DE1565554C3 - Method and device for the electrolytic production of holes or cavities in an electrically conductive workpiece - Google Patents

Description

5 6 5 6

Infolgedessen wird bei einer gegebenen Spannung die Aus der Düse tritt ein kathodisch geladener ElektrolytAs a result, at a given voltage, a cathodically charged electrolyte will emerge from the nozzle

Geschwindigkeit der Metallabnahme kleiner, was aus und wird gegen das Werkstück geführt. Wenn dieSpeed of metal removal is smaller, what is made and is guided against the workpiece. If the

vermutlich von einem dickeren Dampffilm und einem Düse so weit an das Werkstück herangeführt ist, daßis probably brought so far to the workpiece by a thick film of steam and a nozzle that

höheren elektrischen Widerstand zwischen dem Elek- eine beträchtliche Materialabtragung erfolgt, wiehigher electrical resistance between the elec- a considerable material removal takes place, such as

trolyten und der Werkstückoberfläche herrührt. In 5 in F i g. 2 dargestellt, dann ist der Abstand zwischentrolytes and the workpiece surface. In FIG. 5 in FIG. 2 then is the distance between

einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs- Kathode und Anode innerhalb eines bestimmtena preferred embodiment of the invention cathode and anode within a certain

gemäßen Verfahrens wird daher das elektrolytische Bereichs, in dem auf Grund der vorher gewähltenAccording to the method, therefore, the electrolytic area in which on the basis of the previously selected

Mäterialabtragungsverfahren mit einer Spannung von Daten einwandfreie Betriebsbedingungen für dieMaterial removal process with a voltage of data flawless operating conditions for the

mindestens 300 V durchgeführt, wobei die Gesamt- Materialabtragung gegeben sind. Der Vorschub kannat least 300 V carried out, whereby the total material removal is given. The feed can

eingangsleistung so gewählt wird, daß in dem Elektro- io dann beispielsweise von einer Bedienungsperson,input power is selected in such a way that in the electronics then, for example, an operator,

Iyten zwischen der Kathode und dem Werkstück ein welche das Strommeßinstrument, ein Amperemeter,Iyten between the cathode and the workpiece which the current measuring instrument, an ammeter,

Zustand erzeugt und aufrechterhalten wird, der beobachtet, entsprechend dem Anstieg der elektri-State is created and maintained, which is observed in accordance with the increase in electrical

zwischen der Glimmentladungsschwelle einerseits und sehen Stromstärke zwischen der Kathode 22 und dembetween the glow discharge threshold on the one hand and see current strength between the cathode 22 and the

einem Arbeitspunkt liegt, bei dem Spannungen bis zu anodischen Werkstück 20 eingestellt werden, so daßis an operating point at which voltages are set up to anodic workpiece 20, so that

etwa 1200 V erforderlich sind, um einen ausreichenden 15 die Elektrolyt abgebende Düse 26 während derabout 1200 V are required to have a sufficient 15 the electrolyte-dispensing nozzle 26 during the

Stromfluß zwischen Kathode und Anode zu erzeugen. Materialabtragung einen Vorschub mit einer erstenGenerate current flow between cathode and anode. Material removal a feed with a first

Im allgemeinen wird als Elektrolyt bei dem erfin- Arbeitsgeschwindigkeit erfährt. Die in F i g. 3 gezeigteGenerally, the electrolyte is experienced at the inven- tion speed of operation. The in F i g. 3 shown

dungsgemäßen elektrolytischen Materialabtragungs- Materialabtragung erfolgt dann, bis der in F i g. 4The electrolytic material removal according to the invention then takes place until the in FIG. 4th

verfahren eine wäßrige Lösung eines Salzes oder einer gezeigte Durchbruch stattfindet. Beim Durchbruchprocess an aqueous solution of a salt or a breakthrough shown takes place. At the breakthrough

Säure verwendet. Saure Elektrolyten haben den Vorteil, 20 nimmt der elektrische Widerstand plötzlich zu undAcid used. Acid electrolytes have the advantage that the electrical resistance increases suddenly and

daß sie die elektrolytische Wirkung gegebenenfalls die Metallabtragungsgeschwindigkeit ab. Damit dasthat they the electrolytic effect, if necessary, the metal removal rate. So that

durch eine gewisse chemische Ätzwirkung ersetzen Mundstück 28 der Düse 26 nicht auf den radialdue to a certain chemical etching effect, the mouthpiece 28 of the nozzle 26 does not replace the radial

und gleichzeitig der Bildung von Feststoffen und einwärts vorstehenden Rand 30 auftrifft, muß die Vor-and at the same time the formation of solids and inwardly protruding edge 30 occurs, the pre-

Fällprodukten während des Betriebes entgegenwirken. Schubgeschwindigkeit so stark herabgesetzt werden,Counteract precipitation products during operation. Thrust speed are reduced so much,

Nachdem ein geeigneter Elektrolyt für einen 25 daß der vorspringende Rand 30 in dem Werkstück 20 speziellen Werkstoff festgelegt worden ist, kann elektrolytisch mit einer etwas kleineren Materialhierfür nun ohne weiteres, beispielsweise mit Hilfe der abtragungsgeschwindigkeit entfernt wird, bis das in F i g. 7 dargestellten Vorrichtung, die Geschwindig- Loch durch das Werkstück in der gewünschten Form keit bestimmt werden, mit welcher der Werkstoff des fertiggestellt worden ist (F i g. 5). Gemäß F i g. 6 zu bearbeitenden Werkstückes bei verschiedenen 3° wird dann das Werkzeug zurückgezogen und kann Elektrolytdrücken abgetragen werden kann, wobei gegebenenfalls zur Ausbildung eines weiteren Loches Spannung und Stromstärke so eingestellt werden, indem Werkstück benutzt werden. Bei einer besonderen daß sich der Elektrolyt zwischen Kathode und Anode Ausführungsform kann das Werkzeug nach dem ersten im Bereich der Glimmentladungsschwelle oder im Arbeitsvorschub festgehalten werden, so daß die Bereich oberhalb dieser befindet, wie im Beispiel 4 35 zweite Arbeitsphase ohne Vorschub durchgeführt wird, näher erläutert wird. Die auf diese Weise bestimmten Bei der Ausbildung von kleinen Löchern ist der Bedingungen gelten nurfür einebestimmte geometrische Abstand zwischen der Kathode 22 und dem anodi-Form der elektrisch nichtleitenden Düse, die zur sehen Werkstück 20 verhältnismäßig groß, selbst Ausbildung eines Hohlraums von vorbestimmter wenn das Düsenmundstück 28 nahe am Werkstück Form und Größe in dem jeweiligen Werkstoff ver- 40 angeordnet ist. Außerdem besitzt der Elektrolytstrom wendet wird. oder -strahl 23 eine relativ kleine Querschnittsfläche.After a suitable electrolyte for a 25 that the protruding edge 30 in the workpiece 20 If a special material has been specified, it can be electrolytically used with a slightly smaller material for this purpose is now easily removed, for example with the help of the removal rate, until the in Fig. 7 device shown, the speed hole through the workpiece in the desired shape can be determined with which the material of the has been completed (Fig. 5). According to FIG. 6th workpiece to be machined at different 3 °, the tool is then withdrawn and can Electrolyte pressures can be removed, possibly with the formation of a further hole Voltage and amperage can be adjusted using the workpiece. With a special one that the electrolyte is between the cathode and anode embodiment, the tool can after the first be held in the area of the glow discharge threshold or in the work feed, so that the The area is above this, as in example 4 35 second work phase is carried out without feed, is explained in more detail. The in this way determined in the formation of small holes is the Conditions only apply to a certain geometric distance between the cathode 22 and the anodi-form the electrically non-conductive nozzle, the workpiece 20 to see is relatively large, itself Formation of a predetermined cavity when the nozzle tip 28 is close to the workpiece Shape and size are arranged in the respective material. In addition, the electrolyte stream possesses is turned. or jet 23 has a relatively small cross-sectional area.

Ausgehend von diesen Grundwerten können die Infolgedessen hat die Elektrolytsäule zwischen derOn the basis of these basic values, the electrolyte column has between the As a result

den jeweiligen Betriebserfordernissen entsprechenden Kathode und der Anode einen relativ großen elektri-the respective operating requirements corresponding cathode and the anode a relatively large electrical

Werte des Elektrolytdrucks, der Arbeits-Vorschub- sehen Widerstand. Damit der schwache elektrischeValues of the electrolyte pressure, the work-feed resistance. So that the weak electric

geschwindigkeit und der Spannung und damit der 45 Strom trotzdem stark genug für die Materialabtragungspeed and voltage, and thus the current, is still strong enough to remove material

Stromstärke ausgewählt werden. ist, während sich der Elektrolyt im Bereich derAmperage can be selected. is while the electrolyte is in the area of the

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Glimmentladungsschwelle oder oberhalb dieser be-In the method according to the invention, the glow discharge threshold or above this are

Arbeitsabstände, die zur Aufrechterhaltung der erfor- findet, ist beim Herstellen von Löchern mit kleinemWorking distances that are required to maintain the is when making holes with small

derlichen Arbeitsbedingungen gesteuert werden müs- Durchmesser eine relativ hohe elektrische SpannungSuch working conditions must be controlled - diameter a relatively high electrical voltage

sen, viel größer als bei den bekannten elektrolytischen 50 von beispielsweise 300 V oder mehr erforderlich.sen, much larger than in the known electrolytic 50 of, for example, 300 V or more is required.

