Mikrostrukturierung von Hartmetall durch elektrochemisches Abtragen mit geschlossenem Freistrahl. Tl.1

Hartmetalle bestehen aus einem Verbund von extrem harten Keramik-Partikeln in einer weicheren Metallmatrix. Sie sind durch eine hohe Härte und Sprödheit gekennzeichnet. Aufgrund der hohen Festigkeit der Materialien stellt die Bearbeitung von Hartmetallen eine Herausforderung dar, die durch mechanische Fertigungsverfahren nur unzureichend gelöst werden kann. Die Ursache dafür liegt in hohen Werkzeugkosten und langen Bearbeitungszeiten. Das elektrochemische Abtragen (ECM) ist ein potentielles Verfahren zur hochpräzisen Mikrofertigung. Ein wesentliches Merkmal ist die Möglichkeit der Bearbeitung von Werkstücken ohne thermische oder mechanische Beeinflussung. Das Auflösungsverhalten des Materials wird nur durch dessen elektrochemische Eigenschaften bestimmt. Mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Härte und Duktilität, haben keinen Einfluss auf die Bearbeitung. Dies macht das ECM zu einem alternativen Fertigungsverfahren für schwer spanbare Materialien. In dieser Studie wurde ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Mikrogeometrien in Carbid-Metalllegierungen untersucht, bei dem ein geschlossener elektrolytischer Freistrahl (Jet-ECM) angewandt wird. Das besondere Merkmal dieser Technologie ist die Beschränkung des elektrischen Stromes auf das Gebiet des Elektrolytstrahls, wodurch eine hohe Lokalisierung des Abtrags gewährleistet wird. Auch komplexe Strukturen können unter Anwendung von kontinuierlichem Gleichstrom bearbeitet werden. Infolgedessen sind, im Vergleich zu gepulsten elektrochemischen Prozessen, höhere Auflösungsraten erreichbar. In den Experimenten wurden auf der Oberfläche der Wolframcarbidlegierungen punkt- und linienförmige Mikrostrukturen abgetragen. Die Realisierung erfolgte für die punktförmigen Abträge ohne Düsenbewegung und für die linienförmigen Abträge durch Einzel- und Multiaxialbewegungen des Werkzeugs. Desweiteren wurde, durch das Überlappen von linearen Abträgen, eine dreidimensionale Formgebung der untersuchten Materialien realisiert.