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REVENDICATION
Procédé de fabrication d'une électrode filiforme pour l'usinage par électro-érosion comprenant une âme filiforme entourée d'une couche métallique, caractérisé par le fait que l'on choisit un élément filiforme de diamètre supérieur à celui de ladite âme, que l'on préchauffe cet élément à une température située entre 110 et 350 C.
que l'on fait défiler axialement l'élément au travers d'une enceinte remplie du métal fondu, destiné à former ladite couche, verticalement et de bas en haut, au travers de deux ouvertures ménagées à l'aplomb l'une de l'autre dans des portions opposées de la paroi de ladite enceinte, la vitesse de défilement de cet élément filiforme étant telle que le temps de séjour de chacune de ses portions ponctuelles dans ledit métal fondu soit inférieur à 5. 10-' s, et que, après solidification du revêtement, I'on soumet l'élément filiforme ainsi revêtu à une opération de tréfilage pour amener tant le diamètre de l'élément filiforme que l'épaisseur du revêtement aux valeurs souhaitées pour l'électrode à obtenir.
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une électrode filiforme pour l'usinage par électro-érosion comprenant une âme filiforme entourée d'une couche métallique.
On a déjà proposé de telles électrodes, notamment dans le brevet
US N" 4287404. De telles électrodes facilitent l'amorçage des décharges et supportent des intensités élevées. En utilisant un revêtement de zinc ou d'alliage de zinc, la tension de vapeur élevée de ce métal constitue un blindage thermique vis-à-vis de la chaleur dégagée par les décharges, réduisant les risques de rupture de l'âme pour des intensités de courant relativement élevées.
De telles électrodes sont obtenues par dépôt galvanique d'un revêtement métallique et coûtent relativement cher en raison de la vitesse d'un tel processus de dépôt et des problèmes de pollution qui lui sont inhérents. Or la consommation d'électrode est relativement importante. Pour réduire le coût, on a proposé de former une électrode à boucle fermée et de faire passer une portion de cette boucle dans un bac d'électrolyse destiné à régénérer la couche au fur et à mesure de l'utilisation de l'électrode. Cette solution suppose une transformation de la machine, ainsi que l'adaptation du bain électrolytique à la vitesse de défilement du fil imposée par l'usinage par électro-érosion, ce qui ne constitue pas un problème simple. Enfin,
I'entretien et la surveillance de la cellule ne sont pas du domaine du mécanicien utilisateur de la machine.
C'est sans doute les raisons pour lesquelles de tels fils électrodes ne sont généralement pas régénérés sur la machine d'usinage par électro-érosion.
Le but de la présente invention est d'apporter une solution à la fabrication de tels fils qui soit économiquement plus intéressante que celle proposée jusqu'ici.
On connaît des procédés de revêtement de fil qui consistent à faire passer de bas en haut ce fil dans un bain de métal en fusion. De tels procédés permettent d'obtenir un fil revêtu d'une couche relativement épaisse du métal en fusion, à des vitesses élevées et avec un centrage parfait du revêtement par rapport à l'axe longitudinal du fil. Un tel procédé fait notamment l'objet du brevet US N" 4169426.
La présente invention propose un procédé de fabrication, à grande vitesse, d'électrodes filiformes pour l'usinage par électroérosion du type susmentionné, fondé en partie sur le procédé de revêtement à haute vitesse ci-dessus.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une électrode filiforme selon la revendication.
Non seulement ce procédé de fabrication propose d'utiliser le procédé de revêtement à haute vitesse connu, mais il permet d'accroître encore très sensiblement la rentabilité du procédé de fabrication en soumettant le fil ainsi revêtu à une opération de tréfilage.
Cette combinaison d'opérations de revêtement et de tréfilage, en vue de produire des électrodes filiformes revêtues pour l'usinage par électro-érosion. est rendue possible du fait que le procédé de revêtement permet de réaliser des couches relativement épaisses et également du fait que le tréfilage du fil revêtu est rendu possible en raison de la non-formation de composés intermétalliques à l'interface entre l'âme et le revêtement. en raison de la haute vitesse du processus de revêtement à chaud. Il résulte de ce procédé que le coût de fabrication de telles électrodes filiformes. revetues en vue de l'usinage par électro-érosion, peut être considérablement réduit, compte tenu de l'augmentation sensible de la productivité.
