Wirkung einer funkenerosiven Entladung auf die Metalloberfläche

Kraterbildung
Beim Funkenerosionsprozeß entlädt sich die elektrische Spannung und ein Funken schlägt über. Wo er aufschlägt, wird das Metall so sehr erhitzt, daß es schmilzt und verdampft. Es entsteht ein Krater. Unzählige solcher Funken sprühen einer nach dem anderen, und es entstehen Krater neben Krater. Der Durchmesser der fotografierten Krater liegt bei ca. 200 pm.

Die Aufnahmen erfolgten durch ein Elektronenmikroskop. Um den einzelnen Krater gut sichtbar zu machen, wurde eine polierte Metalloberfläche verwendet. Damit die Kraterwälle sich nicht überlappen, durfte die Funkenerosionsmaschine nur für den Bruchteil einer Sekunde eingeschaltet werden.

Jeder dieser Krater hat einen typischen Wall mit einer thermisch beeinflußten Zone.
Hier ist ein Krater auf einem Titan-Werkstück abgebildet. Deutlich ist eine Profilstruktur zu erkennen, die durch das schnelle Erstarren des erhitzten Titans entstand. Ein Teil des flüssigen Titans wurde in das Dielektrikum geschleudert.
Das Charakteristische einer erodierten Oberfläche sind die unzähligen, nebeneinanderliegenden Krater mit ihren ineinanderfließenden Kraterwällen. Zusätzlich haften an der Oberfläche mikrofeine Abtragspartikel an.
Durch eine weitere Vergrößerung kann man auf demselben Werkstück deutlich die Kraterwälle und die anhaftenden Mikropartikel sowie ein Loch in der Metalloberfläche sehen.
Nochmals vergrößert zeigt es sich, daß von diesen Löchern Mikrorisse ausgehen. Diese Risse sind Zeichen einer überhitzten Oberfläche.
Wählt man mit dem Elektronenmikroskop eine stärkere Vergrößerung, so werden diese Mikrorisse sehr deutlich. Sogar die Abtragspartikel sehen „menschlich“ aus. Man kann „Augen, Ohren und einen Mund“ erkennen.


Funkenerosiv polierte Oberfläche

Wird mit dem Funkenerosionsprozeß poliert, so werden die Kraterwälle weitgehend abgetragen. Ein Schnitt durch ein funkenerosiv poliertes Werkstück zeigt deutlich, daß es nur eine sehr geringe weiße Schicht gibt, und daß die beeinflußte Zone nur ungefähr 2 µm beträgt.


Abtragspartikel

Mit bloßem Auge sieht der Erodierschlamm schwarz aus. Wird der Erodierschlamm eines Lohnerodierers, der mit verschiedenen Materialien arbeitet, mit Aceton ausgewaschen und danach unter ein Elektronenmikroskop gelegt, so entdeckt man eine Vielzahl großer und kleiner Kugeln.
Weiter vergrößert, erkennt man deutliche Unterschiede der Abtragspartikel. So sind z.B. drei Abtragspartikel zu einem „Drilling“ zusammengeschmolzen, ein großer Partikel ist mit einem kleinen verschmolzen (Mutter und Kind), und auf einem großen Partikel haben sich viele kleine Partikel entweder durch elektrostatische oder magnetische Kraft angesammelt.
Einige Partikel sehen aus wie Golfbälle, oder wie unser Nachbarplanet Mars mit seinen berühmten Marskanälen.
Andere Abtragspartikel wiederum haben eine textile Struktur, ...
... oder wirken samtig wie ein Pfirsich.
Viele Partikel haben eine seitliche Einbuchtung, die durch das rasche Zusammenziehen des Metalls entstehen. Wenn man Werkzeugstahl verwendet, sind diese Mikrokugeln oft hohl mit scharfen Kanten, die die menschliche Haut verletzen können.

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