Microstrahlen erodierter Oberflächen:

Sowohl beim Draht- als auch beim Senkerodieren entsteht durch die hohen Temperaturen (3500° C) beim funkenerosiven Abtrag eine sogenannte weisse Zone (Martensit/Zementit). Es handelt sich dabei um wieder erstarrte Schmelze, die, abhängig von der Wärmeableitung in das Werkstück und in das Dielektrikum, kristallin aufgebaut wird. Die Schmelze hat einen hohen Kohlenstoffgehalt. Metallographische Untersuchungen der Firma Böhler Stahl haben bestätigt, dass diese Zone je nach Abtragungsleistung (Entladeenergie) unterschiedlich dick ist (0 bis 0,2 mm). Die Struktur der erodierten Oberfläche ist unregelmässig, zerklüftet und zeigt Schmelzüberlappungen.

Es ist wichtig zu wissen, dass bei jedem funkenerosiven Prozess eine solche weisse Zone – beim Hartmetall auch Schmelzzone genannt – entsteht und dass diese Schicht nur negative Eigenschaften aufweist. Sie kann weder geätzt (Strukturätzen), nitriert (Gas- und Badnitrieren) noch beschichtet (galvanisch, PVD oder CVD) werden. Das Fazit dabei ist: Die weisse Zone muss von der Formoberfläche entfernt werden.

 

Unterschiedlich dicke weisse Schicht auf 
der Formoberfläche (rechts) und durch Microstrahlen gereinigte Formoberfläche, 
metallisch blank und mit einer verbesserten Oberflächengüte (links).

 

Behandlung erodierter Oberflächen

 

Die Microstrahltechnik zielt auf die saubere Entfernung der weissen Zone ab, mit gleichzeitiger Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit nach VDI 3400, beispielsweise von Klasse 24 auf 21 oder von Klasse 21 auf 18. Dabei lassen sich mit speziell definierten Korngrössen und –geometrien auch Oberflächenrauheiten von kleiner Ra 0,5 µm erzielen.

 

Senkerodierter Prägestepel vor und nach dem Microstrahlverfahren.

Senkerodierter Prägestempel vor (links) und nach dem Microstrahlen (rechts).

 

Als Vorteil ergibt sich eine kürzere Laufzeit der Funkenerosionsmaschine im Schlichtgang sowie eine einwandfreie Weiterbearbeitung der Oberflächen ohne die herkömmlichen Handwerkzeuge (Diamantfeilen und –pasten).

Mit den Microstrahlanlagen der IEPCO AG können die durch Funkenerosion enstandenen Oberflächenverunreinigungen optimal entfernt werden. Innerhalb weniger Minuten, je nach Grösse der zu bearbeitenden Fläche, lässt sich die unterschiedlich dicke weisse Zone abstrahlen, ohne die Kanten und Ecken abzutragen, wobei die Mass- und Formtoleranzen erhalten bleiben. Mit dem Einsatz dieser Anlagen lässt sich speziell im Formenbau eine beachtliche Rationalisierung erreichen. Wichtiger Hinweis: Der Werkzeugmacher sollte das effektive erodierte Mass immer ohne die weisse Zone rechnen.

 

Oberflächenbearbeitung mit Microstrahlverfahren

Oberflächenbearbeitung mit Microstrahlverfahren

Oberflächenbearbeitung von Kupferelektroden vor (rechts) und nach (links) der Microstrahltechnik. Senkerodiert (oben):
Oberflächenrauheit: Ra 1,71 µm/Ra 1,59 µm

Microgestrahlt (unten):
in 2 Stufen mit Strahlmedien MICRONORM MS 300 A und MICRONORM MS 550 B
Oberflächenrauheit: Ra 0,23 µm/Ra 0,30 µm

 

Auch bei der Instandhaltung, der Standzeiterhöhung und dem Korrosionsverhalten der Elektroden spielt die Microstrahltechnik eine grosse Rolle.

Die Firma AGIE empfiehlt die IEPCO Microstrahltechnik in ihrem Handbuch vom Juni 1998.

 

Ein weiteres Problem entsteht bei der spanenden Bearbeitung der Elektroden. Hierbei schiebt das Schneidwerkzeug das zu bearbeitende Material vor sich her und dadurch hat dieses Material keine Bindung zum Gefüge und wird im Laufe der Zeit herausgelöst. Diese gelösten Teile verursachen im Bereich des Endmasses Brennstellen im Bereich der Form.

 

Ein weiterer Vorteil der Microstrahltechnik ist die Optimierung der gleichmässigen funkenerosiven Abtragsleistung von Senkelektroden aus Kupfer.