EP3395482A2 - Method for the preparation of particles by means of spark erosion and erosion device for same - Google Patents
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- EP3395482A2 EP3395482A2 EP18000382.4A EP18000382A EP3395482A2 EP 3395482 A2 EP3395482 A2 EP 3395482A2 EP 18000382 A EP18000382 A EP 18000382A EP 3395482 A2 EP3395482 A2 EP 3395482A2
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- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
Definitions
- EDM Electrical discharge machining
- the respective electrode materials are thereby melted and removed in regions as a result of the electric sparks generated by the electrical discharge processes between the electrodes, wherein the ablated materials are in fine particulate form and usually have a particle diameter between about 1 micron and about 100 microns.
- the spark erosion is primarily, for example in the form of a countersinking, drilling or wire erosion, used for the removal of material from workpieces in areas to these To impart relatively complex geometries, which can not or only with difficulty be produced by means of mechanical machining methods.
- the workpiece then serves as one of the electrodes, ie it is connected to the electric pulse generator, which generates the electrical voltage pulses between the workpiece and the working electrode, which may be made of graphite, copper or the like, for example.
- the working electrode which may be made of graphite, copper or the like, for example.
- a liquid dielectric which may be formed for example by deionized water, oil or the like.
- Planetärerodieren is known in which the electrode is moved in relation to the workpiece to be machined perpendicular to the Einsenk- or main feed direction to give the workpiece in particular relatively complex shapes, such as threads, undercuts, sharp corners or curves with predefined radii and the like.
- the achievable in the EDM erosion and the size distribution of the removed particles as a measure of the achievable by the material tolerances depends on different, in turn dependent on the electrode materials process parameters, such as in particular the pulse duration of the electrical voltage generated by the pulse generator, the polarity of the electrical Voltage and the electrical current of the Erodierstromes due to the spark discharges.
- the electrode materials process parameters such as in particular the pulse duration of the electrical voltage generated by the pulse generator, the polarity of the electrical Voltage and the electrical current of the Erodierstromes due to the spark discharges.
- higher electrical erosion currents and longer electrical voltage pulses lead to larger ablated particles and vice versa, while further by reversing the polarity different Abtragsraten at the cathode or at the anode can be obtained (see, eg AM Matz, D. Kammerer, N. Jost & K.
- Fig. 4 is in this context, for example, the dependence of the removal rates of a cathode of copper (Cu) and an anode of iron (Fe) of the discharge at an erosion current of 10 A according to the above article by DiBitonto et al. it is shown in the Fig. 4 it can be seen that the mass of the particles removed at a respective electrode increases with increasing electrical pulse duration ("discharge time") up to a maximum material- and poling-specific maximum value (here: about 3 ⁇ s in the case of copper and about 30 ⁇ s in the case of iron) increases and then decreases again.
- discharge time electrical pulse duration
- the invention has the object, a method and a erosion device for the production of particles by means of EDM of the type mentioned in a simple and cost-effective manner to further develop that the generation of a wider range of particles is possible.
- the embodiment according to the invention consequently provides for the use of one or more third electrodes in relation to both the material of the first electrode and the different material of the second electrode different electrode materials, so that the generation of particles of at least three different materials is possible which can be used for example for the production of alloys with different proportions of the electrode materials.
- the control of the proportions of the respective particles whose particle diameter may otherwise be usually between about 1 .mu.m and about 100 .mu.m, as is known from conventional spark erosion, thereby by displacement of the first electrode (s) with respect to the second and third (n) electrode (s) controlled, said displacement, as explained in more detail below, both in a direction towards each other or away from each other and in a direction perpendicular to each other over, ie can be parallel to the at least one first electrode facing surfaces of the second and third electrode (s).
- metal or metal material used is not necessarily directed to an element of the periodic table of the group of metals, but also includes metal alloys and metal oxides and other, at least one metal-containing metal compounds.
- the at least one second electrode and the at least one third electrode are electrically conductively connected to an electrode array and the pulsed electrical voltage between the at least one first electrode and the electrode array of the at least one second And the at least one third electrode is applied, wherein the proportion of the particles of the material of the at least one first electrode, the at least one second electrode and the at least one third electrode by displacing the at least one first electrode substantially parallel to the at least a first electrode facing surface of the electrode array is controlled from the at least one second electrode and the at least one third electrode.
- the first electrode is thus moved in this case, not only on the second and third electrode - and optionally further electrodes made of other materials - formed electrode array to and from this away to generate the electrical spark discharges, but is the first electrode above Further, in a direction perpendicular thereto along the surface of the electrode array moves to through the electrode material (s) of the respective surface portion of the electrode array, which is opposite to the first electrode and in which consequently the spark discharges take place, the desired proportion of the respective particles produce.
- a respective second or third (or further) electrode can be controlled in this way in accordance with the desired proportion of particles from the respective electrode material.
- a plurality of third electrodes such as a fourth, fifth etc. electrode made of different electrode materials, can also be integrated into the electrode array, the third, fourth, etc. electrodes forming the electrode array advantageously adjoining one another at one point.
- the at least one second electrode and the at least one third electrode are electrically conductively connected to an electrode array and the electrical pulse generator is connected on the one hand to the at least one first electrode, on the other hand to the electrode array of the at least one the second electrode and the at least one third electrode is connectable, wherein the displacement means for moving the at least one first electrode substantially parallel to the at least one first electrode facing surface of the electrode array of the at least one second electrode and the at least one third electrode is formed.
- the electrode array can also comprise further third electrodes, such as fourth, fifth etc. electrodes of further electrode materials, the third, fourth, etc. electrodes preferably being adjacent to one another at one point.
- the at least one second electrode and the at least one third electrode are each assigned a first electrode and on the one hand one of the first electrodes and the at least one second electrode, on the other hand a further of the first electrodes and the at least a third electrode can each be connected to a separate electrical pulse generator, wherein the displacement device is designed to move the first electrodes together to the respective, at least one second and at least one third electrode associated therewith and to generate electrical spark discharges, and wherein each pulse generator is further independently controllable with respect to the pulse duration and / or the polarity of the electrical voltage and / or the current intensity of the eroding current.
- the at least one second electrode and the at least one third electrode are rigidly connected to one another but are electrically insulated from one another.
- At least one of the first, second and third electrodes is assigned a vibration generating device which is controllable with regard to the frequency and / or the amplitude of the oscillation generated, wherein the oscillation generating device in particular has at least one sonotrode for generating vibrations in the ultrasonic range.
- the at least one first electrode for generating spark discharges is expediently not brought into contact with the at least one second and with the at least one third electrode, but always held in a suitable distance for generating the spark discharges, in order for the displacement of the electrodes according to the invention relative to each other to ensure and not at most difficult to reproduce contact discharges.
