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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Pressgussform, die eine Bewegung eines Werkstücks während des
Pressgießens
verhindern kann, und ein Herstellungsverfahren derselben.
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Stand der Technik
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Um
ein flaches Werkstück
in Formen zu pressen, wird das Werkstück auf einer Gussoberfläche einer Gussform,
die einen konkaven Teilbereich mit einer vorgegebenen Form hat,
angeordnet. Am Rand des konkaven Teilbereichs wird das Werkstück mit einem
Anschlagpuffer an die Gussform gepresst und befestigt. Das Werkstück wird
dann plastisch verformt, indem es mit einem Stempel, dessen Form
der des konkaven Teilbereichs entspricht, gepresst wird. Bei einem
solchen Pressgießen
tritt das Problem auf, dass sich das Werkstück in den konkaven Teilbereich
bewegt, das heißt,
dass eine so genannte Verschiebung des Werkstücks stattfindet. Die Verschiebung
des Werkstücks
beeinträchtigt
die Genauigkeit des pressgegossenen Produkts, die Qualität der Oberfläche des
pressgegossenen Produkts und dergleichen. Aufgrund eines solchen
Problems werden zusätzlich
die Lebensdauern der Gussform und des Stempels verkürzt und
die Kosten für
die Instandhaltung der Gussform und des Stempels steigen an.
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Ein
Beispiel für
Verfahren, die eine Bewegung eines Werkstückes verhindern, ist die Erhöhung der Presskraft
auf den Anschlagpuffer während
des Pressgießens.
Da die Presskraft des Anschlagpuffers in die Richtung wirkt, die
senkrecht zu der Richtung ist, in der sich das Werkstück bewegt,
ist es jedoch notwendig, einen enormen Betrag an Presskraft aufzubringen,
um eine Bewegung des Werkstücks
zu verhindern. Auch ist es nicht möglich, eine im Wesentlichen
vollständige
Bewegung des Werkstücks
zu verhindern. Durch genaues Steuern des Abstands zwischen der Gussform
und dem Anschlagpuffer ist es auch möglich, eine Bewegung des Werkstücks zu verhindern.
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Eine
solche Steuerung erfordert jedoch eine komplizierte Anordnung der
Form und Fertigkeiten beim Ausrichten, wodurch sich die Herstellungskosten
für die
Form erhöhen.
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Als
Stand der Technik offenbart die offen gelegte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-268808 ein bekanntes
Metallbearbeitungs-Werkzeug zum Unterdrücken des Auftretens von Schweißspuren,
die wahrscheinlich während
der Kaltumformung und der Pressbearbeitung von Metall entstehen,
und zum Verhindern des Rutschens, das aufgrund des zum Verhindern
der Entstehung von Schweißspuren
verwendeten Schmieröls
auftritt. Das Metallbearbeitungs-Werkzeug ist ein Werkzeug zum plastischen
Verformen und eine Vielzahl kleiner Kerben wird auf der glatten
Oberfläche
des Metallbearbeitungs-Werkzeugs gebildet. Jede dieser Kerben hat
einen Durchmesser von 5 bis 50 µm
und eine Tiefe von 0,5 bis 5 µm.
Die Gesamtfläche
der Kerben beträgt
5 bis 50 % der Werkzeugoberfläche,
bevor die Kerben gebildet werden.
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DE 199 38 542 A1 offenbart
eine Gussform gemäß dem Oberbegriff
des vorliegenden Anspruchs 1. Dieses Dokument ist auf die Verbesserung
der Beständigkeit
der Gussform gerichtet und sagt nichts darüber aus, wie eine Bewegung
des Werkstücks
in den konkaven Teilbereich der Form während des Pressgießens verhindert
wird.