Materialabtragungsverfahren, die ohne Elektrolyt- Wenn man starke Spannungen beispielsweise vonMaterial removal process that does not require electrolyte- If you have high voltages, for example from

strahl arbeiten. Infolgedessen kann die Düse dem 400 bis 500 V und eine Stromstärke von etwa 0,5 Awork beam. As a result, the nozzle can deliver 400 to 500 volts and a current of around 0.5 amps

Werkstück mit einer Vorschubgeschwindigkeit genä- zur schnellen Herstellung eines Loches mit einemWorkpiece with a feed rate close to the rapid production of a hole with a

hert werden, die vorübergehend höher ist als die Durchmesser von 0,5 mm mittels einer Werkzeugdüsehert, which is temporarily higher than the diameter of 0.5 mm by means of a tool nozzle

Materialabtragungsgeschwindigkeit. Diese die Materi- 55 von etwa 0,36 mm Innendurchmesser anwendet, istMaterial removal rate. This uses the material 55 with an inner diameter of about 0.36 mm

alabtragungsgeschwindigkeit übersteigende Vorschub- die Stromdichte so hoch, daß der Elektrolyt bis zuralabtragung speed exceeding feed- the current density so high that the electrolyte up to

geschwindigkeit muß jedoch herabgesetzt werden, ehe Verdampfung erhitzt wird, wie vorstehend näherhowever, the rate must be reduced before the evaporator is heated, as detailed above

die Düse das Werkstück berührt, damit eine Beschädi- erläutert Infolge der Verdampfung und der starkenthe nozzle touches the workpiece, thus causing damage- explained As a result of the evaporation and the strong

gung oder ein Zerbrechen der Düse vermieden wird. Spannung kommt es zu einer Glimmentladung.or breakage of the nozzle is avoided. Voltage, a glow discharge occurs.

In den Fig. Ibis 6 ist eine vollständige Folge der 60 Der richtige Arbeitsbereich kann daher in vielen Verfahrensschritte gezeigt, wobei ein Loch durch Fällen einfach dadurch ermittelt werden, daß die ein Werkstück hergestellt wird. In Fig. 1 kann die Verdampfung des Elektrolyten optisch festgestellt zum Führen des Elektrolyten dienende Düse 26 dem wird. Der Beginn einer sichtbaren Glimmerscheinung Werkstück 20 mit einer relativ hohen Anstellge- ist jedoch im Dunkeln ohne Schwierigkeiten erkennbar, schwindigkeit genähert werden, da sich die Düse 65 Mit Hilfe von Zeitdehneraufnahmen kann man den noch nicht in dem richtigen Arbeitsabstand befindet, Vorgang genau betrachten und erkennen,
wie durch Messen der Stromstärke zwischen der Eine Vorrichtung der in F i g. 7 teilweise schema-Kathode 22 und dem Werkstück20 feststellbar.ist. tisch dargestellten Art ist,ebensogut zur ErmittlunirIn Fig. 6 is a complete sequence of the 60. The correct working area can therefore be shown in many process steps, a hole being determined by felling simply by making the one workpiece. In Fig. 1, the evaporation of the electrolyte can be visually ascertained for guiding the nozzle 26 serving for the electrolyte. The beginning of a visible glimmering phenomenon of workpiece 20 with a relatively high pitch can be seen in the dark without difficulty, speed can be approached because the nozzle 65 is not yet at the correct working distance, the process can be viewed and recognized precisely ,
as by measuring the amperage between the apparatus of FIG. 7 partially schematic cathode 22 and the workpiece 20 can be determined. is the type shown in the table, just as well for investigation

während verschiedener Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens undduring various phases of the method according to the invention and

F i g. 7 teilweise schematisch eine Ausführungsform def Erfindung.F i g. 7 partially schematically shows an embodiment def invention.

Durch die Erfindung wird ein gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich verbessertes elektrolytisches Verfahren zur materialabtragenden Bearbeitung geschaffen. Es wurde nämlich gefunden, daß unter den erfindungsgemäßen Bedingungen überraschenderweise die Geschwindigkeit der Materialabtragung von einem Werkstück höher ist als sich auf Grund des elektrochemischen Äquivalents und des von dem verwendeten Elektrolyten zu erwartenden, chemischen Materialangriffs ergibt. Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise zur Ausbildung von Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 1,3 mm oder weniger in einem Werkstück, ist eine Führungseinrichtung für den Elektrolyten in Form eines dielektrischen Rohrs, beispielsweise aus Glas, vorgesehen. Hierbei läuft das Rohr in einer Kapillardüse aus, durch die ein Strom eines geladenen Elektrolyten auf ein Werkstück gerichtet wird, wobei zwischen dem Werkstück und dieser nachfolgend auch als Kathode bezeichneten Elektrode eine Spannung von mindestens etwa 300 V angelegt ist. Die durch den Elektrolyten übertragene elektrische Leistung wird so gewählt, daß sie zur Aufrechterhaltung eines Zustandes, der mindestens dem Einsatz einer Glimmentladung im Elektrolytstrom entspricht, genügt.The invention provides an electrolytic process which is significantly improved over the known processes Process for removing material created. It was found that among the Conditions according to the invention, surprisingly, the rate of material removal from a workpiece is higher than based on the electrochemical equivalent and that of the The electrolyte used results in chemical attack on the material to be expected. In a special embodiment of the method according to the invention, for example for the formation of boreholes with a Diameter of 1.3 mm or less in a workpiece, is a guide device for the Electrolytes in the form of a dielectric tube, for example made of glass, are provided. This is where it works Tube in a capillary nozzle through which a stream of a charged electrolyte is applied to a workpiece is directed, with between the workpiece and this also referred to below as the cathode A voltage of at least about 300 V is applied to the electrode. The transmitted through the electrolyte electrical power is chosen so that it is necessary to maintain a state that is at least corresponds to the use of a glow discharge in the electrolyte flow, is sufficient.

Am Einsatzpunkt der Glimmentladung nimmt die Stromstärke bei zunehmender Spannung ab, während im Bereich vor dem Einsatzpunkt der Glimmentladung die Stromstärke durch den Elektrolyt mit steigender Spannung linear zunimmt. Am Einsatzpunkt der Glimmentladung beginnt eine Dampfbildung an der Anodenfläche, und die normalerweise bei der Elektrolyse in diesem Gebiet auftretende Bildung der charakteristischen Bläschen hört auf. Der Bereich zwischen der in diesem Zustand durch den Elektrolyten übertragenen Leistung und der Leistung, bei welcher eine sichtbare Glimmentladung beobachtet werden kann, wird auch als »Kellogg-Bereich« bezeichnet bzw. nachfolgend im Zusammenhang mit der elektrolytischen Materialabtragung als Einsatz der Glimmentladung oder Glimmentladungsschwelle bezeichnet. In diesem Bereich ist die Stromstärke niedrig und bei steigender Spannung im wesentlichen konstant (vgl. »Journal of the Electrochemical Society«, Jahrgang 1950, Bd. 97, S. 133 bis 142.At the start of the glow discharge, the current strength decreases with increasing voltage, while in the area before the start of the glow discharge, the strength of the current through the electrolyte increases Voltage increases linearly. At the start of the glow discharge, vapor formation begins on the Anode area, and the formation of the characteristic that normally occurs during electrolysis in this area Blisters stops. The area between that transferred by the electrolyte in this state Power and the power at which a visible glow discharge can be observed, is also referred to as the "Kellogg area" or in the following in connection with the electrolytic Material removal referred to as the use of the glow discharge or glow discharge threshold. In this area the current strength is low and essentially constant when the voltage rises (cf. "Journal of the Electrochemical Society", year 1950, vol. 97, pp. 133 to 142.

Wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, mit gewöhnlichem, hochgespanntem Wechselstrom annähernd dieselbe Eindringgeschwindigkeit wie mit Gleichstrom zu erreichen. Aber nur etwa die Hälfte des Gesamtvolumens an Materialabtragung wird gegenüber der Anwendung von Gleichstrom erzielt, wobei die Wirkung auf die zur Energiezuführung verwendete Elektrode sehr gering ist Es ist daher nicht notwendig, daß das Werkstück ständig anodisch und die zum Laden des Elektrolyten verwendete Elektrode ständig kathodisch ist. Der Einfachheit halber wird jedoch nachstehend die Bezeichnung Kathode und anodisches Werkstück verwendet.As will be described in detail below, it is possible with the method according to the invention, with ordinary, high-voltage alternating current approximately the same penetration speed as with To achieve direct current. But only about half of the total volume of material is removed achieved compared to the application of direct current, the effect on the energy supply electrode used is very small. It is therefore not necessary that the workpiece is constantly anodic and the electrode used to charge the electrolyte is always cathodic. For the sake of simplicity, will however, the terms cathode and anodic workpiece are used below.