- a corresponding erosion device preferably also has a separating device for obtaining the particles produced on the occasion of the spark discharges both between the at least one first electrode and the at least one second electrode and between the at least one first electrode and the at least one third electrode introduced fluid dielectric to provide for easy separation of the resulting particles from the dielectric.
- the in the Fig. 1 schematically represented Erodiervoriques according to a first embodiment comprises on the one hand a first, for example - although not necessarily - approximately circular cylindrical electrode 1 made of a first metal material, on the other hand, an electrode array EA, which consists of a second electrode 2 of a different of the first metal material second metal material and a third electrode 3 is formed from a different from the first and from the second metal material third metal material, which are electrically conductively connected to each other.
- the second and third electrodes 3 may have an approximately rectangular or square cross-section and adjoin one another at one of their rectangle or square sides.
- the erosion device further comprises an electrical pulse generator 6 for generating a pulsed electrical voltage between on the one hand the first electrode 1, on the other hand, the second 2 and third electrode 3 of the electrode array, wherein both the first electrode 1 and the electrode array EA for this purpose electrically to the pulse generator 6 are connected.
- the erosion device comprises a not shown in detail graphically reproduced displacement device, which is formed in the present case, for example, for moving the first electrode 1 with respect to the electrode array EA from the second 2 and third electrode 3, while the latter is arranged stationary in the present embodiment, by being fixed on a support, for example.
- the displacement device on the one hand, as is known in conventional EDM machines, is capable of moving the first electrode 1 in a controlled manner in the direction of the arrow P 1 toward and away from the electrode array EA of the second 2 and third electrodes 3 Spark discharges F to produce.
- the displacement device is capable of displacing the first electrode 1 in a controlled manner in the manner of a heavy movement in a direction perpendicular thereto according to the arrow P 2 , so that the first electrode 1 is approximately parallel to the surface of the electrode array EA facing it from the second 2 and third electrode 3 is moved.
- the latter displacement in the direction of the arrow P 2 expediently takes place substantially perpendicular to the boundary line along which the second electrode 2 abuts the third electrode 3.
- a programmatically set up control device for the displacement of the first electrode 1 both in the direction of the arrow P 1 and in the direction of the arrow P 1 is used, for example, a programmatically set up control device (not shown).
- the electrical pulse generator 6 is controllable with regard to the pulse duration of the electrical voltage, the polarity of the electrical voltage and the electric current strength of the erosion current, which likewise happens expediently by means of the control device.
- the first electrode 1 and / or the electrode array EA from the second 2 and third electrodes 3 may be associated with vibration generating means (not shown), such as sonotrodes for generating ultrasonic vibrations, around the respective electrode (s) 1, Controlled to put 2, 3 in vibrations whose frequency and / or amplitude is preferably variable.
- At least the intermediate space formed between the first electrode 1 and the electrode array EA from the second 2 and third electrodes 3 is filled with a fluid dielectric, which is, for example, liquefied by known liquid dielectrics, such as deionized water, oil or the like Gases or supercritical fluids, which are suitably chemically inert, such as carbon dioxide, nitrogen, argon or the like.
- a separating device not shown in the drawing is used to obtain by the on the occasion of the spark discharges F between the first 1 and the second electrode 2 and / or between the first 1 and the third electrode 3 generated particles 7, by the latter can be separated from the dielectric.
- the separating device may comprise, for example, a sieve or filter, a centrifuge, a settling vessel or a magnet. If the dielectric consists of a liquefied gas or of a supercritical fluid, then the separating device expediently comprises an expansion vessel, which serves to relax the dielectric, in order to convert it into the gas phase and in this way to easily and quickly separate the particles produced.
- the electrode array EA comprises more than two second or third electrodes 2, 3, in the present case having a second 2, a third 3, a fourth 4 and a fifth electrode 5, which are each made of different metal materials.
- the electrodes 2, 3, 4, 5 each have, for example, one of Fig. 1 approximately corresponding shape and border on a central point Z to each other.
- the first electrode In order to move the first electrode 1 approximately parallel to its facing surface of the electrode array EA of the second, third, fourth and fifth electrodes 5, the first electrode is displaceable along a plane extending parallel to this surface, both in FIG Direction of the arrow P 2 and in the direction of the arrow P 3 .
- the displacement directions according to the arrows P 2 and P 3 extend are preferably perpendicular to the boundary lines along which on the one hand, the second electrode 2 abuts the fourth electrode 4 and the third electrode 3 to the fifth electrode 5 and along which on the other hand the second electrode 2 to the third electrode 3 and the fourth electrode. 4 to the fifth electrode 5 abuts.
- the composition of the particles obtained in the EDM can be controlled in a simple manner, wherein respective particles on the one hand from the metal material of the first electrode 1, on the other hand from the metal material of the respective second 2 and third electrode 3 ( Fig. 1 ) and optionally the fourth 4 and fifth electrode 5 ( Fig. 2 ), depending on which position the first electrode 1 is currently in relation to the electrode array EA or between which or which electrodes of the electrode array EA the spark erosion with respect to the first electrode 1 takes place.
- the erosion device shown comprises on the one hand two, for example - although not necessarily - approximately circular cylindrical first electrodes 1a, 1b of a first metal material, on the other hand a second electrode 2 of a second metal material different from the first metal material and a third electrode 3 of one of both of the first as well as of the second metal material different third metal metal material, each of a first electrode 1a and 1b are assigned.
- the second and third electrodes 3 may in turn for example have an approximately rectangular or square cross-section, but also have any other shape.
- the first electrodes 1a, 1b are rigidly connected to each other in a mechanical manner, as indicated by the reference numeral 8, but electrically isolated from each other.
- the erosion device further comprises an electrical pulse generator 6a, 6b for generating a pulsed electrical voltage on the one hand between the first electrode 1a and the second electrode 2, on the other hand between the first electrode 1b and the third electrode 3.
- an electrical pulse generator 6a, 6b for generating a pulsed electrical voltage on the one hand between the first electrode 1a and the second electrode 2, on the other hand between the first electrode 1b and the third electrode 3.
- both the first electrode 1b and the third electrode 3 are connected to the pulse generator 6b.
- the erosion device comprises a displacement device not shown in detail in the drawing, which in the present case is designed, for example, for moving the first electrodes 1a, 1b together relative to the second 2 and third electrodes 3, while the latter are arranged stationary in the present embodiment, by being fixed on a support, for example.