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Wir
weisen höflich
darauf hin, dass
JP
58123896 A und
JP
54071048 A auf Galvanisierungsbäder gerichtet sind. Diese Dokumente
sind entweder auf ein anderes Anwendungsgebiet gerichtet oder arbeiten
im Vergleich zu der vorliegenden Erfindung beispielsweise bezüglich der
Bestandteile des Bades oder der angewendeten Stromdichte in verschiedenen
Bereichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Pressgussform, die eine Bewegung
eines Werkstücks
in den konkaven Teilbereich der Form während des Pressgießens verhindert,
und die auch einen einfachen Aufbau aufweist und kostengünstig ist,
und ein Herstellungsverfahren derselben, bereitzustellen.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, wird eine Pressgussform gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt. Die Pressgussform schließt einen
Stempel zum Pressen eines Werkstücks;
eine Gussform mit einer Gussoberfläche, auf der das Werkstück angeordnet
wird, und einem konkaven Teilbereich, der auf der Gussoberfläche gebildet
wird und eine dem Stempel entsprechende Form aufweist; einen Anschlagpuffer
zum Pressen eines Teilbereichs, der Teil des auf der Gussoberfläche angeordneten
Werkstücks
ist und am Rand des konkaven Teilbereichs vorhanden ist; und eine
Schicht mit Mikrorauheit (nachfolgend als „mikro-raue Schicht" bezeichnet) ein,
die durch Durchführen
eines Partikelbeschichtungsverfahrens auf zumindest einem der Teilbereiche
des Anschlagpuffers zum Pressen des Werkstücks und der Gussoberfläche zum
Pressen des Werkstücks,
welcher dem Teilbereich des Anschlagpuffers entspricht, gebildet
wird; dadurch gekennzeichnet, dass die mikro-raue Schicht aus Partikeln
mit einem Partikeldurchmesser von 10 bis 30 µm gebildet wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen
einer Pressgussform gemäß Anspruch
5 bereitgestellt.
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Gemäß der Pressgussform
und dem Herstellungsverfahren derselben, bei dem die mikro-raue
Schicht auf zumindest einem der Teilbereiche des Anschlagpuffers
und der Gussform, die an dem Rand des konkaven Teilbereichs vorhanden
sind, gebildet wird, verformt die Rauheit der mikro-rauen Schicht
das Werkstück
so, dass die Verformung eine Bewegung des Werkstücks verhindert. Infolgedessen
ist es möglich,
eine Bewegung des Werkstücks
in den konkaven Teilbereich zu verhindern.
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Bei
der Pressgussform und dem Herstellungsverfahren derselben beträgt die durchschnittliche
Höhe der
Rauheit der mikro-rauen Schicht vorzugsweise 0,01 bis 0,06 mm. Mit
einer solchen Anordnung, bei der die Höhe der Rauheit der mikro-rauen
Schicht auf einen Wert in dem Bereich von 0,01 bis 0,06 mm festgelegt
wird, ist es möglich,
eine Bewegung des Werkstücks
zu verhindern, ohne dabei die Qualität des Erscheinungsbildes des
pressgegossenen Produkts zu vermindern.
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In
der Pressgussform und dem Herstellungsverfahren derselben wird das
Partikelbeschichtungsverfahren vorzugsweise unter Verwenden einer
Silikofluor-Verchromungslösung
durchgeführt.
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In
diesem Fall enthält
die Silikofluor-Verchromungslösung
vorzugsweise 200 bis 300 g Chromanhydrid, 1 bis 8 g Natriumsilikofluorid
und 0,5 bis 1,5 g Schwefelsäure
pro Liter und das Partikelbeschichtungsverfahren wird unter der
Bedingung durchgeführt,
bei der die Temperatur der Galvanisierungslösung 40 bis 50 °C, die Stromdichte
100 bis 150 A/dm2 und die Galvanisierungszeit
3 bis 10 Minuten beträgt.
Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, eine mikro-raue Schicht,
die den Anforderungen, wie der Höhe
eines konvexen Teilbereichs und dem Härtegrad genügt, zu bilden.
