Oberflächennachbearbeitung von Mikroformeinsätzen für das Mikropulverspritzgießen
-
A. Kienzler
, J. Schneider , V. Schulze und K.-H. Zum Gahr
Kurzfassung
Die Produktion von keramischen und metallischen Mikrokomponenten mittels Mikropulverspritzgießen (μPIM) stellt hohe Anforderungen an die Formeinsatz-Werkzeuge bezüglich der Verschleißbeständigkeit und Oberflächenqualität. Daher wurden im Rahmen der hier vorgestellten Forschungskooperation Formeinsätze aus einem Ultrafeinkornhartmetall durch EDM (Electro Discharge Machining) strukturiert und zusätzlich die Oberflächen durch Mikrostrahlen bearbeitet sowie im Anschluss der Verschleiß in einem Modellprüfstand unter Beanspruchung durch keramische Formmasse charakterisiert. Die Untersuchungen zeigten, dass insbesondere die durch EDM erzeugte spröde Randschicht sich negativ auf das Verschleißverhalten auswirkt. Eine Entfernung dieser Randschicht durch das Mikrostrahlen verbesserte die Oberflächenqualität und erhöhte zudem den Verschleißwiderstand.
Abstract
The manufacturing of ceramic and metallic micro components in micro powder injection moulding (μPIM) requires mould inserts offering high wear resistance and a very good surface quality.Therefore,within the framework of this research μPIM mould inserts made from cemented carbide were structured by EDM (Electro Discharge Machining) and finished by micro abrasive peening. The influence of surface condition on wear behaviour of the cemented carbide in μPIM with ceramic feedstock was characterized using a laboratory tribotester simulating powder injection moulding. Results indicate that performance of mould inserts, structured by EDM, in micro powder injection moulding depends strongly on the properties of the surface layer. Micro abrasive peening is capable of removing brittle surface layers and the result is an improvement of surface quality and wear behaviour.
-
Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung der Forschungsarbeiten im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 499. Dank gilt auch dem Institut für Produktionstechnik (wbk) an der Universität Karlsruhe (TH) für die Fertigung der Strukturen durch EDM sowie Herrn Dr. A. Rothkirch am HASYLAB/ DESY für die freundliche Unterstützung bei der Vermessung der Proben mit Synchrotronstrahlung.
Literatur
1 Schneider, J.; Iwanek, H.; Zum Gahr, K.-H.:Wear behaviour of mould inserts used in micro powder injection moulding of ceramics and metals.Wear 259 (2005), S.1290-1298Suche in Google Scholar
2 Fleischer, J.; Löhe, D.; Kotschenreuther, J.; Schulze, V.; Halvadjiysky, G.; Haupt, S.; Kienzler, A.: Fertigungsverfahren in der Mikrotechnik.wt werkstattstechnik online 97 (2007) 11/12, S. 847-851Suche in Google Scholar
3 Schneider, J.; Milich, M.; Zum Gahr, K.-H.: Modelluntersuchungen zum Verschleiß-- und Entformungsverhalten beim Mikro-Pulverspritzgießen mit keramischen Formmassen. Proc. Tribologie Fachtagung 2007, Gesellschaft für Tribologie e. V., Göttingen, 2007, S. 10/1-10/10Suche in Google Scholar
4 Fleischer, J.; Schmidt, J.; Haupt, S.; Halvadjiysky, G.; Kotschenreuther, J.: Mikroformeinsätze in gehärtetem Stahl: Ein Vergleich der Verfahren Mikrofräsen, Mikrofunkenerosion und Mikrolaserablation. wt werkstattstechnik online 95 (2005) 11/12, S. 887-891Suche in Google Scholar
5 Bleys, P.; Kruth, J.-P.; Lauwers, B.; Schacht, B.; Balasubramanian, V.; Froyen, L.; van Humbeeck, J.: Surface and Sub-Surface Quality of Steel after EDM.Advanced Engineering Materials 8 (2006) 1-2, S. 15-25Suche in Google Scholar
6 Kienzler, A.; Okolo, B.; Schulze,V.;Wanner, A.; Löhe, D.: A reliable tool for the improvement of micro powder injection moulds made of steel. In ‘Advanced Engineering Materials’ zur Veröff. akzeptiertSuche in Google Scholar
7 Horsch, C.; Schulze,V.; Löhe,D.: Deburring and surface conditioning of micro milled structures by micro peening and ultrasonic wet peening.Microsystem Technologies 12 (2006) 7, S. 691-696Suche in Google Scholar
8 Kraft, O.; Haußelt, J.; Ruprecht, R.; Emmerich, B.: Prozessketten des Urformens für metallische und keramische Mikrobauteile – der Sonderforschungsbereich 499. In: Kraft, O.; Emmerich, B. (Eds): Kolloquium Mikroproduktion. 2007, S. 7-11Suche in Google Scholar
9 Horsch, C.; Schulze, V.; Löhe, D.: Material states and surface conditioning for mold inserts. In: Löhe, D.; Haußelt, J. (Eds): Advanced micro and nanosystems Vol. III: Micro-engineering in metals and ceramics.Wiley-VCH,Weinheim, 2005, S. 221-249Suche in Google Scholar