Die Vorschubeinrichtung wird von einer elektrischen Meßeinrichtung gesteuert, die auf eine Komponente der elektrischen Leistung anspricht, beispielsweise auf die Stromstärke. Eine derartige Meßeinrichtung erfaßt bei einer gegebenen, angelegten Spannung Veränderungen der Stromstärke oder der Geschwindigkeit der Veränderung der Stromstärke zwischen Kathode und dem Werkstück. Auf diese Weise ist die Vorschub-Geschwindigkeit, mit der Düse und Werkstück aufeinander zu bewegt werden, von der Stromstärke oder der Geschwindigkeit der Veränderung der Stromstärke zwischen Kathode und Werkstück abhängig.
Speziell in dem Fall, wenn eine Vorrichtung zurThe feed device is controlled by an electrical measuring device which responds to a component of the electrical power, for example the current strength. Such a measuring device detects changes in the current intensity or the rate of change in the current intensity between the cathode and the workpiece at a given applied voltage. In this way, the feed speed at which the nozzle and workpiece are moved towards one another is dependent on the current strength or the speed at which the current strength changes between the cathode and the workpiece.
Especially in the case when a device for

ίο Ausbildung eines das Werkstück vollständig durchdringenden Loches benutzt wird, kann mittels einer Stromstärke-Meßeinrichtung die Annäherungsgeschwindigkeit zwischen Düsenspitze und Werkstück erfaßt und in Abhängigkeit davon eine Umschaltung von einem Anstell-Vorschub zu einem ersten Arbeits-Vorschub veranlaßt werden, damit eine Beschädigung der Düse verhindert wird. Wenn schließlich der Strom des geladenen Elektrolyten durch das Werkstück durchtritt, sinkt die Stromstärke, der elektrische Widerstand steigt, und die Materialabnahmegeschwindigkeit nimmt ab. Mit Hilfe von verschiedenen, üblicherweise gebräuchlichen und bekannten elektrischen, mechanischen oder elektronischen Einrichtungen kann das Ansprechen der Vorrichtung auf die Stromstärke-Meßeinrichtung programmiert werden. Diese Programmierung kann an einen bestimmten Punkt eine Umschaltung von einem ersten Arbeits-Vorschub auf einen zweiten Arbeits-Vorschub bewirken, oder den Vorschub abstoppen. Durch geeignete Wahl des Anstellvorschubes während einer Anfangsphase oder einer Folge von Anstellvorschubphasen vor dem ersten Arbeitsvorschub kann man die Formen der Eintrittsöffnung und der Wandungen des Hohlraums entsprechend ausbilden.ίο Formation of one that completely penetrates the workpiece Hole is used, the approach speed between nozzle tip and workpiece can be measured by means of an amperage measuring device detected and, depending on this, a switchover from a pitch feed to a first working feed to prevent damage to the nozzle. When finally the electricity of the charged electrolyte passes through the workpiece, the amperage decreases, the electrical Resistance increases and the material take-off speed decreases. With the help of various customary and known electrical, mechanical or electronic devices the response of the device to the amperage measuring device can be programmed. This programming can, at a certain point, switch from a first working feed rate cause a second working feed or stop the feed. Through suitable Choice of feed rate during an initial phase or a sequence of feed rate phases Before the first working advance, one can see the shapes of the inlet opening and the walls of the cavity train accordingly.

Die Vorgänge in einer Glimmentladung sind bekannt und verschiedentlich untersucht und beschrieben worden. Es wurde festgestellt, daß die Glimmentladung in einem Elektrolyten chemische Veränderungen herbeiführt und auch auf eine Oberfläche eines Metallgegenstandes einwirkt. Die überraschend hohe und trotzdem steuerbare Geschwindigkeit der Materialabtragung und des Eindringens in das Werkstück bei Verwendung eines Elektrolyten, der sich an der Schwelle der Glimmentladung oder im Glimmentladungsbereich befindet, ist aber bisher nicht erkannt worden.The processes in a glow discharge are known and has been variously examined and described. It was found that the glow discharge Induces chemical changes in an electrolyte and also on a surface of a Acts on the metal object. The surprisingly high yet controllable speed of material removal and penetration into the workpiece using an electrolyte that adheres to the Threshold of the glow discharge or is located in the glow discharge area, but is not yet recognized.

An oder oberhalb der Schwelle der Glimmentladung erfolgt bei Verwendung von Gleichstrom eine Dampfentwicklung an der Oberfläche des anodischen Werk-Stücks. Der Dampf verhindert jedoch anfänglich nicht die elektrolytische Wirkung. In den Anfangsphasen erfolgt eine intermittierende Benetzung der Werkstückoberfläche durch den Elektrolyten, so daß die elektrochemische Wirkung andauert. Wie nachstehend ausf ührlicher erläutert wird, ist die unter diesen Bedingungen von der Werkstückoberfläche entfernte Materialmenge viel größer als die Summe der Mengen, die auf Grund des elektrochemischen Äquivalents und der chemischen Ätzung mittels des Elektrolyten entfernt werden würden. Die unerwartet hohe Materialabnahme dürfte sich infolge der Kombination der Elektrolysewirkung einerseits mit einem scharfen chemischen Angriff auf Grund der hohen Stromdichte andererseits ergeben.When using direct current, vapor is generated at or above the threshold of the glow discharge on the surface of the anodic work piece. However, the steam does not initially prevent the electrolytic effect. In the initial phases, there is intermittent wetting of the workpiece surface through the electrolyte so that the electrochemical effect lasts. As follows As will be explained in more detail, is the amount of material removed from the workpiece surface under these conditions much greater than the sum of the amounts due to the electrochemical equivalent and the chemical etching would be removed by means of the electrolyte. The unexpectedly high material consumption is likely due to the combination of the electrolysis effect on the one hand with a sharp chemical attack due to the high current density on the other hand.

Wenn die Eingangsleistung des Systems weiter in den Bereich der sichtbaren Glimmentladung hinein erhöht wird, nimmt auch der elektrische WiderstandWhen the input power of the system further into the range of the visible glow discharge is increased, the electrical resistance also decreases

. des Elektrolyten im Bereich des Werkstücks etwas zu.. of the electrolyte in the area of the workpiece.

7 87 8

der vorstehend angegebenen Betriebsdaten als auch digkeit oder die Richtung der Vorschubeinrichtung 54,the operating data specified above as well as speed or the direction of the feed device 54,

zur Durchführung der erfindungsgemäßen elektroly- die von einem nicht dargestellten, drehzahlveränder-to carry out the electrolyte according to the invention, the speed of a not shown, variable speed

tischen Materialabtragung an Werkstücken im tech- liehen Motor angetrieben wird. Gegebenenfalls kanntable material removal on workpieces in the technical borrowed motor is driven. If necessary, can

nischen Maßstab verwendbar. Wie F i g. 7 zeigt, das Werkzeug auch ortsfest angeordnet sein und dasniche scale usable. Like F i g. 7 shows that the tool can also be arranged in a stationary manner and that

kann das in F i g. 1 genauer dargestellte Werkzeug 18 5 Werkstück entsprechend bewegt werden. Die An-can that in FIG. 1 shown in more detail tool 18 5 workpiece are moved accordingly. The arrival

in einem Werkzeughalter 32 eingesetzt werden, der Ordnung, in der Werkzeug und Werkstück einanderare used in a tool holder 32, the order in which the tool and workpiece correspond to each other

mit einem Elektrolyten versorgt wird, welcher nach genähert werden, beeinflußt das erfindungsgemäßeis supplied with an electrolyte, which after being approached, affects the inventive

Berührung mit der Kathode 22 durch das Werkzeug Verfahren nicht.Contact with the cathode 22 by the tooling method does not.