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In
der Pressgussform und dem Herstellungsverfahren derselben werden
vorzugsweise eine Vielzahl an zueinander parallelen Nuten und eine
andere Vielzahl an zueinander parallelen Nuten so auf der Gussoberfläche gebildet,
dass sich die Vielzahl an Nuten und die andere Vielzahl an Nuten
in verschiedene Richtungen erstrecken. Mit einer solchen Anordnung
ist es möglich,
eine Bewegung des Werkstücks
zuverlässig
zu verhindern.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die
oben angegebenen Ausführungsformen,
Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle
Bedeutung dieser Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung
besser verständlich,
wenn sie im Zusammenhang mit den zugehörigen Figuren betrachtet werden,
in denen:
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1 eine
Querschnittzeichnung einer Pressgussform gemäß einer Ausführungsform
während
des Pressgießens
ist;
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2 eine
Querschnittzeichnung ist, die ein Beispiel für eine mikro-raue Schicht zeigt;
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3A eine
Draufsicht ist, die ein Beispiel für einen konkaven Teilbereich
der Gussform und der Nuten, die am Rand des konkaven Teilbereichs
gebildet wurden, zeigt;
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3B eine
Draufsicht ist, die ein weiteres Beispiel für einen konkaven Teilbereich
der Gussform und der Nuten, die an dem Rand des konkaven Teilbereichs
gebildet wurden, zeigt;
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4 eine
Mikroskopaufnahme einer, in einer ersten Ausführungsform gebildeten, mikro-rauen Schicht
ist;
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5 ein
Modellschema der in 4 gezeigten Mikroskopaufnahme
ist;
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6 eine
Mikroskopaufnahme einer, in einer zweiten Ausführungsform gebildeten, mikro-rauen Schicht
ist; und
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7 ein
Modellschema der in 6 gezeigten Mikroskopaufnahme
ist.
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Ausführliche Beschreibung der beispielhaften
Ausführungsformen
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In
der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung in Hinblick
auf beispielhafte Ausführungsformen
ausführlicher
beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die schematisch eine erfindungsgemäße Pressgussform zeigt. Die
Pressgussform schließt
eine Gussform 1, einen Anschlagpuffer 2 und einen
Stempel 3 ein und wird zum Pressen eines flachen Werkstücks 4 in
Formen verwendet. In der Pressgussform wird ein konkaver Teilbereich 5 mit
einer dem Stempel 3 entsprechenden Form auf einer Gussoberfläche der
Gussform 1 gebildet. Das auf der Gussoberfläche angeordnete
Werkstück 4 wird,
am Rand des konkaven Teilbereichs 5, mit dem Anschlagpuffer 2 an die
Gussform 1 gepresst und befestigt. In diesem Fall ist die
erfindungsgemäße Pressgussform
dadurch gekennzeichnet, dass eine mikro-raue Schicht 6 durch
Durchführen
eines Partikelbeschichtungsverfahrens auf zumindest einem der Teilbereiche
des Anschlagpuffers 2 zum Pressen des Werkstücks 4 und
der Gussoberfläche
zum Pressen des Werkstücks 4,
welcher dem Teilbereich des Anschlagpuffers 2 entspricht,
gebildet wird.
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In
der Pressgussform verformt, wenn das Werkstück 4 von der Gussform 1 und
dem Anschlagpuffer 2 umgeben ist und mit dem Anschlagpuffer 2 gepresst
wird, die Rauheit der mikro-rauen Schicht 6, unter Verwenden
der Presskraft des Anschlagpuffers 2, das Werkstück 4.
Die Verformung wirkt als Widerstand in der Richtung, die senkrecht
zu der Richtung ist, in der sich das Werkstück 4 bewegt. In der
erfindungsgemäßen Pressgussform
berührt
das Werkstück 4 die
Gussform 1 nur an den konvexen Teilbereichen der mikro-rauen Schicht 6.
In dem Fall, in dem die mikro-raue Schicht 6 gebildet wird,
ist die auf das Werkstück 4 pro
Flächeneinheit
aufgebrachte Presskraft daher größer als
in dem Fall, in dem die mikro-raue Schicht 6 nicht gebildet wird,
selbst wenn die von dem Anschlagpuffer 2 aufgebrachte Kraft
genauso groß ist.