10 Wroblewski, T.; Clauß, O.; Crostack, H.-A.; Ertel, A.; Fandrich, F.; Genzel, Ch.; Hradil, K.; Ternes,W.;Woldt, E.: A new diffractometer for materials science and imaging at HASYLAB beamline G3.Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A 428 (1999), S. 570-582Suche in Google Scholar
11 Macherauch, E.; Müller, P.: Das sin2Ψ Verfahren der röntgenographischen Spannungsmessung. Z. f.Angew. Phys. 13 (1961), S. 305-312Suche in Google Scholar
12 Jiang, D.; Anné, G.; Vleugels, J.; Vanmeensel, K.; Eeraerts, W.; Liu, W.; Lauwers, B.; Van der Biest, O.: Residual stresses in hardmetals caused by grinding and EDM machining and their influence on the flexural strength. In: Kneringer, G.; Rödhammer, P.;Wildner, H. (Eds.): Powder Metallurgical High Performance Materials, Vol. 2, 16th Int. Plansee Seminar,Reutte/A, 2005, S. 1075-1085Suche in Google Scholar
13 Zhang, L.; Chen, S.; Xiong, X.; He, Y.; Huang, B.; Zhang, C.: Phase composition, transition and structure stability of functionally graded cemented carbide with dual phase structure. J. Cent. South Univ. Technol. 14 (2007) 2, S. 149-152Suche in Google Scholar
14 Lin,Y.-C.; Hwang, L.-R.; Cheng, C.-H.; Su, P.-L.: Effects of electrical discharge energy on machining performance and bending strength of cemented tungsten carbides. J.Mater. Process. Tech. (2008), im DruckSuche in Google Scholar
15 Masuzawa, T.; Sakai, S.: Quick finishing of WEDM products by ECM using a mateelectrode.Ann. CIRP 36 (1987) 1, S. 123-126Suche in Google Scholar
16 Zhixin, J.; Jianhua, Z.; Xing, A.: Study on a new kind of combined machining technology of ultrasonic machining and electrical discharge machining. Int. J. Mach. Tools Manufact. 37 (1997) 2, S. 193-199Suche in Google Scholar
17 Kienzler, A.; Horsch, C.; Schulze, V.; Löhe, D.: Application of micro peening for deburring and surface conditioning of micro moulds. Proc. 7th Int. Conf. Euspen 20.-24.05.07, Bremen,Vol. II, 2007, S. 372-375Suche in Google Scholar
18 Casa, B.; Torres, Y.; Llanes, L.: Fracture and fatigue behavior of electrical-discharge machined cemented carbides. Int. J.Refractory Metals & Hard Materials 24 (2006), S. 162-167Suche in Google Scholar
19 Llanes, L.; Idanez, E.; Martinez, E.; Casas, B.; Esteve, J.: Influence of electrical discharge machining on the sliding contact response of cemented carbides. Int. J. Refractory Metals & Hard Materials 19 (2001), S. 35-40Suche in Google Scholar
20 Mennig, G.: Wear mechanisms in plastic processing. Mat.-wiss. u.Werkstofftechn. 26 (1995), S. 520-523Suche in Google Scholar
21 Bergstrom, J.; Thuvander, F.; Devos, P.; Boher, C.: Wear of die materials in full scale plastic injection moulding of glass fibre reinforced polycarbonate.Wear 251 (2001), S. 1511-1521Suche in Google Scholar
22 Hussainova, I.: Effect of microstructure on the erosive wear of titanium carbidebased cermets.Wear 255 (2003), S. 121-128Suche in Google Scholar
© 2008 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany
Artikel in diesem Heft
- Kontinuität und Wandel
- Professor Eckard Macherauch 1926 – 2008
- Inhalt/Content
- Kurzfassungen/Abstracts
- Statistische Qualitätslenkung (SPC) bei „mehrteiligen“ Produkten mittels Fertigungs-Diagnose-Diagramm
- Qualitätssicherung in der Wärmebehandlung*
- Weitere Erkenntnisse zu den Problemen des Umwertens von Härte und Zugfestigkeit bei Werkzeugstählen nach DIN EN ISO 18265*
- Oberflächennachbearbeitung von Mikroformeinsätzen für das Mikropulverspritzgießen
- Simulationsgestützte Optimierung von partiell gehärteten Automobilteilen aus Mehrphasen-Stahl*
- Neuere Entwicklungstendenzen beim Gas-Nitrocarburieren durch Verwendung von Kohlenwasserstoffen*
Artikel in diesem Heft
- Kontinuität und Wandel
- Professor Eckard Macherauch 1926 – 2008
- Inhalt/Content
- Kurzfassungen/Abstracts
- Statistische Qualitätslenkung (SPC) bei „mehrteiligen“ Produkten mittels Fertigungs-Diagnose-Diagramm
- Qualitätssicherung in der Wärmebehandlung*
- Weitere Erkenntnisse zu den Problemen des Umwertens von Härte und Zugfestigkeit bei Werkzeugstählen nach DIN EN ISO 18265*
- Oberflächennachbearbeitung von Mikroformeinsätzen für das Mikropulverspritzgießen
- Simulationsgestützte Optimierung von partiell gehärteten Automobilteilen aus Mehrphasen-Stahl*
- Neuere Entwicklungstendenzen beim Gas-Nitrocarburieren durch Verwendung von Kohlenwasserstoffen*