- the displacement device is capable of moving the first electrodes 1a, 1b in a controlled manner together in the direction of arrow P 1 toward and away from the second 2 and third electrodes 3, as it is known in conventional erosion machines between the first electrode 1a and the second electrode 2, on the other hand between the first electrode 1b and the third electrode 3 to generate electrical spark discharges F.
- a program-technically configured control device for this common displacement of the two first electrodes 1a, starting in the direction of Arrow P 1 is used, for example, a program-technically configured control device (not shown).
- Both electrical pulse generators 6a, 6b are controllable with regard to the pulse duration of the electrical voltage, the polarity of the electrical voltage and the electric current strength of the erosion current, which likewise happens to be expediently by means of the control device.
- the first electrodes 1a, 1b and / or the second and / or third electrodes 3 may in turn be associated with vibration generating means (not shown), such as sonotrodes for generating ultrasonic vibrations, around the respective electrode (s) 1a Controlled to set 1b, 2, 3 in vibrations whose frequency and / or amplitude is preferably variable.
- At least the intermediate space formed between the first electrodes 1a, 1b and the second 2 or third electrode 3 is in turn filled with a fluid dielectric, which is, for example, liquefied by known liquid dielectrics, such as deionized water, oil or the like Gases or supercritical fluids, such as preferably those of the above with reference to the Fig. 1
- a non-illustrated separating device used in a corresponding manner as in the erosion according to Fig. 1 and 2 for obtaining the particles 7 generated by the spark discharges F between the respective first electrodes 1a and 1b and the second electrode 2 and the third electrode 3, respectively, by allowing the latter to be separated from the dielectric.
- the composition can be In the case of spark erosion, the resulting particles can be controlled in a simple manner, with particles being able to be produced on the one hand from the metal material of the first electrodes 1a, 1b, on the other hand from the metal material of the second 2 and / or third electrode 3 (up to a proportion of particles) the material of the second electrode 2 and the third electrode 3 of practically zero, if the respective pulse generator 6a, 6b is operated within a parameter interval at which the metal material of the respective electrode material undergoes no erosion), depending on the distance at which the first Electrodes 1a, 1b of the second 2 and third electrode 3 are arranged and which process parameters have been set to the respective pulse generator 6a, 6b.
Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Erodiervorrichtung zur Herstellung von Partikeln mittels Funkenerosion vorgeschlagen, indem eine erste Elektrode aus einem ersten Metall und eine zweite Elektrode aus einem zweiten Metall bereitgestellt wird, die Elektroden in einem fluiden Dielektrikum werden, an die Elektroden eine gepulste elektrische Spannung angelegt wird und die Elektroden aufeinander zu bewegt werden, um elektrische Funkenentladungen zwischen denselben zu erzeugen, wonach die anlässlich der Funkenentladungen erzeugten Partikeln aus den Elektrodenmaterialien gewonnen werden. Die Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine dritte Elektrode aus einem drittes Metall bereitgestellt und in dem Dielektrikum angeordnet wird, wobei ferner zwischen die erste und die dritte Elektrode eine gepulste elektrische Spannung angelegt wird und die erste Elektrode und die dritte Elektrode aufeinander zu bewegt werden, um elektrische Funkenentladungen zwischen denselben zu erzeugen, wonach die anlässlich der Funkenentladungen erzeugten Partikel aus den Materialien der ersten und dritten Elektrode gewonnen werden und der Anteil der aus dem Material der ersten, zweiten und dritten Elektrode erzeugten Partikel durch Verlagern der ersten Elektrode in Bezug auf die zweite und dritte Elektrode gesteuert wird.A method and erosion apparatus for producing particles by spark erosion is proposed by providing a first electrode of a first metal and a second electrode of a second metal which become electrodes in a fluid dielectric to which a pulsed electrical voltage is applied and the electrodes are moved toward each other to generate electrical spark discharges therebetween, whereafter the particles generated from the spark discharges are recovered from the electrode materials. The invention provides that at least one third electrode is provided from a third metal and arranged in the dielectric, wherein a pulsed electrical voltage is also applied between the first and the third electrode and the first electrode and the third electrode are moved toward one another, to generate electric spark discharges therebetween, whereafter the particles generated on the occasion of the spark discharges are obtained from the materials of the first and third electrodes, and the proportion of the particles generated from the materials of the first, second and third electrodes by displacing the first electrode with respect to second and third electrode is controlled.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Partikeln mittels Funkenerosion, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen wenigstens einer ersten Elektrode, welche wenigstens ein erstes Metall enthält;
- Bereitstellen wenigstens einer zweiten Elektrode, welche wenigstens ein zweites Metall enthält;
- Anordnen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten Elektrode in einem fluiden Dielektrikum;
- Anlegen einer gepulsten elektrischen Spannung zwischen die wenigstens eine erste Elektrode und die wenigstens eine zweite Elektrode;
- Bewegen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten Elektrode aufeinander zu und Erzeugen von elektrischen Funkenentladungen zwischen denselben; und
- Gewinnen der anlässlich der Funkenentladungen erzeugten Partikel aus den Materialien der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
- Providing at least a first electrode containing at least a first metal;
- Providing at least one second electrode containing at least one second metal;
- Arranging the at least one first electrode and the at least one second electrode in a fluid dielectric;
- Applying a pulsed electrical voltage between the at least one first electrode and the at least one second electrode;
- Moving the at least one first electrode and the at least one second electrode towards each other and generating electrical spark discharges therebetween; and
- Recovering the particles of the first electrode and the second electrode materials generated during the spark discharges.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Erodiervorrichtung zur Herstellung von Partikeln mittels Funkenerosion, umfassend:
- wenigstens eine erste Elektrode, welche wenigstens ein erstes Metall enthält;
- wenigstens eine zweite Elektrode, welche wenigstens ein zweites Metall enthält;
- wenigstens einen elektrischen Pulsgenerator zur Erzeugung einer gepulsten elektrischen Spannung, an welchen die wenigstens eine erste Elektrode und die wenigstens eine zweite Elektrode anschließbar sind; und
- eine Verlagerungseinrichtung zum Bewegen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten Elektrode aufeinander zu, um zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten Elektrode elektrische Funkenentladungen zu erzeugen.
- at least one first electrode containing at least a first metal;
- at least one second electrode containing at least one second metal;
- at least one electrical pulse generator for generating a pulsed electrical voltage to which the at least one first electrode and the at least one second electrode are connectable; and
- a displacement device for moving the at least one first electrode and the at least one second electrode toward one another in order to generate electrical spark discharges between the at least one first electrode and the at least one second electrode.