an das Werkstück geführt wird. Zuni Erzeugen des Um zu vermeiden, daß durch die Größe der Kathode gewünschten Drucks kann der Elektrolyt aus einem io die kleinstmöglichen Abmessungen des auszubildenden Elektrolytbehälter 34 mittels der Pumpe 36 dem Loches oder Hohlraums nach unten begrenzt werden, Werkzeughalter 32 zugeführt werden. Die Kathode 22 ist zweckmäßig die Kathode 22, wie F i g. 1 zeigt, des Werkzeuges 18 ist an eine Hochspannungsquelle 38 in einem gewissen Abstand vom Werkstück 20 angeangeschlossen, beispielsweise einen Gleichrichter mit ordnet. Auf diese Weise kann die Düse 26 des Werkeinem Ausgang von 300 bis 750 V bei 4 A. Wie aus 15 zeuges sehr klein ausgebildet werden. Der Abstand den Ausführungsbeispielen hervorgeht, kann man zwischen der Kathode 22 und dem Werkstück 20 jedoch auch üblicherweise verfügbaren Wechselstrom wird möglichst klein gehalten, damit der elektrische verwenden, da insbesondere dann die Anlagekosten Widerstand des Elektrolyten zwischen Kathode und geringer sind. Das Werkstück 20, in das Löcher Anode niedrig ist. Der Abstand zwischen Kathode gebohrt werden sollen, beispielsweise ein Rohr oder 20 und Werkstück hängt davon ab, wie lang die Düse 26 eine Platte, wird im vorliegenden Falle von dem für die nötige Bohrtiefe sein muß. Wenn der Elektrolyt Werkstückhalter 40 getragen und ist als Anode die in dem Werkzeug angeordnete Kathode um- oder geschaltet. Der Werkstückhalter 40 ist auf einem in durchströmt, wird er elektrisch aufgeladen. Bei einer drei Dimensionen verschiebbaren Einstelltisch 41 mon- bevorzugten, in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform tiert, so daß das Werkstück 20 nach Wunsch einge- 25 ist als Kathode ein elektrisch leitendes Rohr 22, stellt bzw. ausgerichtet werden kann. Um das Bedie- beispielsweise aus einer als Legierung Hastelloy C nungspersonal dieser Vorrichtung vor direktem Kon- bezeichneten Nickellegierung, vorgesehen und in einem takt mit dem Elektrolyten zu schützen, ist es zweck- elektrisch nichtleitenden Rohr 24, beispielsweise aus mäßig, die Vorrichtung mit einer diese umschließenden Glas, angeordnet.is guided to the workpiece. Zuni generate the order to avoid being affected by the size of the cathode desired pressure, the electrolyte can be formed from an io the smallest possible dimensions of the Electrolyte container 34 are limited to the bottom of the hole or cavity by means of the pump 36, Tool holder 32 are supplied. The cathode 22 is expediently the cathode 22, as shown in FIG. 1 shows of the tool 18 is connected to a high voltage source 38 at a certain distance from the workpiece 20, for example a rectifier with assigns. In this way the nozzle 26 of the plant can be used in a Output from 300 to 750 V at 4 A. As from 15 tools are made very small. The distance As can be seen from the exemplary embodiments, one can between the cathode 22 and the workpiece 20 However, also commonly available alternating current is kept as small as possible, so that the electrical use, since in particular then the system costs resistance of the electrolyte between the cathode and are lower. The workpiece 20 in which holes anode is low. The distance between cathode to be drilled, for example a pipe or 20 and workpiece depends on how long the nozzle 26 a plate, in the case at hand, will be of the type required for the necessary drilling depth. When the electrolyte Workpiece holder 40 is carried and, as an anode, is around or around the cathode arranged in the tool switched. The workpiece holder 40 has a flow through it and is electrically charged. At a three dimensions adjustable adjusting table 41 assembled preferred, in F i g. 1 illustrated embodiment so that the workpiece 20 is placed as desired, an electrically conductive tube 22 as the cathode, represents or can be aligned. In order to operate, for example, from a Hastelloy C alloy Maintenance personnel of this device in front of direct con-designated nickel alloy, provided and in one To protect tact with the electrolyte, it is expedient- electrically non-conductive tube 24, for example made of moderately, the device is arranged with a glass surrounding it.

Abdeckung 42 zu umgeben, aus welcher der verbrauchte 30 Es wurde im einzelnen gefunden, daß die erfindungs-Cover 42 to surround from which the spent 30 It was found in detail that the invention

Elektrolyt durch einen Ablauf 44 abfließt. gemäß angestrebten Bedingungen mit einer Strom-Electrolyte flows off through an outlet 44. according to the desired conditions with a current

Eine stromempfindliche Meßeinrichtung 50, bei- stärke von bis zu etwa 4 A pro Düse erzielt werdenA current-sensitive measuring device 50 with a strength of up to about 4 A per nozzle can be achieved

spielsweise ein Amperemeter, ist zwischen die Kathode können, obwohl sogar auch mit bis zu 10 A pro Düsefor example an ammeter, is between the cathode, although even with up to 10 A per nozzle

22 und das Werkstück 20 zur Messung der Stromstärke gearbeitet wurde. Je nach dem Durchmesser und der22 and the workpiece 20 was worked to measure the current intensity. Depending on the diameter and the

oder der Geschwindigkeit der Stromstärkeänderung 35 Länge der Elektrolytsäule zwischen Werkstück undor the speed of the change in current intensity 35 length of the electrolyte column between workpiece and

geschaltet. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Kathode wird vorzugsweise mit einer Stromstärke vonswitched. In this way the distance between cathode is preferably with a current strength of

der Kathode 22 und dem Werkstück 20 ermittelt und weniger als etwa 2 A pro Düse gearbeitet,the cathode 22 and the workpiece 20 detected and worked less than about 2 A per nozzle,

die durch den Elektrolyten übertragene Leistung auf Zur näheren Erläuterung der Erfindung werdenthe power transmitted by the electrolyte to be used for a more detailed explanation of the invention

dem gewünschten Wert gehalten werden. Die Anzeige nachstehend einige Ausführungsbeispiele ausführlichbe held at the desired value. The display below some embodiments in detail

der stromempfindlichen Meßeinrichtung 50 kann von 4° beschrieben.the current-sensitive measuring device 50 can be described by 4 °.

einer Bedienungsperson abgelesen und dementspre- Die nachstehende Tabelle I gibt die Daten vonThe following Table I gives the data for

chend die Vorschubgeschwindigkeit von Hand einge- Versuchen wieder, die innerhalb des erfindungs-accordingly, the feed rate manually tried again, within the scope of the invention

stellt werden. Der Meßwert kann aber auch auf eine gemäßen Abtragungsbereichs durchgeführt wurdenwill be presented. The measured value can, however, also have been carried out on a suitable removal area

Programmsteuereinrichtung 52 gegeben werden, durch mit einem auf Zimmertemperatur befindlichen Elek-Program control device 52 are given by using a room temperature electrical

die in Abhängigkeit von den Veränderungen der 45 trolyten aus 3n-Salzsäure und einer Düse von einemdepending on the changes in the 45 trolytes from 3N hydrochloric acid and a nozzle of one

Stromstärke ein vorbestimmtes Programm eingestellt Innendurchmesser von 0,18 mm, die im Abstand vonAmperage set a predetermined program inner diameter of 0.18 mm, spaced apart by

wird. Die Programmsteuereinrichtung 52 besteht aus 0,51 mm vor dem aus vorbestimmtem Werkstoffwill. The program controller 52 is made of 0.51 mm in front of the predetermined material

an sich bekannten, handelsüblichen Zeitsteuerungs- bestehenden Werkstück angeordnet war. Die erzieltenknown, commercially available time control existing workpiece was arranged. The achieved

und Schalteinrichtungen und verändert die Geschwin- Ergebnisse bestätigen den überraschenden Effekt.and switching devices and changed the speed results confirm the surprising effect.

Tabelle ITable I.

Beispiel GleichExample same Stromelectricity Zeittime Werkstoffmaterial TatsächlicheActual ElektrochemischesElectrochemical ηη spannungvoltage stärkestrength Materialmaterial Äquivalentequivalent to abnahmeacceptance (V)(V) (mA)(mA) (sek.)(sec.) (mg)(mg) (mg)(mg)

11 350350 5757 6060 NiNi 1,81.8 3,5 · 10-^B 3.5 x 10- ^B 1,11.1 22 300300 4747 6060 NiNi 1,91.9 2,9 · 10-⁶ 2.9 x 10- ⁶ 0,90.9 33 450450 135135 228228 Ni-Legie-Ni alloy 5,95.9 3,2 · 10-*3.2 · 10- * 3,23.2 rung*)tion *)

♦) Legierung IN 100, Zusammensetzung in Nenngewichtsprozent: 0,18 C, 9,5 Cr, 4,25 Ti, 5,50 Al, 0,06 Zr, 15 Co, 3,0 Mo, 0,9 V, 0,02 B, Rest Ni.♦) Alloy IN 100, composition in percent by weight: 0.18 C, 9.5 Cr, 4.25 Ti, 5.50 Al, 0.06 Zr, 15 Co, 3.0 Mo, 0.9 V, 0.02 B, balance Ni.