Infolgedessen ist es möglich,
eine Bewegung des Werkstücks 4 wirksam
zu verhindern.
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Die
Höhe der
Rauheit der mikro-rauen Schicht 6 wird vorzugsweise auf
0,01 bis 0,06 mm eingestellt. Wenn die Höhe der Rauheit der mikro-rauen
Schicht 6 kleiner als 0,01 mm ist, kann die Wirkung, eine
Bewegung des Werkstücks 4 unter
Verwenden der mikro-rauen Schicht 6 zu verhindern, nicht
wirksam erhalten werden. Wenn die Höhe der Rauheit der mikro-rauen
Schicht 6 andererseits mehr als 0,06 mm beträgt, treten Übertragungsspuren
auf, die groß genug
sind, um optisch wahrgenommen werden zu können, selbst wenn nach dem
Gießen
des Werkstücks
eine Beschichtung auf die Gussoberfläche aufgebracht wird, was die
Qualität
des Erscheinungsbildes des gegossenen Produkts vermindert.
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Die
mikro-raue Schicht 6 wird durch Durchführen eines Partikelbeschichtungsverfahrens
gebildet. In dem Partikelbeschichtungsverfahren wird die Größe eines
Partikels des Metalls mit hoher Härte auf der Fläche des Überzugs
erhöht.
Das Galvanisierungsverfahren muss bei einer geeigneten Temperatur
der Galvanisierungslösung,
bei einer geeigneten Stromdichte und dergleichen durchgeführt werden.
Das Galvanisierungsverfahren wird vorzugsweise auch unter Verwenden
einer Silikofluor-Verchromungslösung
durchgeführt.
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Die
Silikofluor-Verchromungslösung
enthält
vorzugsweise 200 bis 300 g Chromanhydrid, 1 bis 8 g Natriumsilikofluorid
und 0,5 bis 1,5 g Schwefelsäure
pro Liter. Das Partikelbeschichtungsverfahren wird unter Verwenden
der Galvanisierungslösung
vorzugsweise unter der Bedingung durchgeführt, bei der die Temperatur der
Galvanisierungslösung
40 bis 50 °C,
die Stromdichte 100 bis 150 A/dm2 und die
Galvanisierungszeit 3 bis 10 Minuten beträgt. Die so erhaltene mikro-raue
Schicht 6 weist physikalische Eigenschaften, wie eine Dicke von
10 bis 40 µm,
eine Härte
von 1000 bis 1100 HV, einen Partikeldurchmesser von 10 bis 30 µm und eine Oberflächenrauheit
von 10 bis 30 µm
Ry auf. Auch die Adhäsion
der mikro-rauen Schicht 6 an die Pressgussform ist hoch.
Entsprechend ist es möglich,
die Anforderungen an die auf der Pressgussform gebildete, mikro-raue
Schicht 6 zu erfüllen.
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Das
Partikelbeschichtungsverfahren zum Bilden der mikro-rauen Schicht 6 kann
mit dem gleichen Verfahren wie ein übliches Galvanisierungsverfahren
durchgeführt
werden. Zunächst
wird eine Oberfläche
der Pressgussform, auf der das Partikelbeschichtungsverfahren durchgeführt wird,
entfettet und eine andere Oberfläche,
auf der das Partikelbeschichtungsverfahren nicht durchgeführt wird,
wird abgedeckt. Dann wird die Pressgussform in eine Spannvorrichtung
eingespannt und es werden eine Anode und eine Kathode angelegt. Dann
wird die Pressgussform zum Beispiel in die Silikofluor-Verchromungslösung mit
der oben angegebenen Zusammensetzung eingetaucht. Für eine vorgegebene
Zeitdauer wird elektrischer Strom angelegt, die Pressgussform wird
aus der Silikofluor-Verchromungslösung genommen, gewaschen, die
Spannvorrichtung wird entfernt und die Pressgussform getrocknet.
Auf diese Weise wird die mikro-raue Schicht 6 mit dem Partikelbeschichtungsverfahren
gebildet.