Bei der Funkenerosion (Electrical Discharge Machining, EDM) handelt es sich um ein bekanntes elektroerosives Bearbeitungsverfahren, welches auf sehr kleinräumigen und kurzzeitigen Funkenentladungen zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, an welche eine gepulste elektrische Spannung angelegt worden ist, basiert. Die jeweiligen Elektrodenmaterialien werden dabei aufgeschmolzen und infolge der mit den elektrischen Entladungsvorgängen zwischen den Elektroden erzeugten elektrischen Funken bereichsweise abgetragen, wobei die abgetragenen Materialien in feinpartikulärer Form vorliegen und üblicherweise einen Partikeldurchmesser zwischen etwa 1 µm und etwa 100 µm besitzen. Das Funkenerodieren wird dabei vornehmlich, z.B. in Form einer Senk-, Bohr- oder Drahterosion, zum bereichsweisen Abtragen von Material von Werkstücken eingesetzt, um diesen relativ komplexe Geometrien zu verleihen, welche mittels mechanischen spanabhebender Verfahren nicht oder nur schwer erzeugt werden können. Das Werkstück dient dann als eine der Elektroden, d.h. es wird an den elektrischen Pulsgenerator angeschlossen, welcher zwischen dem Werkstück und der Arbeitselektrode, welche beispielsweise aus Graphit, Kupfer oder dergleichen gefertigt sein kann, die elektrischen Spannungspulse erzeugt. Zwischen den Elektroden bzw. zwischen dem Werkstück und der Arbeitselektrode befindet sich üblicherweise ein flüssiges Dielektrikum, welches beispielsweise von deionisiertem Wasser, Öl oder dergleichen gebildet sein kann. Darüber hinaus ist in diesem Zusammenhang das sogenannte Planetärerodieren bekannt, bei welchem die Elektrode in Bezug auf das zu bearbeitende Werkstück senkrecht zur Einsenk- bzw. Hauptvorschubrichtung bewegt wird, um dem Werkstück insbesondere verhältnismäßig aufwändige Formen zu verleihen, wie beispielsweise Gewinde, Hinterschnitte, scharfkantige Ecken oder Rundungen mit vordefinierten Radien und dergleichen.Electrical discharge machining (EDM) is a known electrical discharge machining method based on very small-area and short-time spark discharges between a first electrode and a second electrode to which a pulsed electrical voltage has been applied. The respective electrode materials are thereby melted and removed in regions as a result of the electric sparks generated by the electrical discharge processes between the electrodes, wherein the ablated materials are in fine particulate form and usually have a particle diameter between about 1 micron and about 100 microns. The spark erosion is primarily, for example in the form of a countersinking, drilling or wire erosion, used for the removal of material from workpieces in areas to these To impart relatively complex geometries, which can not or only with difficulty be produced by means of mechanical machining methods. The workpiece then serves as one of the electrodes, ie it is connected to the electric pulse generator, which generates the electrical voltage pulses between the workpiece and the working electrode, which may be made of graphite, copper or the like, for example. Between the electrodes or between the workpiece and the working electrode is usually a liquid dielectric, which may be formed for example by deionized water, oil or the like. In addition, in this context, the so-called Planetärerodieren is known in which the electrode is moved in relation to the workpiece to be machined perpendicular to the Einsenk- or main feed direction to give the workpiece in particular relatively complex shapes, such as threads, undercuts, sharp corners or curves with predefined radii and the like.
Die bei der Funkenerosion erzielbare Abtragsleistung sowie die Größenverteilung der abgetragenen Partikel als Maß für die durch den Materialabtrag erzielbaren Toleranzen hängt von verschiedenen, ihrerseits von den Elektrodenmaterialen abhängigen Verfahrensparametern ab, wie insbesondere von der Pulsdauer der mittels des Pulsgenerators erzeugten elektrischen Spannung, der Polarität der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke des Erodierstromes infolge der Funkenentladungen. So führen beispielsweise höhere elektrische Erodierströme und längere elektrische Spannungspulse zu größeren abgetragenen Partikeln und umgekehrt, während ferner durch Umkehr der Polarität unterschiedliche Abtragsraten an der Kathode bzw. an der Anode erhalten werden können (vgl. z.B.
In der
Darüber hinaus ist es in jüngerer Zeit bekannt geworden, das Verfahren des Funkenerodierens nicht zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, sondern zur Erzeugung von pulverförmigen Partikeln aus den Materialen der ersten und der zweiten Elektrode einzusetzen, d.h. das Interesse gilt in diesem Fall nicht etwa der Formgebung eines als Elektrode eingesetzten Werkstückes, sondern den von den Elektroden abgetragenen Partikeln. Diese Anwendung der Funkenerosion hat sich insbesondere für die wirtschaftliche Herstellung relativ kleiner Partikelchargen von Partikeln auf der Basis von Metallen als geeignet erwiesen, wobei ihr insbesondere die kurzen Herstellungszeiten zur Erzeugung der Partikel, die breite Einstellbarkeit der Pulverzusammensetzung durch Auswahl der entsprechenden Elektrodenmaterialien sowie die gute Steuerbarkeit des Verfahrens hinsichtlich der Partikelgröße der erhaltenen Partikel in Abhängigkeit der oben genannten Verfahrensparameter zugutekommen.Moreover, it has recently become known to use the method of EDM not for surface machining workpieces but for producing powdery particles of the materials of the first and second electrodes, that is, the interest is in In this case, not the shape of a workpiece used as an electrode, but the ablated from the electrodes particles. This application of spark erosion has proven to be particularly suitable for the economical production of relatively small particle charges of metal-based particles, in particular the short production times for the production of the particles, the broad adjustability of the powder composition by selection of the corresponding electrode materials and the good controllability of the method in terms of particle size of the particles obtained in accordance with the above-mentioned process parameters benefit.