In der letzten Spalte der Tabelle I ist die Material- 65 treffen Reaktionen mit jeweils zwei Elektronenmenge, die theoretisch auf Grund des elektroche- übergängen und das Beispiel 3 eine Reaktion, mit mischen Äquivalents abgetragen würde, mit η in jeweils drei Elektronenübergängen. Beim Beispiel 1 Milligramm bezeichnet. Die Beispiele. 1. und 2 be- . setzt sich die Zeit von 60 Sekunden, aus vier Ent-The last column of Table I shows the material reactions with two amounts of electrons each, which theoretically due to the electrochemical transitions and Example 3 would be a reaction with mixing equivalents, with η in three electron transitions each. In the example 1 milligram is indicated. The examples. 1st and 2nd loading. the time of 60 seconds is made up of four

ίοίο

ladungsstößen an verschiedenen Stellen von je 15 Sekunden Dauer zusammen. Die chemische Ätzwirkung von 3n-SaIzsäure auf Reinnickel oder die vorgenannte Nickel-Superlegierung ist während der angegebenen Zeiten vernachlässigbar klein.bursts of charges at different points, each lasting 15 seconds. The chemical corrosive effect from 3n hydrochloric acid to pure nickel or the aforementioned nickel superalloy is during the specified Times negligibly small.

Wie aus den drei in Tabelle I wiedergegebenen Beispielen hervorgeht, ist der tatsächliche Gewichtsverlust um einen überraschend hohen Betrag größer als auf Grund des elektrochemischen Äquivalents und des chemischen Angriffs des Elektrolyten auf das aus Nickel oder der Nickellegierung bestehende Werkstückmaterial zu erwarten gewesen wäre. Alle in der Tabelle I angegebenen Versuche wurden mit Gleichstrom durchgeführt, wobei sich der Elektrolyt zwischen den Elektroden in einem Zustand im Bereich der Glimmentladungsschwelle oder oberhalb dieser befand.As can be seen from the three examples given in Table I, the actual weight loss is by a surprisingly high amount greater than due to the electrochemical equivalent and the chemical attack of the electrolyte on the workpiece material made of nickel or the nickel alloy would have been expected. All experiments given in Table I were carried out with direct current carried out, with the electrolyte between the electrodes in a state in the range of Glow discharge threshold or above it.

Beispiel 4Example 4

Bei einer weiteren Versuchsreihe befand sich der Elektrolyt zunächst in einem Zustand knapp unterhalb der Schwelle der Glimmentladung und dann in einem Zustand knapp oberhalb der Schwelle der Glimmentladung, hierzu wurde der Abstand zwischen Kathode und Werkstück entsprechend eingestellt. Das Werkstück bestand hierbei aus einer 1,6 mm starken Probe einer Nickel-Superlegierung, die auch als Nickelbasislegierung »Reni41« bezeichnet wird und in Nenngewichtsprozenten folgende Zusammensetzung hat: 19 Cr, 0,006 B, 11 Co, 9,75 Mo, 3,15 Ti,In a further series of tests, the electrolyte was initially in a state just below it the threshold of the glow discharge and then in a state just above the threshold of the glow discharge, for this purpose, the distance between the cathode and the workpiece was adjusted accordingly. The workpiece consisted of a 1.6 mm thick sample of a nickel superalloy, which also is referred to as the nickel-based alloy »Reni41« and has the following composition in nominal weight percent: 19 Cr, 0.006 B, 11 Co, 9.75 Mo, 3.15 Ti,

Tabelle IITable II

1,5 Al, max. 0,12 C, Rest Ni. Der Elektrolyt bestand aus 3 η-Schwefelsäure. Es wurde eine Gleichspannung von 350 V aufrechterhalten und kein Vorschub des Werkzeuges in Richtung auf das Werkstück angewandt. In den Fällen, in denen sich der Elektrolyt in einem Zustand knapp unterhalb der Schwelle der Glimmentladung, d. h. außerhalb des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Zustandsbereichs, befand, betrug die Zeit, in der das Werkstück infolge der Materialabtragung durchdrungen wurde, 130 Sekunden. In den Fällen, in denen jedoch durch entsprechende Einstellung des Arbeitsabstandes die Eingangsleistung auf einen solchen Wert eingestellt wurde, daß der Elektrolyt in einen Zustand oberhalb der Glimmentladungsschwelle versetzt wurde, konnte ein Durchbruch durch die Proben innerhalb von 90 Sekunden erzielt werden. Man erkennt also, daß bei derselben oder einer geringeren Eingangs-Gesamtenergiemenge bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine stärkere Auflösung erzielt wird als bei der normalen Elektrolyse mit einem Strom aus kathodisch geladenen Elektrolyten. 1.5 Al, max. 0.12 C, remainder Ni. The electrolyte consisted of 3η-sulfuric acid. It became a DC voltage of 350 V is maintained and no feed of the tool is applied towards the workpiece. In those cases where the electrolyte is in a state just below the glow discharge threshold, d. H. outside the state range on which the method according to the invention is based, the time in which the workpiece was penetrated as a result of the material removal was 130 seconds. In those cases in which, however, the input power is reduced by setting the working distance accordingly was set to such a value that the electrolyte in a state above the glow discharge threshold the samples could breakthrough within 90 seconds be achieved. It can therefore be seen that with the same or a lower total input energy amount with the method according to the invention a higher resolution is achieved than with normal electrolysis with a current of cathodically charged electrolytes.

Im Rahmen der Entwicklung, Auswertung und Erprobung der Erfindung wurden in verschiedenen Werkstoffen mehr als 2400 Löcher kleinen Durchmessers erzeugt In der nachstehenden Tabelle II sind eine Reihe der hierbei angewandten Bedingungen wiedergegeben, wobei die Angaben für jedes Beispiel eine Zusammenfassung von Werten aus mehreren Einzelversuchen darstellen.As part of the development, evaluation and testing of the invention were in various Materials produced more than 2400 small diameter holes in Table II below a number of the conditions applied here are reproduced, with the information for each example represent a summary of values from several individual experiments.

Beispielexample Legie
rungLegie
tion Lochdurch
messerHole through
knife Lichte
Weite
der DüseLight
Expanse
the nozzle Düsen
längeNozzles
length Arbeits
abstandWorking
distance Gleich
spannungEqual
voltage VotschubVotschub Druckpressure Durch
schnittliche
VenveilzeitThrough
average
Residence time Max.
Strom
stärkeMax.
electricity
strength (mm)(mm) (mm)(mm) (mm)(mm) (mm)(mm) (V)(V) (mm/min)(mm / min) (atü)(atü) (sek.)(sec.) (A)(A) 55 AA. 0,51 bis 0,560.51 to 0.56 0,360.36 10,210.2 2,032.03 360 bis 400360 to 400 1,3 bis 1,51.3 to 1.5 4,74.7 77th 0,470.47 66th AA. 0,64 bis 0,710.64 to 0.71 0,140.14 10,210.2 2,032.03 540 bis 560540 to 560 1,3 bis 1,51.3 to 1.5 4,74.7 77th 0,570.57 77th BB. 0_:33 bis 0,480 _: 33 to 0.48 0,200.20 10,210.2 2,542.54 440440 3,6 bis 4,13.6 to 4.1 4,24.2 66th 0,240.24 88th BB. 1,40 bis 1,651.40 to 1.65 0,760.76 (a)(a) (a)(a) 375 bis 525375 to 525 2,12.1 3535 1,81.8 99 BB. 0,79 bis 0,890.79 to 0.89 0,510.51 10,210.2 3,563.56 600600 3,13.1 3,53.5 1010 1,21.2 1010 CC. 0,15 bis 0,200.15 to 0.20 0,100.10 10,210.2 0,760.76 440440 2,52.5 6,36.3 —- 0,070.07

(a) Zusatzteil — kein Vorschub.(a) Additional part - no feed.