La figure unique du dessin annexé illustre, très schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Cette installation comporte un poste d'alimentation 1 destiné à délivrer le fil 2 à revêtir. Ce fil passe ensuite dans un poste de préchauffage 3 qui comporte une alimentation de courant continu 4 par frotteurs 5 entre deux poulies 6. Ensuite, le fil 2 passe dans une buse 7 alimentée en métal en fusion par un creuset 8, dont le niveau de métal fondu est commandé par un piston plongeur 9. La buse 7 présente deux ouvertures 7a et 7b situées à l'aplomb l'une de l'autre dans la trajectoire verticale du fil. Au-dessus de cette buse 7 se trouve une enceinte de refroidissement 10 alimentée par une circulation d'eau. A la sortie de cette enceinte, le fil 2 est conduit vers un poste de bobinage 11.
L'installation de tréfilage du fil revêtu n'est pas illustrée ici, étant donné qu'il s'agit d'une installation tout à fait classique. De même,
I'installation de revêtement qui vient d'être décrite est, de préférence, précédée d'un poste de nettoyage dans lequel on fait passer le fil dans des solutions de dégraissage et, éventuellement, de décapage chimique, afin de garantir une bonne adhérence du revêtement.
L'opération de nettoyage peut également être intercalée entre la sortie du poste d'alimentation et l'entrée du préchauffeur. Ce type de traitement est connu et ne fait pas directement partie de l'invention.
C'est la raison pour laquelle il n'est ni décrit ni représenté. Il suffit simplement de savoir que les opérations de nettoyage consistent à faire passer le fil dans une solution alcaline de dégraissage, de le rincer ensuite à l'eau courante, de le faire ensuite passer dans une solution acide de décapage, puis de le rincer à l'eau courante avant de le rincer à l'eau déionisée. Il y a lieu encore de préciser que l'opération de préchauffage dans le poste 3 se déroule dans une atmosphère inerte de N2 + H2, afin d'éviter l'oxydation du fil.
Le principe du procédé de revêtement du fil 2 à travers la buse 7 consiste à faire passer le fil en le déplaçant de bas en haut et en maintenant le métal en fusion dans la buse 7, de sorte que le fil chaud est mouillé par le métal en fusion et entraîne une couche de métal à sa surface. Comme seuls la mouillabilité du fil par le métal en fusion et le transfert thermique entrent en ligne de compte,
I'épaisseur de la couche est égale tout autour de l'âme filiforme. de sorte que cette âme est parfaitement centrée. Par conséquent, I'opé- ration de tréfilage à laquelle ce fil ainsi revêtu est appelé à être soumis permettra d'obtenir un fil revêtu dont l'âme sera parfaitement centrée.
Comme on le verra par la suite, le choix des paramètres de fonctionnement peut être réalisé dans une gamme de vitesses et de températures assez large. De façon générale, plus la vitesse de défilement est grande et plus la température de préchauffage du fil est élevée, plus l'épaisseur de la couche du revêtement diminue. Il existe cependant une valeur maximale de l'épaisseur du revêtement pour un choix précis des paramètres de fonctionnement.
Les fils utilisés pour réaliser les essais ont été des fils de laiton, comprenant 650il' Cu. 35% Zn. 0.07 Ó Pb. 0.05 /O Fe. d'un diamètre de 0.63 mm. Les vitesses de défilement se sont situées entre 30 et 460 mmin. ce qui correspond à un temps de séjour de chacune des portions ponctuelles du fil 2 dans le métal fondu de la buse 7, inférieur à 5 10-- s. On a constaté que l'effet de la température de préchauffage se fait surtout sentir entre 30 et 150 m min. Quant à l'effet de la vitesse sur l'épaisseur. celle-ci varie d'environ 150 llm à
30 m min à environ 50 Um à 460 m min.
Un autre facteur a fait l'objet d'une étude particulière: c'est celui
de l'adhérence du revêtement sur le fil. Cette adhérence est premièrement fonction de la propreté du fil et tout le fil revêtu a subi le traitement de dégraissage et de décapage susmentionné. Deux autres facteurs influent sur l'adhérence, soit la température de préchauffage du fil et le temps de contact du fil avec le bain de métal liquide, soit la vitesse de défilement. ce qui revient au même. On a constaté que plus cette vitesse est élevée. plus la température de préchauffage doit l'être également.
Les fils revêtus en vue de réaliser des électrodes par tréfilage sont des fils de 0,63 mm et l'épaisseur de la couche de zinc déposée selon le procédé décrit est de l'ordre de 100 llm pour une vitesse de défilement de l'ordre de 150 à 200 m/min. A cette vitesse, la température de préchauffage doit être supérieure à 200-250- C pour assurer une bonne adhérence du revêtement.