So beschreibt die
Hiervon ausgehend, liegt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Erodiervorrichtung zur Herstellung von Partikeln mittels Funkenerosion der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass die Erzeugung eines breiteren Spektrums an Partikel möglich wird.On this basis, the invention has the object, a method and a erosion device for the production of particles by means of EDM of the type mentioned in a simple and cost-effective manner to further develop that the generation of a wider range of particles is possible.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches durch die folgenden Schritte gekennzeichnet durch:
- Bereitstellen wenigstens einer dritten Elektrode, welche wenigstens ein drittes Metall enthält;
- Anordnen der dritten Elektrode in dem Dielektrikum;
- Anlegen einer gepulsten elektrischen Spannung zwischen die wenigstens eine erste Elektrode und die wenigstens eine dritte Elektrode;
- Bewegen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode aufeinander zu und Erzeugen von elektrischen Funkenentladungen zwischen denselben; und
- Gewinnen der anlässlich der Funkenentladungen erzeugten Partikeln aus den Materialien der ersten Elektrode und der dritten Elektrode,
- Providing at least one third electrode containing at least one third metal;
- Placing the third electrode in the dielectric;
- Applying a pulsed electrical voltage between the at least one first electrode and the at least one third electrode;
- Moving the at least one first electrode and the at least one third electrode towards each other and generating electrical spark discharges therebetween; and
- Recovering the particles of the materials of the first electrode and the third electrode generated during the spark discharges,
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in vorrichtungstechnischer Hinsicht bei einer Erodiervorrichtung der eingangs genannten Art ferner vor, dass
- die Erodiervorrichtung wenigstens eine dritte Elektrode umfasst, welche wenigstens ein drittes Metall enthält;
- die wenigstens eine dritte Elektrode an wenigstens einen elektrischen Pulsgenerator zur Erzeugung einer gepulsten elektrischen Spannung zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode anschließbar ist; und
- die Verlagerungseinrichtung ferner zum Bewegen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode aufeinander zu ausgebildet ist, um zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode elektrische Funkenentladungen zu erzeugen,
- the erosion device comprises at least a third electrode containing at least a third metal;
- the at least one third electrode being connectable to at least one electrical pulse generator for generating a pulsed electrical voltage between the at least one first electrode and the at least one third electrode; and
- the displacement device further for moving the at least a first electrode and the at least one third electrode are formed on each other to generate electrical spark discharges between the at least one first electrode and the at least one third electrode,
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht folglich die Verwendung einer oder mehrerer dritter Elektrode(n) aus gegenüber sowohl dem Material der ersten Elektrode als auch dem hiervon verschiedenen Material der zweiten Elektrode verschiedenen Elektrodenmaterialien vor, so dass die Erzeugung von Partikeln aus wenigstens drei unterschiedlichen Materialien möglich ist, welche beispielsweise zur Herstellung von Legierungen mit verschiedenen Anteilen der Elektrodenmaterialien eingesetzt werden können. Die Steuerung der Anteile an den jeweiligen Partikeln, deren Partikeldurchmesser im Übrigen üblicherweise zwischen etwa 1 µm und etwa 100 µm betragen kann, wie es aus der herkömmlichen Funkenerosion bekannt ist, wird dabei durch Verlagerung der ersten Elektrode(n) in Bezug auf die zweite und dritte(n) Elektrode(n) gesteuert, wobei diese Verlagerung, wie weiter unten noch näher erläutert, sowohl in eine Richtung aufeinander zu bzw. voneinander fort als auch in eine hierzu senkrechte Richtung aneinander vorbei, d.h. parallel zu den der wenigstens einen ersten Elektrode zugewandten Flächen der zweiten und dritten Elektrode(n) erfolgen kann.The embodiment according to the invention consequently provides for the use of one or more third electrodes in relation to both the material of the first electrode and the different material of the second electrode different electrode materials, so that the generation of particles of at least three different materials is possible which can be used for example for the production of alloys with different proportions of the electrode materials. The control of the proportions of the respective particles, whose particle diameter may otherwise be usually between about 1 .mu.m and about 100 .mu.m, as is known from conventional spark erosion, thereby by displacement of the first electrode (s) with respect to the second and third (n) electrode (s) controlled, said displacement, as explained in more detail below, both in a direction towards each other or away from each other and in a direction perpendicular to each other over, ie can be parallel to the at least one first electrode facing surfaces of the second and third electrode (s).
Es sei an dieser Stelle explizit darauf hingewiesen, dass der im Rahmen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Elektrodenmaterialien verwendete Begriff "Metall" bzw. "Metallwerkstoff" nicht notwendigerweise auf ein Element des Periodensystems aus der Gruppe der Metalle gerichtet ist, sondern auch Metalllegierungen sowie Metalloxide und andere, wenigstens ein Metall enthaltende Metallverbindungen umfasst.It should be noted at this point explicitly that in the context of the present disclosure in relation to the The term "metal" or "metal material" used is not necessarily directed to an element of the periodic table of the group of metals, but also includes metal alloys and metal oxides and other, at least one metal-containing metal compounds.
Zusätzlich zu der Relativverlagerung der wenigstens einen ersten Elektrode in Bezug auf die wenigstens eine zweite und die wenigstens eine dritte Elektrode kann in vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Anteil der aus dem Material der wenigstens einen ersten Elektrode, der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode erzeugten Partikel ferner durch Verändern wenigstens eines Parameters aus der Gruppe
- Pulsdauer der elektrischen Spannung zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten und dritten Elektrode,
- Polarität der elektrischen Spannung zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten und dritten Elektrode, und
- elektrische Stromstärke des Erodierstromes zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten und dritten Elektrode gesteuert wird, wie es als solches aus dem eingangs geschilderten Stand der Technik bekannt ist.
- Pulse duration of the electrical voltage between the at least one first electrode and the at least one second and third electrode,
- Polarity of the electrical voltage between the at least one first electrode and the at least one second and third electrode, and
- electrical current of the eroding current between the at least one first electrode and the at least one second and third electrode is controlled, as it is known as such from the above-described prior art.
Bei einer hierzu geeigneten Erodiervorrichtung kann der wenigstens eine elektrische Pulsgenerator folglich vorzugsweise ferner hinsichtlich
- der Pulsdauer der elektrischen Spannung, und/oder
- der Polarität der elektrischen Spannung, und/oder
- der elektrische Stromstärke des Erodierstromes steuerbar sein, um die Anteile der aus den jeweiligen Elektrodenmaterialien erzeugten Partikeln gemäß der gewünschten Zusammensetzung derselben einzustellen.