Die in der vorstehenden Tabelle II genannte Legierung A, auch als Legierung »IN 102« bezeichnet, hat in Nenngewichtsprozenten folgende Zusammensetzung: Max. 0,1 C, 15 Cr, 3 Nb, 3 Mo, 3 W, 7 Fe, 0,5Al, 0,6Ti, 0,006 B, Rest Ni und unbedeutende Verunreinigungen. Die Legierung B, auch als Legierung »U 700« bezeichnet, hat in Nenngewichtsprozenten folgende Zusammensetzung: 15 Cr, 3,25 Ti, 0,025 B, 4,25 Al, 17 Co, 5 Mo, max. 0,015 C, Rest Nickel und unbedeutende Verunreinigungen. Die Legierung C, auch als »Hastelloy C« bezeichnet, hat in Nenngewichtsprozenten folgende Zusammensetzung: 15,5 Cr, 16 Mo, 3,75 W, 5,5 Fe, mäx, 0,03 C, Rest im wesentlichen Nickel und unbedeutende Verunreinigungen. Als Elektrolyt wurde für die Legierungen A und B Schwefelsäure in wäßriger Lösung mit einer Konzentration von etwa 172 g/l und für die Legierung C Salzsäure in iyäßriger Lösung mit einer Konzentration von 148 g/l verwendet. In der Tabelle II ist der in F i g. 1 dargestellte Abstand zwischen Werkstück 20 und Mundstück 28 einer Glasdüse 26 als Arbeitsabstand bezeichnet.Alloy A mentioned in Table II above, also referred to as alloy »IN 102«, has the following composition in nominal weight percent: max. 0.1 C, 15 Cr, 3 Nb, 3 Mo, 3 W, 7 Fe, 0.5Al, 0.6Ti, 0.006 B, balance Ni and insignificant Impurities. Alloy B, also known as alloy »U 700«, has a nominal weight percentage following composition: 15 Cr, 3.25 Ti, 0.025 B, 4.25 Al, 17 Co, 5 Mo, max. 0.015 C, remainder nickel and insignificant impurities. Alloy C, also referred to as "Hastelloy C", has a nominal weight percentage the following composition: 15.5 Cr, 16 Mo, 3.75 W, 5.5 Fe, max, 0.03 C, the remainder essentially Nickel and insignificant impurities. The electrolyte used for alloys A and B Sulfuric acid in aqueous solution with a concentration of about 172 g / l and for alloy C. Hydrochloric acid in aqueous solution with a concentration of 148 g / l used. In Table II, the in F i g. 1 shown distance between workpiece 20 and mouthpiece 28 of a glass nozzle 26 as a working distance designated.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man auch ohne Vorschub der Düse arbeiten, wie sich insbesondere aus dem Beispiel 8 ersehen läßt. Bei diesem Beispiel waren die Löcher relativ groß, und zwar hatten sie einen Durchmesser von 1,65 mm.In the method according to the invention, one can also work without advancing the nozzle, as is the case can be seen in particular from Example 8. In this example the holes were relatively large, and although they had a diameter of 1.65 mm.

Mikrophotographische Untersuchungen der durchMicrophotographic examinations of the by

das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Löcher haben gezeigt, daß dieses Verfahren praktisch keine metallurgischen Wirkungen hat und an der WandungThe holes produced by the method of the invention have shown that this method is practically nonexistent has metallurgical effects and on the wall

So des Hohlraums praktisch kein geschmolzenes und wiedererstarrtes Material vorhanden ist, wie bei Verfahren mittels elektrischer Entladung (Elektroerosion). So the cavity practically no melted and resolidified material is present, as in processes using electrical discharge (electroerosion).

«5 Beispiel 11«5 Example 11

Bei diesem Beispiel wurde eine Vorrichtung der in Fig. 7 dargestellten Art ..verwendet. Das WerkstückIn this example an apparatus of the type shown in FIG. 7 was used. The workpiece

bestand aus einem Material, das in Gewichtsprozenten im wesentlichen folgende Bestandteile hatte: 0,18 C, 9,5 Cr, 4,25 Ti, 5,50 Al, 0,06 Zr, 15 Co, 3 Mo, 0,9 V, 0,02 B, Rest Nickel und unbedeutende Verunreinigungen. Dieses Material wird auch als Nickellegierung »IN 100« bezeichnet.consisted of a material which, in percentage by weight, essentially had the following components: 0.18 C, 9.5 Cr, 4.25 Ti, 5.50 Al, 0.06 Zr, 15 Co, 3 Mo, 0.9 V, 0.02 B, remainder nickel and insignificant impurities. This material is also called a nickel alloy Marked "IN 100".

Es ist sehr schwierig, in diesem Material mit üblichen Mitteln oder mit anderen elektrolytischen Materialabtragungsverfahren kleine Löcher zu erzeugen. Als Elektrolyt wurde Salzsäure mit einer Konzentration von 14 Gewichtsprozent verwendet. Ferner wurde eine Glasdüse der in Fig. 1 gezeigten Art verwendet, die einen Innendurchmesser von 1,3 mm und eine Länge von 10,2 mm hatte. Auf diese Weise wurden die Bedingungen hinsichtlich der Vorschubgeschwindigkeit, Spannung, Stromstärke und der Strömungsmenge des Elektrolyten bestimmt, bei denen im Bereich der Schwelle der Glimmentladung gearbeitet werden konnte.It is very difficult to work in this material by conventional means or by other electrolytic Material removal process to produce small holes. Hydrochloric acid was used as the electrolyte with a Concentration of 14 weight percent used. Further, a glass nozzle became that shown in FIG Art used, which had an inner diameter of 1.3 mm and a length of 10.2 mm. To this Way were the conditions in terms of feed rate, voltage, and amperage the flow rate of the electrolyte is determined at those in the range of the threshold of the glow discharge could be worked.

In diesem Falle wurde mit einer Stromstärke von 200 mA, einer Gleichspannung von 450 V, einem Elektrolytdruck von 6,3 kg/cm^a und einem Düsenvorschub von 3,8 mm pro Minute gearbeitet.In this case, a current of 200 mA, a direct voltage of 450 V, an electrolyte ^{pressure of 6.3 kg / cm a} and a nozzle feed rate of 3.8 mm per minute were used.

Die gemäß F i g. 1 gegenüber dem Werkstück angeordnete Düse wurde mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 10,2 mm pro Minute dem Werkstück genähert. In dem Augenblick, in dem das Amperemeter 50 eine Stromstärke von 0,185 mA anzeigte, wurde die Vorschubgeschwindigkeit der Düse auf 4,1 mm pro Minute herabgesetzt, und es begann die elektrolytische Materialabtragung gemäß Fig. 2 und 3 im Bereich der Glimmentladungsschwelle. Die Materialabtragung wurde bis zum Durchbruch (F i g. 4) fortgesetzt. Wie vorstehend beschrieben, zeigt an diesem Punkt das Amperemeter eine Abnahme der Stromstärke an und zwar im vorliegenden Falle auf 5OmA, so daß die Programmsteuereinrichtung 52 die Vorschubeinrichtung 54 ausschaltete. Unter weiterer Leistungszufuhr wurde die elektrolytische Materialabtragung noch 4 Sekunden fortgesetzt, bis der Hohlraum das Werkstück vollständig durchsetzte, wie es in F i g. 5 gezeigt ist. Diese Zeit ergab sich bis zur Entfernung des in F i g. 4 gezeigten, einwärts vorstehenden Randes 30. Der elektrische Strom und die Strömung des Elektrolyten wurden dann abgestellt, und der Vorschub wurde umgesteuert (F i g. 6), so daß die Düse aus dem Werkstück herausgezogen wurde.According to FIG. 1 nozzle arranged opposite the workpiece was set at a feed rate approached the workpiece at a rate of 10.2 mm per minute. The moment that Ammeter 50 indicated a current of 0.185 mA, the feed rate was the The nozzle was lowered to 4.1 mm per minute and the electrolytic stock removal began according to 2 and 3 in the region of the glow discharge threshold. The material removal was up to Breakthrough (Fig. 4) continued. As described above, at this point the ammeter is pointing a decrease in the current intensity, in the present case to 50 mA, so that the program control device 52 switched off the feed device 54. With further power input, the Electrolytic material removal continued for another 4 seconds until the cavity completely covers the workpiece enforced, as shown in FIG. 5 is shown. This time resulted up to the removal of the in F i g. 4th inwardly protruding edge 30 shown. The electrical current and flow of the electrolyte were then turned off, and the feed was reversed (Fig. 6), so that the nozzle from the Workpiece has been pulled out.

Beispiel 12Example 12

Wie vorstehend erwähnt wurde, kann man an StelleAs mentioned above, you can in place

von Gleichstrom auch üblicherweise verfügbaren Wechselstrom verwenden, wenn sich der Elektrolyt erfindungsgemäß in einem Zustand mindestens im Bereich der Glimmentladungsschwelle befindet.of direct current also commonly use available alternating current when the electrolyte according to the invention is in a state at least in the region of the glow discharge threshold.

Infolgedessen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne Gleichrichter verwendet bzw. kann dieser durch ein billigeres Gerät, beispielsweise einenAs a result, the device according to the invention can be used without a rectifier this by a cheaper device, for example one

ίο die Spannung erhöhenden Transformator ersetzt werden.ίο the voltage increasing transformer replaced will.