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Die
mikro-raue Schicht 6 kann, wie in 2 gezeigt,
aus einer Vielzahl galvanisierter Schichten gebildet werden. Bei
dem in 2 gezeigten Beispiel wird die mikro-raue Schicht 6 aus
einer galvanisierten Schicht an der unteren Seite 71 mit
einer glatten Oberfläche
und einer galvanisierten Schicht an der oberen Seite 72, die
mit dem Partikelbeschichtungsverfahren gebildet wurde und Rauheit
aufweist, gebildet. In dem Fall, in dem die mikro-raue Schicht 6 aus
zwei galvanisierten Schichten gebildet wird, können die Beständigkeit
der Pressgussform und der mikro-rauen Schicht 6, im Vergleich
zu dem Fall, in dem die mikro-raue Schicht 6 nur mit dem
Partikelbeschichtungsverfahren gebildet wird, verstärkt werden.
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Auf
der Gussoberfläche
der Pressgussform können
Nuten, die mit üblicher
maschineller Bearbeitung gebildet werden, zusätzlich zu der mikro-rauen Schicht 6 gebildet
werden. Eine Vielzahl an zueinander parallelen Nuten und eine andere
Vielzahl an zueinander parallelen Nuten werden so gebildet, dass
sich die Vielzahl an Nuten und die andere Vielzahl an Nuten in verschiedene
Richtungen erstrecken. Die Nuten, die in der Richtung gebildet wurden,
die parallel zu der Richtung ist in der sich das Werkstück 4 bewegt,
haben ein nur geringes Maß an
Widerstand gegen die Bewegung des Werkstücks 4. Die Nuten werden
daher vorzugsweise in der Richtung gebildet, die im Wesentlichen
senkrecht zu der Richtung ist, in der sich das Werkstück 4 bewegt.
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Konkrete
Beispiele für
die Nuten sind in 3 gezeigt, die eine
Draufsicht auf die Gussform 1 ist, in deren Mitte der konkave
Teilbereich 5 liegt. In dem in 3A gezeigten
Beispiel werden eine Vielzahl an vertikalen Nuten 81 und
eine andere Vielzahl an horizontalen Nuten 82, die zueinander
senkrecht sind, auf der Gussoberfläche der Gussform 1 gebildet.
Der Abstand zwischen den Nuten beträgt zum Beispiel 2 mm. In dem in 3B gezeigten
Beispiel sind Nuten 83 zu sehen, von denen jede eine Form
aufweist, die der des Randes des konkaven Teilbereichs 5 ähnelt. Die
Nuten 83 sind so schlaufenförmig gebildet, dass sie den
konkaven Teilbereich 5 umgeben. Die Richtung, in der sich
das Werkstück 4 bewegt,
ist die von dem konkaven Teilbereich 5 weggerichtete Richtung.
Die Nuten 83 sind deshalb in der Richtung gebildet, die
zu allen Richtungen in denen sich das Werkstück 4 bewegt senkrecht
ist, und die Wirkung, die Bewegung des Werkstücks 4 zu verhindern,
ist besonders groß.
Die Nuten können
durch Abstrahlen, Zerstäuben
von Keramik, Leiterbild-Galvanisieren, Laserzerstäubung oder
dergleichen gebildet werden.
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Beim
Pressgießen
unter Verwenden der Pressgussform gemäß der Erfindung wird zunächst das Werkstück 4 so
auf der Gussform 1 angeordnet, dass die Rück fläche des
Werkstücks 4 der
Gussoberfläche der
Gussform 1 gegenüberliegt.
Dann wird das Werkstück 4 mit
dem Anschlagpuffer 2 gegen die Pressgussform 1 gepresst
und befestigt. Das Werkstück 4 wird
dann so mit dem Stempel 3 gepresst, dass es plastisch verformt
wird. In diesem Fall berührt
das Werkstück 4 nur
die konvexen Teilbereiche der mikro-rauen Schicht 6 auf
der Pressgussform. Die auf das Werkstück 4 pro Flächeneinheit
aufgebrachte Presskraft ist daher ziemlich hoch im Vergleich zu
dem Fall, in dem die mikro-raue Schicht 6 nicht gebildet
wird. Wenn der Stempel 3 nach unten bewegt wird, wird die
Kraft zum Bewegen des Werkstücks
in den konkaven Teilbereich 5 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt
verformt die Rauheit der mikro-rauen Schicht das Werkstück so, dass
die Verformung eine Bewegung des Werkstücks verhindert. Die mikroraue
Schicht 6 erzeugt Übertragungsspuren
auf der Rückseite
des Werkstücks 4.