- the pulse duration of the electrical voltage, and / or
- the polarity of the electrical voltage, and / or
- the electric current strength of the erosion current can be controlled in order to adjust the proportions of the particles produced from the respective electrode materials according to the desired composition thereof.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine zweite Elektrode und die wenigstens eine dritte Elektrode zu einem Elektrodenarray elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden und die gepulste elektrische Spannung zwischen die wenigstens eine erste Elektrode und das Elektrodenarray aus der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode angelegt wird, wobei der Anteil der aus dem Material der wenigstens einen ersten Elektrode, der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode erzeugten Partikel durch Verlagern der wenigstens einen ersten Elektrode im Wesentlichen parallel zu der der wenigstens einen ersten Elektrode zugewandten Fläche des Elektrodenarrays aus der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode gesteuert wird. Die erste Elektrode wird in diesem Fall folglich nicht nur auf das aus der zweiten und dritten Elektrode - sowie gegebenenfalls weiteren Elektroden aus weiteren Materialien - gebildete Elektrodenarray zu bzw. von diesem fort bewegt, um die elektrischen Funkenentladungen zu erzeugen, sondern wird die erste Elektrode darüber hinaus in einer hierzu senkrechten Richtung entlang der Oberfläche des Elektrodenarrays bewegt, um durch das bzw. die Elektrodenmaterial(ien) des jeweiligen Flächenabschnittes des Elektrodenarrays, welcher der ersten Elektrode gegenüberliegt und in welchem folglich die Funkenentladungen stattfinden, den gewünschten Anteil an den jeweiligen Partikeln zu erzeugen.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it can be provided that the at least one second electrode and the at least one third electrode are electrically conductively connected to an electrode array and the pulsed electrical voltage between the at least one first electrode and the electrode array of the at least one second And the at least one third electrode is applied, wherein the proportion of the particles of the material of the at least one first electrode, the at least one second electrode and the at least one third electrode by displacing the at least one first electrode substantially parallel to the at least a first electrode facing surface of the electrode array is controlled from the at least one second electrode and the at least one third electrode. The first electrode is thus moved in this case, not only on the second and third electrode - and optionally further electrodes made of other materials - formed electrode array to and from this away to generate the electrical spark discharges, but is the first electrode above Further, in a direction perpendicular thereto along the surface of the electrode array moves to through the electrode material (s) of the respective surface portion of the electrode array, which is opposite to the first electrode and in which consequently the spark discharges take place, the desired proportion of the respective particles produce.
Die von einer jeweiligen zweiten bzw. dritten (oder weiteren) Elektrode abgetragene Stoffmenge kann auf diese Weise entsprechend dem gewünschten Anteil an Partikeln aus dem jeweiligen Elektrodenmaterial gesteuert werden. Wie oben angedeutet, können dabei selbstverständlich auch mehrere dritte Elektroden, wie eine vierte, fünfte etc. Elektrode aus verschiedenen Elektrodenmaterialien in das Elektrodenarray integriert werden, wobei die das Elektrodenarray bildenden dritten, vierten etc. Elektroden zweckmäßigerweise an einem Punkt aneinander angrenzen.The amount of material removed by a respective second or third (or further) electrode can be controlled in this way in accordance with the desired proportion of particles from the respective electrode material. Of course, as indicated above, a plurality of third electrodes, such as a fourth, fifth etc. electrode made of different electrode materials, can also be integrated into the electrode array, the third, fourth, etc. electrodes forming the electrode array advantageously adjoining one another at one point.
Bei einer hierfür geeigneten Erodiervorrichtung kann demnach vorgesehen sein, dass die wenigstens eine zweite Elektrode und die wenigstens eine dritte Elektrode zu einem Elektrodenarray elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und der elektrische Pulsgenerator einerseits an die wenigstens eine erste Elektrode, andererseits an das Elektrodenarray aus der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode anschließbar ist, wobei die Verlagerungseinrichtung zum Bewegen der wenigstens einen ersten Elektrode im Wesentlichen parallel zu der der wenigstens einen ersten Elektrode zugewandten Fläche des Elektrodenarrays aus der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode ausgebildet ist. Wie bereits erwähnt, kann das Elektrodenarray dabei auch weitere dritte Elektroden, wie vierte, fünfte etc. Elektroden aus weiteren Elektrodenmaterialien umfassen, wobei die dritten, vierten etc. Elektroden vorzugsweise an einem Punkt aneinander angrenzen.In an erosion device suitable for this purpose, it can accordingly be provided that the at least one second electrode and the at least one third electrode are electrically conductively connected to an electrode array and the electrical pulse generator is connected on the one hand to the at least one first electrode, on the other hand to the electrode array of the at least one the second electrode and the at least one third electrode is connectable, wherein the displacement means for moving the at least one first electrode substantially parallel to the at least one first electrode facing surface of the electrode array of the at least one second electrode and the at least one third electrode is formed. As already mentioned, the electrode array can also comprise further third electrodes, such as fourth, fifth etc. electrodes of further electrode materials, the third, fourth, etc. electrodes preferably being adjacent to one another at one point.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann stattdessen beispielsweise vorgesehen sein, dass der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode jeweils eine erste Elektrode zugeordnet und einerseits zwischen einer der ersten Elektroden und der wenigstens einen zweiten Elektrode, andererseits zwischen einer weiteren der ersten Elektroden und der wenigstens einen dritten Elektrode jeweils eine gepulste elektrische Spannung angelegt wird, wobei die ersten Elektroden gemeinsam auf die jeweilige, ihr zugeordnete, wenigstens eine zweite und wenigstens eine dritte Elektrode zu bewegt werden, um elektrische Funkenentladungen zu erzeugen, und wobei der Anteil der aus dem Material der wenigstens einen ersten Elektrode, der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode erzeugten Partikel einerseits
- durch gemeinsames Verlagern der ersten Elektroden auf die jeweilige, ihr zugeordnete, wenigstens eine zweite und dritte Elektrode zu bzw. von dieser fort, andererseits
- durch Verändern der Pulsdauer und/oder der Polarität der elektrischen Spannung und/oder der Stromstärke des Erodierstromes zwischen jeweils einer ersten Elektrode und der ihr zugeordneten zweiten und dritten Elektrode unabhängig voneinander
- by jointly displacing the first electrodes to the respective, at least one second and third electrode associated therewith, to or from the latter, on the other hand
- by varying the pulse duration and / or the polarity of the electrical voltage and / or the current intensity of the erosion current between in each case a first electrode and the second and third electrodes associated therewith independently of one another
Bei einer hierfür geeigneten Erodiervorrichtung kann folglich vorgesehen sein, dass der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode jeweils eine erste Elektrode zugeordnet ist und einerseits eine der ersten Elektroden und die wenigstens eine zweite Elektrode, andererseits eine weitere der ersten Elektroden Und die wenigstens eine dritte Elektrode jeweils an einen separaten elektrischen Pulsgenerator anschließbar sind, wobei die Verlagerungseinrichtung zum gemeinsamen Bewegen der ersten Elektroden auf die jeweilige, ihr zugeordnete, wenigstens eine zweite und wenigstens eine dritte Elektrode zu und von dieser fort ausgebildet ist, um elektrische Funkenentladungen zu erzeugen, und wobei jeder Pulsgenerator ferner hinsichtlich der Pulsdauer und/oder der Polarität der elektrischen Spannung und/oder der Stromstärke des Erodierstromes unabhängig voneinander steuerbar ist.In an erosion device suitable for this purpose, it can thus be provided that the at least one second electrode and the at least one third electrode are each assigned a first electrode and on the one hand one of the first electrodes and the at least one second electrode, on the other hand a further of the first electrodes and the at least a third electrode can each be connected to a separate electrical pulse generator, wherein the displacement device is designed to move the first electrodes together to the respective, at least one second and at least one third electrode associated therewith and to generate electrical spark discharges, and wherein each pulse generator is further independently controllable with respect to the pulse duration and / or the polarity of the electrical voltage and / or the current intensity of the eroding current.