In einem Beispiel wurde ein 2,5 mm starkes Blech aus der vorstehend beschriebenen Nickellegierung U 700 mit Wechsel- und mit Gleichstrom bei 500 V und einem Vorschub von 2,0 mm pro Minute erfindungsgemäß bearbeitet. Es wurde eine Düse mit einem Innendurchmesser von 0,43 mm und 10,2 mm Länge und als Elektrolyt eine 10°/oige Schwefelsäure verwendet. Das Anodenmaterial war Hastelloy C mit folgender Zusammensetzung in Nenngewichtsprozenten: 15,5Cr, 16Mo, 3,75 W, 5,5 Fo, Rest Nickel und unbedeutende Verunreinigungen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde bei diesem Material praktisch dieselbe Geschwindigkeit der Materialabnahme erzielt wie bei der Legierung U 700. Sowohl bei Wechselstrom als auch bei Gleichstrom betrug die Stromstärke etwa 250 bis 300 mA und die Eindringzeit war etwa gleich, doch wurde bei Gleichstrom ein Loch mit einem Durchmesser von 1,02 mm und bei Wechselstrom ein Loch mit einem Durchmesser von 0,66 mm erzielt. Während derselben Eindringzeit wurde bei Wechselstrom nur etwa die Hälfte des Materialvolumens abgenommen. Diese geringere Materialabnahme kann man durch Veränderung anderer Parameter, beispielsweise der Vorschubgeschwindigkeit, so kompensieren, daß der gleiche Hohlraum erhalten wird. Bei Wechselstrombetrieb betrug der Gewichtsverlust der Kathode weniger als 0,1 g, was zu den bei normalem Elektrolysebetrieb mit Wechselstrom zu erwartenden Ergebnissen im Widerspruch steht.In one example, a 2.5 mm thick sheet was made from the nickel alloy described above U 700 with alternating and direct current at 500 V and a feed rate of 2.0 mm per minute according to the invention processed. It became a nozzle with an inner diameter of 0.43 mm and 10.2 mm Length and as an electrolyte a 10% sulfuric acid used. The anode material was Hastelloy C with the following composition in nominal weight percent: 15.5Cr, 16Mo, 3.75 W, 5.5 Fo, balance nickel and insignificant impurities. at the method according to the invention was practically the same speed with this material Material decrease achieved as with alloy U 700. Both with alternating current and with direct current the current was about 250 to 300 mA and the penetration time was about the same, but was with direct current a hole with a diameter of 1.02 mm and, in the case of alternating current, a hole with a diameter of 0.66 mm achieved. During the same penetration time with alternating current only about Half of the material volume removed. You can change this lower material consumption other parameters, such as the feed rate, so compensate that the same Cavity is obtained. When powered by AC power, the cathode weight loss was less than 0.1 g, which leads to the results to be expected in normal electrolysis operation with alternating current There is a contradiction.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene Werkstücke aus Materialien verwendet werden, die leitfähig gemacht werden können. Die Tabelle III gibt derartige Materialien und die Bedingungen, die in mindestens einem Fall erfolgreich angewendet wurden, an.Various workpieces made of materials can be used in the method according to the invention that can be made conductive. Table III gives such materials and the conditions which have been successfully applied in at least one case.

Tabelle IIITable III Werkstück-Workpiece- Spannung*)Voltage*) StromstärkeAmperage VorschubFeed Elektrolytelectrolyte Durch-Through- LichtweiteLight range DüsenlängeNozzle length Beispielexample material 'material ' ArtArt schnitts drucksectional pressure der Düsethe nozzle (V)(V) (A)(A) (mm/min)(mm / min) (kg/cm*)(kg / cm *) (mm)(mm) (mm)(mm) Fe-Leg.Fe-Leg. 460460 0,130.13 2,82.8 AA. 4,24.2 0,130.13 10,210.2 1313th Ni-Leg.Ni-Leg. 300300 00 BB. 17,617.6 0,150.15 10,210.2 1414th Ag-Leg.Ag leg. 500500 0,40.4 2,52.5 AA. 0,380.38 10,210.2 1515th CarbidCarbide 480480 0,60.6 2,52.5 AA. 3,93.9 0,330.33 10,210.2 1616 ?r-ieg.? r-ieg. 480480 0i60i6 2,52.5 AA. 3,93.9 0,330.33 10,210.2 1717th Cu-Leg.Cu-Leg. 500500 0,20.2 2,52.5 BB. 3,53.5 0,200.20 10,210.2 1818th Co-Leg.Co-Leg. 540540 0,90.9 3,03.0 BB. 4,64.6 0,410.41 11,411.4 1919th

*) Beispiel 14 Wechselstrom, sonst Gleichstrom.*) Example 14 alternating current, otherwise direct current.

A = 14prozentige Salzsäure.A = 14 percent hydrochloric acid. B == lOprozentige Schwefelsäure.B == 10 percent sulfuric acid.

Die in der Tabelle IH angegebenen Werkstoffe hatten folgende Zusammensetzungen: Beispiel 13The materials given in Table IH had the following compositions: Example 13

— Rostfreier Stahl Nr. 304 (AISI); Beispiel 14 — Legierung Hastelloy X mit folgender Zusammensetzung in Nenngewichtsprozenten: 0,1 C, 22Cr, 1,5 Co, 9 Mo, 0,6 W, 18,5 Fe, Rest im wesentlichen Ni und unbedeutende Verunreinigungen; Beispiel 15- Stainless steel No. 304 (AISI); Example 14 - Hastelloy X alloy with the following composition in nominal weight percent: 0.1 C, 22Cr, 1.5 Co, 9 Mo, 0.6 W, 18.5 Fe, the remainder essentially Ni and insignificant impurities; Example 15

— Silberlegierung mit 90 Gewichtsprozent Ag und 10 Gewichtsprozent Cu; Beispiel 16 — Carboloy 883 (ein Hartmetall, das für Werkzeugschneiden verwendet wird); Beispiel 17 — Zircaloy (eine Legierung mit folgender Zusammensetzung in Nenngewichtsprozenten: 1,5 Sn, 0,12 Fe, 0,1 Cr, 0,05 Ni, Rest Zr; Beispiel 18- Silver alloy with 90 percent by weight Ag and 10 percent by weight Cu; Example 16 - Carboloy 883 (a carbide used for tool cutting will); Example 17 - Zircaloy (an alloy with the following composition in nominal weight percentages: 1.5 Sn, 0.12 Fe, 0.1 Cr, 0.05 Ni, remainder Zr; Example 18

— oxydfreies Kupfer; Beispiel 19 — Kobaltlegierung X-40 mit folgender Zusammensetzung in Nenngewichtsprozenten: 25 Cr, 10,5 Ni, 7,5 W, 0,5 C, Rest Kobalt und unbedeutende Verunreinigungen. Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil auf die Ausbildung von Löchern oder Nuten mit einer größten Abmessung von 1,27 mm oder weniger anwendbar und kann in der Praxis mit Materialabnahmegeschwindigkeiten bis zu 5 mm pro Minute und darüber angewandt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Löcher mit einem Durchmesser von nur 0,025 mm ausgebildet worden. In einem solchen Fall muß der Elektrolyt sorgfältig filtriert werden, damit er frei bleibt von Feststoffen, welche die Düsenöffnung verstopfen könnten, die noch kleiner als das zu erzeugende Loch, beispielsweise etwa 0,018 mm, sein muß.- oxide-free copper; Example 19 - Cobalt alloy X-40 with the following composition in nominal weight percent: 25 Cr, 10.5 Ni, 7.5 W, 0.5 C, balance cobalt and insignificant impurities. The invention is particularly advantageous on the Formation of holes or grooves with a largest dimension of 1.27 mm or less applicable and can in practice with material removal speeds of up to 5 mm per minute and more can be applied. According to the method according to the invention there are holes with a diameter of only 0.025 mm has been formed. In such a case, the electrolyte must be carefully filtered so that it can remains free of solids that could clog the nozzle opening, which is even smaller than that too generating hole, for example about 0.018 mm, must be.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