Lors de l'opération de tréfilage à froid, le fil revêtu a été amené d'un diamètre de l'ordre de 0,8 mm à un diamètre de 0,3 mm, constituant le fil destiné à être utilisé en tant qu'électrode dans un processus d'usinage par électro-érosion. Compte tenu de cette opération, la longueur du fil tréfilé est sept fois plus longue que celle du fil initial, de sorte que la production d'électrode filiforme est de l'ordre de 1000 à 1400 mimi. ce qui donne un diamètre de l'âme de l'électrode de l'ordre de 0.22 mm avec une couche de zinc de l'ordre de 40 pLm.
I1 apparaît que. par rapport au procédé électrolytique, l'augmentation de la productivité est de l'ordre d'un facteur 100. En outre, on peut remarquer, des paramètres discutés précédemment, que ces valeurs ne constituent pas des limites maximales, mais qu'elles se situent dans une gamme moyenne de paramètres.
Le procédé décrit n'est pas limité à l'usage du zinc, mais peut être mis en oeuvre avec tout autre métal ou alliage à bas point de fusion et à tension de vapeur élevée, tels que le cadmium et le magnésium ou des alliages de ces métaux. Le fil sur lequel le revêtement pourra être déposé pourra être en laiton ou en cuivre, en acier, ou en tout autre métal susceptible de résister à la température de travail et présentant une résistance à la traction et une conductibilité électrique appropriées.
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CLAIM
Method of manufacturing a filiform electrode for EDM machining comprising a filiform core surrounded by a metallic layer, characterized in that a filiform element of diameter greater than that of said core is chosen, than the '' this element is preheated to a temperature between 110 and 350 C.
that the element is made to scroll axially through an enclosure filled with molten metal, intended to form said layer, vertically and from bottom to top, through two openings arranged vertically one of the other in opposite portions of the wall of said enclosure, the running speed of this filiform element being such that the residence time of each of its punctual portions in said molten metal is less than 5. 10- 's, and that, after the coating has solidified, the filiform element thus coated is subjected to a drawing operation in order to bring both the diameter of the filiform element and the thickness of the coating to the desired values for the electrode to be obtained.
The present invention relates to a method of manufacturing a filiform electrode for EDM machining comprising a filiform core surrounded by a metallic layer.
Such electrodes have already been proposed, in particular in the patent
US No. 4287404. Such electrodes facilitate the initiation of discharges and withstand high intensities. By using a coating of zinc or zinc alloy, the high vapor pressure of this metal constitutes a thermal shield against of the heat released by the discharges, reducing the risks of rupture of the core for relatively high current intensities.
Such electrodes are obtained by galvanic deposition of a metallic coating and are relatively expensive due to the speed of such a deposition process and the pollution problems inherent therein. However, the consumption of electrode is relatively high. To reduce the cost, it has been proposed to form an electrode with a closed loop and to pass a portion of this loop through an electrolysis tank intended to regenerate the layer as the electrode is used. This solution supposes a transformation of the machine, as well as the adaptation of the electrolytic bath to the speed of movement of the wire imposed by the machining by electro-erosion, which is not a simple problem. Finally,
Maintenance and monitoring of the cell is not the domain of the mechanic using the machine.
This is no doubt the reasons why such electrode wires are generally not regenerated on the EDM machine.
The object of the present invention is to provide a solution to the manufacture of such wires which is economically more advantageous than that proposed so far.
There are known methods of coating wire which consist in passing this wire from bottom to top in a bath of molten metal. Such methods make it possible to obtain a wire coated with a relatively thick layer of molten metal, at high speeds and with perfect centering of the coating with respect to the longitudinal axis of the wire. Such a process is in particular the subject of US Patent No. 4,169,426.
The present invention provides a method of manufacturing, at high speed, filiform electrodes for electroerosion machining of the aforementioned type, based in part on the above high speed coating method.
To this end, the subject of the present invention is a method of manufacturing a filiform electrode according to claim.
This manufacturing process not only proposes to use the known high-speed coating process, but it makes it possible to further increase the profitability of the manufacturing process very considerably by subjecting the wire thus coated to a drawing operation.
This combination of coating and drawing operations, to produce coated wire electrodes for EDM machining. is made possible by the fact that the coating process makes it possible to produce relatively thick layers and also by the fact that the drawing of the coated wire is made possible due to the non-formation of intermetallic compounds at the interface between the core and the coating. due to the high speed of the hot coating process. It follows from this process that the cost of manufacturing such filiform electrodes. coated for EDM machining, can be considerably reduced, given the significant increase in productivity.