Wie bereits angedeutet, kann es sich in diesem Zusammenhang von Vorteil erweisen, wenn die wenigstens eine zweite Elektrode und die wenigstens eine dritte Elektrode, insbesondere mechanisch, starr miteinander verbunden, aber elektrisch voneinander isoliert sind.As already indicated, it may prove advantageous in this context if the at least one second electrode and the at least one third electrode, in particular mechanically, are rigidly connected to one another but are electrically insulated from one another.
Darüber hinaus macht es das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich grundsätzlich möglich, dass die Partikelgröße der erzeugten Partikel aus dem Material der wenigstens einen ersten Elektrode sowie der wenigstens einen zweiten Elektrode und der wenigstens einen dritten Elektrode durch Verändern wenigstens eines Parameters aus der Gruppe
- Pulsdauer der elektrischen Spannung zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten und dritten Elektrode,
- elektrische Stromstärke des Erodierstromes zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten und dritten Elektrode, und
- Frequenz und/oder Amplitude einer Schwingung, insbesondere im Ultraschallbereich, mit welcher zumindest eine der Elektroden beaufschlagt wird,
- Pulse duration of the electrical voltage between the at least one first electrode and the at least one second and third electrode,
- electrical current strength of the erosion current between the at least one first electrode and the at least one second and third electrode, and
- Frequency and / or amplitude of a vibration, in particular in the ultrasonic range, with which at least one of the electrodes is acted on,
Bei einer entsprechenden Erodiervorrichtung kann demnach vorgesehen sein, dass wenigstens einer der ersten, zweiten und dritten Elektroden eine Schwingungserzeugungseinrichtung zugeordnet ist, welche hinsichtlich der Frequenz und/oder der Amplitude der erzeugten Schwingung steuerbar ist, wobei die Schwingungserzeugungseinrichtung insbesondere wenigstens eine Sonotrode zur Erzeugung von Schwingungen im Ultraschallbereich aufweist.In the case of a corresponding erosion device, it can accordingly be provided that at least one of the first, second and third electrodes is assigned a vibration generating device which is controllable with regard to the frequency and / or the amplitude of the oscillation generated, wherein the oscillation generating device in particular has at least one sonotrode for generating vibrations in the ultrasonic range.
Entgegen der Lehre der weiter oben zitierten
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass
- als Dielektrikum ein verflüssigtes Gas oder ein überkritisches Fluid eingesetzt wird und die erzeugten Partikel durch Expandieren des überkritischen Fluides oder des verflüssigten Gases und Überführen desselben in den gasförmigen Zustand von diesem abgetrennt werden; oder
- ein flüssiges Dielektrikum eingesetzt wird und die erzeugten Partikel mechanisch, magnetisch und/oder mittels Trocknung von diesem abgetrennt werden.
- as a dielectric, a liquefied gas or a supercritical fluid is used and the generated particles are separated by expanding the supercritical fluid or the liquefied gas and converting it into the gaseous state thereof; or
- a liquid dielectric is used and the particles produced are mechanically, magnetically and / or separated by drying of this.
Eine entsprechende Erodiervorrichtung weist demnach vorzugsweise ferner eine Separiereinrichtung zur Gewinnung der anlässlich der Funkenentladungen erzeugten Partikel aus einem sowohl zwischen die wenigstens eine erste Elektrode und die wenigstens eine zweite Elektrode als auch zwischen die wenigstens eine erste Elektrode und die wenigstens eine dritte Elektrode eingebrachten fluiden Dielektrikum auf, um für eine einfache Trennung der erhaltenen Partikel von dem Dielektrikum zu sorgen.Accordingly, a corresponding erosion device preferably also has a separating device for obtaining the particles produced on the occasion of the spark discharges both between the at least one first electrode and the at least one second electrode and between the at least one first electrode and the at least one third electrode introduced fluid dielectric to provide for easy separation of the resulting particles from the dielectric.
In bevorzugter Ausgestaltung kann hierbei vorgesehen sein, dass die Separiereinrichtung im Falle eines als vorteilhaft erachteten Dielektrikums in Form überkritischer Fluide oder verflüssigter Gase
- einen Expansionsbehälter aufweist, welcher zur Entspannung eines als Dielektrikum eingesetzten verflüssigten Gases oder eines überkritischen Fluides geeignet ist, um die erzeugten Partikel durch Expandieren des überkritischen Fluides oder des verflüssigten Gases und Überführen desselben in den gasförmigen Zustand von diesem abzutrennen,
- eine mechanische Klassiereinrichtung, insbesondere in Form eines Siebs, eines Filters, einer Zentrifuge oder eines Sedimenters;
- einen Verdampfer oder Trockner; und/oder
- einen Magnetabscheider
aufweisen kann. In Bezug auf den zur Entspannung eines als Dielektrikum eingesetzten verflüssigten Gases oder überkritischen Fluides vorzugsweise vorgesehenen Expansionsbehälter gilt das oben in Bezug auf eine Eignung auch für bekannte, zur Herstellung von Partikeln eingesetzte Erodierverfahren gemäß dem Stand der Technik gesagte.
- an expansion vessel suitable for expanding a liquefied gas or a supercritical fluid used as a dielectric to separate the generated particles by expanding the supercritical fluid or the liquefied gas and converting it into the gaseous state therefrom;
- a mechanical classifier, in particular in the form of a sieve, a filter, a centrifuge or a sedimenter;
- an evaporator or dryer; and or
- a magnetic separator
can have. With respect to the expansion tank preferably provided for the expansion of a liquefied gas or supercritical fluid used as a dielectric, the above with respect to a suitability for known, used for the production of particles erosion according to the prior art said.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln mittels Funkenerosion;
- Fig. 2
- eine schematische Ansicht einer demgegenüber abgewandelten Ausführungsform der ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Erodiervorrichtung gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 3
- eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln mittels Funkenerosion; und
- Fig. 4
- ein exemplarisches Schaubild zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Abtragsrate zweier Elektrodenmaterialien - hier: Kupfer (Cu) und Eisen (Fe) - bei der Funkenerosion in Abhängigkeit der Pulsdauer der an die Elektroden angelegten Spannung bei einem konstanten Erodierstrom.