P "ehe· ^'e Erfindung betrifft ein Verfahren und eine P ' Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung vonThe invention relates to a method and a device for the electrolytic production of 1. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung Löchern oder Hohlräumen in einem elektrisch leitenvon Löchern oder Hohlräumen in einem elektrisch den Werkstück, wobei ein Werkzeug in Form einer leitenden Werkstück, wobei ein Werkzeug in Form 5 Düse aus dielektrischem Material gegenüber dem einer Düse aus dielektrischem Material gegenüber Werkstück im Abstand von diesem angeordnet wird dem Werkstück im Abstand von diesem angeordnet und ein flüssiger Elektrolyt durch die Düse strömt, wird und ein flüssiger Elektrolyt durch die Düse um einen auf das Werkstück gerichteten Strahl zu strömt, um einen auf das Werkstück gerichteten bilden, und der Strahl durch eine deich-oder Wechsel-Strahl zu bilden, und der Strahl durch eine deich- io spannung zwischen dem Werkstück und einer in den oder Wechselspannung zwischen dem Werkstück Elektrolytstrom oberhalb der Düse eingetauchten und einer in den Elektrolytstrom oberhalb der Elektrode elektrisch geladen wird.1. Process for the electrolytic production of holes or cavities in an electrically conductive material Holes or cavities in an electrically the workpiece, with a tool in the form of a conductive workpiece, with a tool in Form 5 nozzle made of dielectric material opposite the a nozzle made of dielectric material is arranged opposite the workpiece at a distance therefrom the workpiece is arranged at a distance from it and a liquid electrolyte flows through the nozzle, and a liquid electrolyte through the nozzle around a jet directed towards the workpiece flows to form a directed at the workpiece, and the beam through a dike or alternating beam to form, and the beam through a deich- io tension between the workpiece and one in the or alternating voltage between the workpiece electrolyte flow immersed above the nozzle and one is electrically charged in the electrolyte stream above the electrode. Düse eingetauchten Elektrode elektrisch geladen Die elektrolytische Bearbeitung von Werkstoffen,Electrically charged nozzle immersed electrode Electrolytic machining of materials wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch nur unter großen Schwierigkeitenis, characterized in that the mechanical only with great difficulty der Abstand zwischen Elektrode und Werkstück 15 bearbeitet werden können, ist bekannt,the distance between electrode and workpiece 15 can be machined is known und die Spannung so gewählt werden, daß im Insbesondere wird das elektrochemische Bearbei-and the voltage can be chosen so that in particular the electrochemical machining Elektrolytstrahl zwischen Elektrode und Werkstück tungsverfahren zur Ausbildung langer, schmalerElectrolyte jet between the electrode and the workpiece processing method for the formation of longer, narrower ones ein Zustand nicht unterhalb der Glimmentladungs- Löcher angewandt. Hierzu wird ein kathodischesa condition not applied beneath the glow discharge holes. A cathodic schwelle, jedoch ohne Funkenbildung aufrecht- Werkzeug in Form eines elektrisch leitfähigen Rohrsthreshold, but without sparking - tool in the form of an electrically conductive tube erhalten wird. 20 verwendet, dessen Außenfläche bis auf den Spitzen-is obtained. 20 used, the outer surface of which except for the tip 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bereich elektrisch nichtleitend ausgeführt ist. Durch zeichnet, daß die zwischen die Elektrode und das das Rohr wird ein Elektrolyt geführt. Das Rohr ist Werkstück angelegte Spannung wenigstens 300 V im allgemeinen innen elektrisch leitend, hat aber beträgt. vorzugsweise außen eine dielektrische Fläche, durch2. The method according to claim 1, characterized in that the area is electrically non-conductive. Through draws that an electrolyte is passed between the electrode and the tube. The pipe is Workpiece applied voltage at least 300 V generally electrically conductive inside, but has amounts to. preferably a dielectric surface on the outside 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 25 die ein elektrischer Stromfluß vom Rohr zu den zeichnet, daß die Spannung zwischen der Elektrode Seitenwandungen des in dem Werkstück ausgebildeten und dem Werkstück 300 bis 1200 V beträgt. Hohlraums verhindert wird. Da der Spalt zwischen der3. The method according to claim 2, characterized in that an electrical current flow from the pipe to the 25 records that the voltage between the electrode side walls of the formed in the workpiece and the workpiece is 300 to 1200V. Cavity is prevented. Since the gap between the 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch Kathode und dem Werkstück nur klein sein darf und gekennzeichnet, daß der Strom zwischen der eine gewisse elektrische Isolierung erforderlich ist, Elektrode und dem Werkstück bis zu 4 Ampere 30 wirft die Ausbildung von Löchern mit einem Durchbeträgt bei typischen Düsenöffnungsweiten von messer von 0,5 mm oder weniger mit derareinigen Zehntelmillimetern. tigen Elektroden zahlreiche technische Probleme4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the cathode and the workpiece may only be small and characterized in that the current between which a certain electrical insulation is required, Electrode and the workpiece up to 4 amps 30 throws the formation of holes with a penetration with typical nozzle opening widths of 0.5 mm or less Tenths of a millimeter. term electrodes pose numerous technical problems 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, auf.5. The method according to any one of claims 1 to 4, on. dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück und Bei einem anderen Verfahren zur elektrochemischencharacterized in that the workpiece and in another method for electrochemical das Werkzeug mit einer ersten Geschwindigkeit, 35 Materialabtragung von einem Werkstück wird einthe tool at a first speed, 35 material removal from a workpiece becomes a die größer als die Abtragsgeschwindigkeit ist, kathodisch geladener Elektrolytstrom auf die zuwhich is greater than the removal rate, cathodically charged electrolyte flow towards the gegeneinander bewegt werden, bis infolge der bearbeitende anodisch gepolte Werkstoffoberflächeare moved against each other until as a result of the processing anodically polarized material surface Abnahme der Entfernung zwischen Werkzeug gerichtet, so daß Material von dieser OberflächeDecrease in the distance between tool directed, so that material from this surface und Werkstück ein gewünschter Stromfluß erreicht abgetragen wird. Typische Ausführungsformen diesesand workpiece a desired current flow is achieved. Typical embodiments of this ist, und daß das Werkstück und das Werkzeug 40 bekannten Verfahrens sind in den USA.-Patent-is, and that the workpiece and the tool 40 are known method in the U.S. Patent dann mit einer zweiten Geschwindigkeit gegen- Schriften 27 41 594 und 27 67 137 beschrieben sowiethen at a second speed against writings 27 41 594 and 27 67 137 described as well einander bewegt werden, die der Abtragsgeschwin- in Electrochemical Technology, Bd. 1, Nr. 7 bis 8,are moved to each other, which the Abtragsgeschwin- in Electrochemical Technology, Vol. 1, No. 7 to 8, digkeit entspricht. S. 203 bis 211, erläutert worden. Bei bekanntenage corresponds. Pp. 203 to 211 have been explained. At acquaintances 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Verfahren wird das Werkstück-Material nur langsam nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit 45 abgetragen und zwar unter anderem deshalb, weil die einem hohlen Werkzeug (18), das eine Kammer Steuerung des Abstandes zwischen den Elektroden zur Aufnahme des Elektrolyten und einer Elektrode selbst bei hohen Spannungen nicht genau eingestellt sowie eine Düse (26) aufweist, durch die ein Strahl werden kann.6. Device for carrying out the method Method, the workpiece material is only slowly removed according to one of the preceding claims with 45, among other things because the a hollow tool (18) containing a chamber controlling the distance between the electrodes not precisely adjusted to accommodate the electrolyte and an electrode even at high voltages and a nozzle (26) through which a jet can be. des Elektrolyten auf das Werkstück (20) gerichtet Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein werden kann, und mit einer das Werkzeug (18) 50 Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen und und das Werkstück (20) zueinander bewegenden präzisen Ausbildung von Löchern mit kleinem DurchEinrichtung, gekennzeichnet durch eine Energie- messer oder von schmalen Hohlräumen in elektrisch quelle, die einen Strom von 50 mA bis 4 A bei leitenden Werkstoffen zu schaffen,
einer deich- oder Wechselspannung von 300 bis Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der 1200 V zwischen der Elektrode (22) und dem 55 eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch Werkstück (20) liefert. gelöst, daß der Abstand zwischen Elektrode undof the electrolyte directed at the workpiece (20) The invention is based on the object of being able to use a tool (18) 50 method and a device for the rapid and precise formation of small holes that move the workpiece (20) towards one another By device, characterized by an energy meter or by narrow cavities in an electrical source that create a current of 50 mA to 4 A in conductive materials,
a dike or alternating voltage of 300 to This task is achieved according to the invention with a method of 1200 V between the electrode (22) and the type mentioned at the outset, thereby delivering the workpiece (20) according to the invention. solved that the distance between electrode and 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeich- Werkstück und die Spannung so gewählt werden, net in an sich bekannter Weise durch eine Meß- daß im Elektrolytstrahl zwischen Elektrode und einrichtung (50) für den zwischen der Elektrode Werkstück ein Zustand nicht unterhalb der Glimm-(22) und dem Werkstück (20) fließenden Strom, eine 60 entladungsschwelle, jedoch ohne Funkenbildung aufauf die Größe des von der Meßeinrichtung (50) rechterhalten wird.7. The device according to claim 6, marked workpiece and the voltage are selected so net in a manner known per se by a measuring that in the electrolyte beam between the electrode and device (50) for the between the electrode workpiece a state not below the glow (22) and the workpiece (20) flowing current, a 60 discharge threshold, but without sparking the size of the measuring device (50) is maintained on the right. gemessenen Stroms ansprechende Steuereinrich- Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 7measured current responsive control device. The invention is illustrated with reference to FIGS. 1 to 7 tung (52) und eine von der Steuereinrichtung näher erläutert. Es zeigtdevice (52) and one of the control device explained in more detail. It shows gesteuerte Vorschubeinrichtung (54), um das Werk- F i g. 1 einen Teilschnitt eines Werkzeuges zucontrolled feed device (54) to the work F i g. 1 shows a partial section of a tool zeug (18) und das Werkstück (20) mit einer ge- 65 Beginn der materialabtragenden Bearbeitung destool (18) and the workpiece (20) with a beginning of the material-removing machining of the steuerten Vorschubgeschwindigkeit zueinander zu Werkstückes.controlled feed rate to each other to the workpiece. bewegen. F i g. 2 bis 6 Teilschnitte durch eine aus dem Werkzeug und dem Werkstück bestehende Anordnungmove. F i g. 2 to 6 partial cuts through an arrangement consisting of the tool and the workpiece