The single figure of the accompanying drawing illustrates, very schematically and by way of example, an embodiment of an installation for implementing the method which is the subject of the invention.
This installation comprises a supply station 1 intended to deliver the wire 2 to be coated. This wire then passes through a preheating station 3 which includes a direct current supply 4 by wipers 5 between two pulleys 6. Then, the wire 2 passes through a nozzle 7 supplied with molten metal by a crucible 8, the level of which molten metal is controlled by a plunger piston 9. The nozzle 7 has two openings 7a and 7b located directly above one another in the vertical path of the wire. Above this nozzle 7 is a cooling enclosure 10 supplied with a circulation of water. At the outlet of this enclosure, the wire 2 is led to a winding station 11.
The wire drawing installation of the coated wire is not illustrated here, since it is a completely conventional installation. Likewise,
The coating installation which has just been described is preferably preceded by a cleaning station in which the wire is passed through degreasing and, possibly, chemical pickling solutions, in order to guarantee good adhesion of the coating.
The cleaning operation can also be interposed between the outlet of the feed station and the inlet of the preheater. This type of treatment is known and is not directly part of the invention.
This is the reason why it is neither described nor represented. It suffices simply to know that the cleaning operations consist in passing the wire through an alkaline degreasing solution, then rinsing it under running water, then passing it through an acid pickling solution, then rinsing it with running water before rinsing it with deionized water. It should also be specified that the preheating operation in station 3 takes place in an inert atmosphere of N2 + H2, in order to avoid oxidation of the wire.
The principle of the method of coating the wire 2 through the nozzle 7 consists in passing the wire by moving it from the bottom up and keeping the molten metal in the nozzle 7, so that the hot wire is wetted by the metal molten and brings a layer of metal to its surface. As only the wettability of the wire by the molten metal and the heat transfer are taken into account,
The thickness of the layer is equal all around the threadlike core. so that this soul is perfectly centered. Consequently, the drawing operation to which this wire thus coated is called to be subjected will make it possible to obtain a coated wire whose core will be perfectly centered.
As will be seen later, the choice of operating parameters can be made in a fairly wide range of speeds and temperatures. In general, the higher the running speed and the higher the preheating temperature of the wire, the more the thickness of the coating layer decreases. There is however a maximum value of the coating thickness for a precise choice of the operating parameters.
The wires used to carry out the tests were brass wires, comprising 650 μl. 35% Zn. 0.07 Ó Pb. 0.05 / O Fe. With a diameter of 0.63 mm. The scrolling speeds were between 30 and 460 mmin. which corresponds to a residence time of each of the point portions of the wire 2 in the molten metal of the nozzle 7, less than 5 10-- s. It has been found that the effect of the preheating temperature is felt mainly between 30 and 150 m min. As for the effect of speed on thickness. this varies from around 150 µm to
30 m min to about 50 Um to 460 m min.
Another factor has been the subject of a specific study: that
adhesion of the coating on the wire. This adhesion is firstly a function of the cleanliness of the wire and all of the coated wire has undergone the aforementioned degreasing and pickling treatment. Two other factors influence the adhesion, either the preheating temperature of the wire and the contact time of the wire with the liquid metal bath, or the speed of travel. which is the same. It has been found that the higher this speed. the higher the preheating temperature must also be.
The wires coated with a view to producing electrodes by drawing are wires of 0.63 mm and the thickness of the zinc layer deposited according to the process described is of the order of 100 μm for a running speed of the order from 150 to 200 m / min. At this speed, the preheating temperature must be higher than 200-250- C to ensure good adhesion of the coating.
During the cold drawing operation, the coated wire was brought from a diameter of the order of 0.8 mm to a diameter of 0.3 mm, constituting the wire intended to be used as an electrode in an EDM machining process. Given this operation, the length of the drawn wire is seven times longer than that of the initial wire, so that the production of filiform electrode is of the order of 1000 to 1400 mimi. which gives a diameter of the core of the electrode of the order of 0.22 mm with a layer of zinc of the order of 40 pLm.
It appears that. compared to the electrolytic process, the increase in productivity is of the order of a factor of 100. In addition, it can be noted, from the parameters discussed above, that these values do not constitute maximum limits, but that they are fall within an average range of parameters.
The process described is not limited to the use of zinc, but can be implemented with any other metal or alloy with a low melting point and a high vapor pressure, such as cadmium and magnesium or alloys of these metals. The wire on which the coating can be deposited may be made of brass or copper, steel, or any other metal capable of withstanding the working temperature and having an appropriate tensile strength and electrical conductivity.