IonoPlus - ein neuer Weg zu besseren Dielektrika

Deutsches Patent Nr. 41 32 879 und amerikanisches Patent Nr. 5,773,782

Jeder erfahrene Bediener einer Funkenerosionsmaschine wird mit dem Phänomen konfrontiert, daß er mit gebrauchtem Dielektrikum bessere Arbeitsergebnisse erzielt als mit einem gerade neu eingefüllten. Der Grund dafür sind fein verteilte Abtragspartikel, die einen schnelleren Aufbau des Entladungskanals ermöglichen. Vor vielen Jahren führte auch unsere Firma Versuche mit dielektrischen Arbeitsflüssigkeiten durch, denen Metallpigmente und organische Metalle zugegeben wurden. Es sollte ein „kontrollierter“ erhöhter Abtrag erzielt werden. Leider blieben die meisten dieser Additive nicht in einer homogenen Mischung, selbst solche mit sehr niedrigem spezifischem Gewicht - oder wurden vom Filter aufgesaugt. Erst durch ein spezielles Verfahren konnten solche Partikel in Lösung gebracht, und damit eine Steigerung der Abtragsleistung erreicht werden.

Ausganspunkt bei der Entwicklung von Dielektrikum IonoPlus IME-MH war der Gedanke, ein Dielektrikum zu formulieren, das universell zum Schruppen, Schlichten und zum Polieren eingesetzt werden kann. Außerdem sollte eine noch höhere Abtragsleistung und ein geringerer Elektrodenverschleiß ermöglicht werden. Physiologisch sollte das neue Dielektrikum absolut unbedenklich sein, und nicht mehr unter die Gefahrenklasse A III der Verordnung für brennbare Flüssigkeiten fallen. Selbstverständlich sollte es für alle gebräuchlichen Filteranlagen geeignet und einfach zu entsorgen sein.

Mit feinstverteilten im Dielektrikum schwimmenden Substanzen, die unter der Wirkung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden zu stärkeren Dipolen als die sie umgebenden Kohlenwasserstoffe werden, gelang es, dieses Ziel zu erreichen. Beim Anlegen der Spannung richten sich diese chemischen Satellitenelektroden entlang der Feldlinien des elektrischen Feldes aus. Dadurch entstehen in der dielektrischen Flüssigkeit Kanäle mit erhöhter elektrischer Leitfähigkeit. Die für den Funkendurchschlag erforderliche Entladungsbrücke wird schneller aufgebaut. Dies führt zu einem steileren Anstieg der Zündspannung, und damit zu einem schnelleren Funkendurchschlag. Damit wird der Materialabtrag pro Zeiteinheit gesteigert.

Im Gegensatz zu den bisher gebräuchlichen dielektrischen Arbeitsflüssigkeiten findet beim Dielektrikum ionoPlus IME-MH der Elektronenfluß nicht direkt von der Kathode zur Anode statt. Die Elektronen werden hier auf ihrem Weg überwiegend von den feinstverteilten Satellitenelektroden angezogen und entlang vielfach verzweigter Entladungskanäle weitergeleitet. Da sie bei diesem Vorgang einen Teil ihrer kinetischen Energie verlieren, treffen sie mit einer verhältnismäßig geringen Energie auf die Anode auf. Durch den steilen Anstieg der Zündspannung wird gleichzeitig eine Verringerung der Zündzeitverzögerung erreicht. Beide Effekte bewirken eine Verringerung des Verschleißes der Anode. Der Elektrodenverschleiß reduziert sich daher gegenüber herkömmlichen dielektrischen Arbeitsflüssigkeiten um bis zu 30%.

Beim Poliererodieren (mit umgekehrter Polung) dient das Werkstück als Anode. Dadurch treffen die Elektronen jetzt, wiederum bedingt durch die chemischen Satellitenelektroden, mit gegenüber herkömmlichen Dielektrika geringerer kinetischer Energie und vergleichsweise breitgestreut auf das Werkstück auf. Die Satellitenelektroden bewirken einen beschleunigten Aufbau der lonisationsbrücke und ermöglichen damit einen geringeren mittleren Arbeitsstrom zur Bearbeitung des Werkstückes.

Durch diese neue Technik lassen sich sehr gut polierte Werkstückoberflächen mit Oberflächenrauhheiten von weniger als 0,1 µ erzielen. Diese Polierleistung ist in ihrer Oberflächengüte und Schnelligkeit mit den bisher üblichen dielektrischen Arbeitsflüssigkeiten nicht erreichbar.

Der Einsatz von hochpolarisierbaren Substanzen im Dielektrikum IonoPlus IME-MH beeinflußt auch sehr positiv die Dispergierungseigenschaften. Die beim Funkenerosionsprozeß entstehenden Schmutzpartikel werden explosionsartig feinstverteilt aus der Arbeitszone geschleudert. Dies reduziert die Kurzschlußneigung und führt zu einem ruhigen Ablauf des Funkenerosionsprozesses. Ursache für diese gute Dispergierungseigenschaft sind die in den Satellitenelektroden ausgerichteten elektrischen Dipole, die aufgrund ihrer elektrischen Abstoßungskräfte eine schnellere Verteilung der Schmutzpartikel bewirken.

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