fällen u;n zwei Grössenordnungen geringere Schwindung (Abweichung von den
liennraassen) der Werkzeugelektroden. Die geringe
Schwindung und der niedrige Verschleiss der 7/erkzeugelektroden bewirken eine höhere Genauigkeit der
Elektroerosionsbearbeitung.
Claims (11)
- KOHLENSTOFFMATERIAL PUR DIE HERSTELLUNG YOH WERK-ZSUGBL3KTR0D3H, DIB ZUR BLBKTROBROSIOIiSBBARBBI- . TUNG VERWENDET WERDEN, UND VERPAHRBN ZU IHRER HERSTELLUNG AUS DIBSM MATERIALPATBNTAIiSPRUCHE:Q. j Kohlenstoff material für die Herstellung von Werkzeugelektroden, die zur Blektroeroaionsbearbeitung verwendet werden, welches ein ein pulverförmiges Kohlenstoffüllmittel und ein härtbares Kunstharz ent-LO haltendes Gemisch darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kohlenstoffüllmittel ein an und für sich bekanntes Pulver von Kunstgraphit, erhalten durch Graphitisierung aus nichtgeglühtem Koks, bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthält:härtbares Kunstharz 10 bis 20,Pulver von Kunstgraphit alles übrige, wobei das Pulver von Kunstgraphit 1,0 bis 5% 100 bis 160yum grosse Pulverteilchen, 10 bis 30% 71 bis 100jum grosse Pulverteilchen, 40 bia 60# 40 bis 71 jam grosse Pulverteilchen und alles übrige weniger ala 40yum grosse .Pulverteilchen enthält.
- 2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunstgraphit einen Graphitisierungsgrad von mindestens 0,80 aufweist.
- 3. Material nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, dass es neben den genannten Komponenten Kupferpulver bei folgendem Verhältnis der Komponenten (in Gewichtsprozenten) enthält:härtbares Kunstharz 10 bis 20,Kupferpulver 3 bis 6,.Pulver von Kunstgraphit alles übrige.
- 4. Material nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die-Teilchengrösse des Kupferpulvers 20 bis 100 pm. beträgt.
- 5. Material nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, dass.es als härtbares Kunstharz Phenolformaldehydharz enthält.
- 6. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Harz ein siliziumorganisches Harz enthält.
- 7. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden aus dem Kohlenstoff material nach Anspruch 1, in dem man das Gemisch des Kohlenstoffüllmittels und des härtbaren Kunstharzes in Form von Elektroden presst, dann diese einer Wärmebehandlung in einem die Oberes fläche der Elektrode vor Oxydation schlitzenden Medium und einer anschliessenden Abkühlung unterwirft, dadurch gekennzeichnet, dass man das Pressen des Gemisches unter einem Druck von 14,5 bis 20,0 MPa bei einer Temperatur von 200 bis 5000C vornimmt und die Wärmebehandlung der Elektroden in einem die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützenden Medium bei einer Temperatur von 1250 bis 30000C durchführt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung derElektroden im Prozess ihrer Wärmebehandlung mit einer Srhitzungsgeschwindigkeit von 10O0C in der minute durchgeführt wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch' g e kennzeichnet, dass man als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium ein Vakuum von 1.10 Torr verwendet.
- 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als die öberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium Schmelzen von Metallen oder Salzen verwendet.
- 11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als die Oberfläche der Elektroden vor Oxydation schützendes Medium Argon verwendet.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU823434552A SU1284754A1 (ru) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Материал электрода-инструмента дл электроэрозионной обработки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3303134A1 true DE3303134A1 (de) | 1983-11-24 |
Family
ID=21010594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833303134 Withdrawn DE3303134A1 (de) | 1982-05-24 | 1983-01-31 | Kohlenstoffmaterial fuer die herstellung von werkzeugelektroden, die zur elektroerosionsbearbeitung verwendet werden, und verfahren zu ihrer herstellung aus diesem material |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD230816A1 (de) |
| DE (1) | DE3303134A1 (de) |
| FR (1) | FR2527119A1 (de) |
| SU (1) | SU1284754A1 (de) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| AT236342B (de) * | 1961-05-30 | 1964-10-12 | Oesterr Studien Atomenergie | Verfahren zur Herstellung von Graphitformkörpern |
| DE1180949B (de) * | 1959-01-09 | 1964-11-05 | Jurid Werke Gmbh | Verfahren fuer die Aufbereitung pulvermetallur-gischer Mischungen zur Herstellung von gesinterten Reibwerkstoffen |
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| FR2109624A5 (en) * | 1970-10-26 | 1972-05-26 | Budd Co | High density electric arc electrodes - moulded from graphite and phenol formaldehyde resin in concrete former |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3907950A (en) * | 1966-07-19 | 1975-09-23 | Mini Of Technology In Her Maje | Carbon articles |
| GB1149047A (en) * | 1966-10-20 | 1969-04-16 | Fordath Ltd | An improved method of forming carbon articles |
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1982
- 1982-05-24 SU SU823434552A patent/SU1284754A1/ru active
-
1983
- 1983-01-31 DE DE19833303134 patent/DE3303134A1/de not_active Withdrawn
- 1983-02-02 DD DD24764783A patent/DD230816A1/de unknown
- 1983-02-24 FR FR8303017A patent/FR2527119A1/fr active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD230816A1 (de) | 1985-12-11 |
| SU1284754A1 (ru) | 1987-01-23 |
| FR2527119A1 (fr) | 1983-11-25 |
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