Da die mikro-raue Schicht 6 nicht auf die Vorderseite des
Werkstücks 4 wirkt, wird
die Qualität
des Erscheinungsbilds des Werkstücks 4 nicht
beeinträchtigt.
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Eine
mikro-raue Schicht wurde mit dem Partikelbeschichtungsverfahren
unter Verwenden einer Galvanisierungslösung und Galvanisierungsbedingungen,
die in der folgenden Tabelle angegeben sind, auf einer Oberfläche einer
Gussform gebildet. Es wurde eine Mikroskopaufnahme der gebildeten
mikro-rauen Schicht aufgenommen.
4 zeigt
die Mikroskopaufnahme einer, in der ersten Ausführungsform gebildeten, mikrorauen
Schicht.
5 ist ein Modellschema der in
4 gezeigten
Mikroskopaufnahme.
6 zeigt die Mikroskopaufnahme
einer, in der zweiten Ausführungsform
gebildeten, mikro-rauen Schicht.
7 ist ein
Modellschema der in
6 gezeigten Mikroskopaufnahme.
Der Durchmesser des Partikels der gebildeten mikro-rauen Schicht
wurde bestimmt und die Dicke des Überzugs wurde mit einem elektromagnetischen
Messgerät
zum Messen der Dicke gemessen. Unter Verwenden der beiden Gussformen
wurde dann das Pressgießen
durchgeführt
und die Bewegung des Werkstücks
während
des Pressgießens
und die Oberflächeneigenschaften
des Werkstücks
nach dem Pressgießen
wurden bewertet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Bewertung. [Tabelle 1]
| Erste
Ausführungsform | Zweite
Ausführungsform |
Zusammensetzung
der Galvanisierungslösung | | |
Chromsäurekonzentration | 234,3
g/l | 249,9
g/l |
Schwefelsäurekonzentration | 0,9
g/l | 1,0
g/l |
Natriumsilikofluoridkonzentration | 6,3
g/l | 6,8
g/l |
Galvanisierungsbedingungen | | |
Temperatur
der Lösung | 45°C | 45°C |
Stromdichte | 120
A/dm2 | 150
A/dm2 |
Galvanisierungszeit | 5
min | 5
min |
Bewertung
der mikro-rauen Schicht | | |
Partikeldurchmesser | 20 µm (Durchschnitt) | 25 µm (Durchschnitt) |
Dicke
des Überzugs | etwa
25 µm | etwa
30 µm |
Bewertung
des Pressgießens | | |
Bewegung
des Werkstücks | keine | keine |
Oberflächeneigenschaften
des Werkstücks | gut | gut |
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Gemäß der Erfindung
wird eine mikro-raue Schicht auf einer Gussoberfläche einer
Pressgussform, auf einem Teilbereich, an den das Werkstück mit einem
Anschlagpuffer gepresst und befestigt wird, gebildet. Mit dieser
Anordnung ist es möglich,
eine Bewegung des Werkstücks
in einen konkaven Teilbereich zu verhindern, das heißt, es ist
möglich,
eine so genante Verschiebung des Werkstücks zu verhindern, ohne dabei
die Bedingungen des Pressgießens
genau zu steuern. Da die mikro-raue Schicht mit einem Partikelbeschichtungsverfahren
gebildet wird, ist es möglich,
eine Pressgussform mit einem einfachen Aufbau zu erhalten und die Pressgussform
mit geringem Kostenaufwand herzustellen.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen
derselben beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung
nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen oder Aufbauten
beschränkt
ist.