- Fig. 1
- a schematic view of a first embodiment of a device according to the invention for the production of particles by means of spark erosion;
- Fig. 2
- a schematic view of a contrast modified embodiment of the first embodiment of an erosion according to the invention according to
Fig. 1 ; - Fig. 3
- a schematic view of a second embodiment of a device according to the invention for the production of particles by means of spark erosion; and
- Fig. 4
- an exemplary graph illustrating the dependence of the rate of removal of two electrode materials - here: copper (Cu) and iron (Fe) - in the spark erosion depending on the pulse duration of the voltage applied to the electrodes at a constant Erodierstrom.
Die in der
Der elektrische Pulsgenerator 6 ist hinsichtlich der Pulsdauer der elektrischen Spannung, der Polarität der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke des Erodierstromes steuerbar, was gleichfalls zweckmäßigerweise mittels der Steuereinrichtung geschieht. Darüber hinaus können der ersten Elektrode 1 und/oder dem Elektrodenarray EA aus der zweiten 2 und dritten Elektrode 3 Schwingungserzeugungseinrichtungen (nicht gezeigt), wie beispielsweise Sonotroden zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen, zugeordnet sein, um die jeweilige(n) Elektrode(n) 1, 2, 3 gesteuert in Schwingungen zu versetzen, deren Frequenz und/oder Amplitude vorzugsweise veränderbar ist.The
Zumindest der zwischen der ersten Elektrode 1 und dem Elektrodenarray EA aus der zweiten 2 und dritten Elektrode 3 gebildete Zwischenraum ist mit einem fluiden Dielektrikum befüllt, bei welchem es sich z.B. um bekannte flüssige Dielektrika, wie deionisiertes Wasser, Öl oder dergleichen oder insbesondere auch um verflüssigte Gase oder überkritische Fluide handeln kann, welche zweckmäßigerweise chemisch inert sind, wie beispielsweise Kohlendioxid, Stickstoff, Argon oder dergleichen. Eine nicht zeichnerisch dargestellte Separiereinrichtung dient zur Gewinnung der durch die anlässlich der Funkenentladungen F zwischen der ersten 1 und der zweiten Elektrode 2 und/oder zwischen der ersten 1 und der dritten Elektrode 3 erzeugten Partikel 7, indem letztere aus dem Dielektrikum abgetrennt werden können. Besteht letzteres aus einer Flüssigkeit, so kann die Separiereinrichtung beispielsweise ein Sieb oder Filter, eine Zentrifuge, ein Absetzgefäß oder einen Magneten umfassen. Besteht das Dielektrikum aus einem Flüssiggas oder aus einem überkritischen Fluid, so umfasst die Separiereinrichtung zweckmäßigerweise einen Expansionsbehälter, welcher zur Entspannung des Dielektrikums dient, um dieses in die Gasphase zu überführen und auf diese Weise die erzeugten Partikel einfach und schnell abzutrennen.At least the intermediate space formed between the
Die in der
Infolge der herkömmlichen Verlagerung der ersten Elektrode 1 auf das Elektrodenarray EA zu bzw. von diesem fort in Richtung des Pfeils P2 sowie insbesondere entlang derselben in Richtung des Pfeils P2 (
Die weiteren, vorzugsweise steuerbaren Verfahrensparameter der Funkenerosion sind einschließlich ihrer Wirkungen im Übrigen nochmals in der nachfolgenden Tabelle stichpunktartig zusammengefasst:
Bei der in der
Beide elektrischen Pulsgeneratoren 6a, 6b sind hinsichtlich der Pulsdauer der elektrischen Spannung, der Polarität der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke des Erodierstromes steuerbar, was gleichfalls zweckmäßigerweise mittels der Steuereinrichtung geschieht. Darüber hinaus können den ersten Elektroden 1a, 1b und/oder der zweiten 2 und/oder dritten Elektrode 3 wiederum Schwingungserzeugungseinrichtungen (nicht gezeigt), wie beispielsweise Sonotroden zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen, zugeordnet sein, um die jeweilige(n) Elektrode(n) 1a, 1b, 2, 3 gesteuert in Schwingungen zu versetzen, deren Frequenz und/oder Amplitude vorzugsweise veränderbar ist.Both
Zumindest der zwischen den ersten Elektroden 1a, 1b und der zweiten 2 bzw. dritten Elektrode 3 gebildete Zwischenraum ist wiederum mit einem fluiden Dielektrikum befüllt, bei welchem es sich z.B. um bekannte flüssige Dielektrika, wie deionisiertes Wasser, Öl oder dergleichen oder insbesondere auch um verflüssigte Gase oder überkritische Fluide handeln kann, wie vorzugsweise um solche der oben unter Bezugnahme auf die
Infolge der gemeinsamen Verlagerung der beiden ersten Elektroden 1a, 1b auf die zweite 2 bzw. dritte Elektrode 3 zu bzw. von diesen fort in Richtung des Pfeils P1 sowie der Steuerung der Pulsgeneratoren 6a, 6b hinsichtlich der vorgenannten Verfahrensparameter unabhängig voneinander lässt sich die Zusammensetzung der erhaltenen Partikel bei der Funkenerosion in einfacher Weise steuern, wobei jeweils Partikel einerseits aus dem Metallwerkstoff der ersten Elektroden 1a, 1b, andererseits aus dem Metallwerkstoff der zweiten 2 und/oder dritten Elektrode 3 erzeugt werden können (bis hin zu einem Anteil an Partikeln aus dem Material der zweiten Elektrode 2 bzw. der dritten Elektrode 3 von praktisch null, sofern der jeweilige Pulsgenerator 6a, 6b innerhalb eines Parameterintervalls betrieben wird, bei welchem der Metallwerkstoff des jeweiligen Elektrodenmaterials keinen Abtrag erfährt), je nach dem, unter welchem Abstand die ersten Elektroden 1a, 1b von der zweiten 2 bzw. dritten Elektrode 3 angeordnet sind und welche Verfahrensparameter an dem jeweiligen Pulsgenerator 6a, 6b eingestellt worden sind. Darüber hinaus ist es durch fortwährendes Bewegen der ersten Elektroden 1a, 1b in Richtung des Pfeils P1 und/oder fortwährendes Verändern der Verfahrensparameter zumindest eines der Pulsgeneratoren 6a, 6b möglich, zeitlich veränderliche Zusammensetzungen von Partikeln zu erzeugen, welche z.B. in einem Folgeprozess, wie beispielsweise Laserauftragsschweißen oder dergleichen, zum Aufbau eines Gradientenwerkstoffes genutzt werden können.As a result of the common displacement of the two
Claims (15)
gesteuert wird.
is controlled.
gesteuert wird.
is controlled.
gesteuert wird.
is controlled.
aufweist.
having.
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