CN102784978A - 慢走丝电火花线切割铜合金电极线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种慢走丝电火花线切割铜合金电极线及其制备方法，其中电极线的组分包含Al、Zn、Ni、Mg、W和Cu。另外，本发明还公开了上述的慢走丝电火花线切割电极线的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)在真空感应熔炼炉中按成分以及组成加料，并使其熔化，得到熔融的金属液；(2)将熔融的金属液导入到连铸设备内，制备合金线坯；(3)将合金坯材经冷却拉伸和在线退火、以及成品前的去应力退火制成电极线。本发明的电极线提高了电极线在加工液中的耐蚀性、切削性能；抗拉强度稳定，导电性良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种电火花线切割铜合金电极线，更具体的，本发明涉及一种慢走丝电火花线切割铜合金电极线。
背景技术
电火花加工的原理是在一定介质中，基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，从而达到对零件的尺寸、形状及表面质量等预定的加工要求。电火花线切割加工(简称WEDM)是在电火花加工基础上于20世纪50年代末最早在苏联发展起来的一种新的工艺形式，电火花线切割加工的基本原理是利用不断移动的细金属导线作为工具电极，其与工件之间形成脉冲性放电腐蚀工件来实现加工。电火花线切割加工具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、加工成本低等突出优点。
对于电火花线切割加工用电极线，理想的是其有加工速度快、抗拉强度高、韧性强、导电性好、价格低廉等特性。现有技术的慢走丝电火花线切割电极线有黄铜丝、镀锌黄铜丝、镀锌钢丝、β丝、γ丝等。现有技术中的慢走丝电火花线切割电极线中，普遍采用在表面镀锌来提高其加工速度。但是当对加工零件的精度、光洁度要求较高时，比如精密模具、精密仪器的零部件、表面质量要求高的零件等，现有技术中的电火花线切割电极线的性能，难以同时兼顾速度和质量要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题正是在于提供一种慢走丝电火花线切割用电极线，以期在增大慢走丝电火花线切割电极线的切割加工速度的同时，能够保证精密模具、精密仪器的表面加工粗糙度低、并且所述的电极线成本相对低廉。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种慢走丝电火花线切割用电极线，其特征在于所述的电极线的组分包含Al、Zn、Ni、Mg、W和Cu。
优选的，本发明提供一种慢走丝电火花线切割用电极线，其特征在于所述的电极线的组分和比例分别为：Al：32％-36％，Zn：10％-12％，Ni：3.0％-5.0％，Mg：0.20-0.80％，W0.20-0.80％，余量为铜和不可避免的杂质。
另外，本发明还公开了上述的慢走丝电火花线切割用电极线的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)在真空感应熔炼炉中按成分以及组成加料，并使其熔化，得到熔融的金属液；
(2)将熔融的金属液导入到连铸设备内，制备合金线坯；
(3)将合金坯材经冷却拉伸和在线退火、以及成品前的去应力退火制成直径为0.20-0.25mm的电极线。
其中，在所述的步骤(1)中，优选的，熔化温度为1100-1200℃，保温时间为50-150分钟；更优选的，所述的熔化温度为1100-1150℃，保温时间为50-100分钟。
其中，在所述的步骤(2)中，优选的，连铸温度为1000-1100℃，连铸时结晶器冷却水压为0.6-0.9MPa，冷却水进水温度为5-30℃，连铸速度为1200-1300mm/min，得到合金坯材；更优选的，连铸温度为1000-1050℃，连铸时结晶器冷却水压为0.7-0.8MPa。
其中，在所述的步骤(3)中，所述的在线退火温度为600-680℃，退火时间为10-50秒，以使合金材料线坯经过拉伸后得到的线材发生再结晶，便于后续拉伸加工。
其中，在所述的步骤(3)中，所述的去应力退火温度为200-250℃，相应的退火时间为10-20秒，以消除最终电极线成品的加工应力。
本发明与现有技术中已有的慢走丝电火花电极线相比，具有以下显著优点和有益效果：
(1)本申请所采用的铜合金电极线与传统的黄铜电极线相比，提高了电极线在加工液中的耐蚀性，并且也显著改善了其切削性能，特别是显著的降低了加工后的表面粗糙度。
(2)采用本申请的铜合金制造的电极线其结晶性能良好，具有稳定的抗拉强度，并且导电性良好。
(3)本发明的电极线线坯的可加工性能良好，加工溶液，从而降低了显著降低了电极线的制备成本。
附图说明
图1为慢走丝电火花线切割用电极线的加工示意图。
图2为慢走丝电火花线切割用电极线的制造流程示意图。
具体实施方式
下文将结合具体的实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
实施例1
按以下质量配制总计为100Kg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Al：32.0Kg；Zn：10.0Kg；Ni：3.0Kg；Mg：0.20Kg；W：0.20Kg；和余量的Cu；
将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1100℃，保温时间为100分钟；
将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为：连铸温度：1000℃，连铸时结晶器冷却水压为0.7～0.8MPa，冷却水进水温度5-30℃，进出水温差为5～15℃，连铸速度为1200mm/min；
将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度：600℃，退火时间：50秒；以及成品前的去应力退火，退火温度：250℃，退火时间：10秒；得制备得到的慢走丝电火花线切割电极线的直径为0.25mm。所述的电极线成品的化学成分和组成为：Al：32.0％；Zn：10.0％；Ni：3.0％；Mg：0.20％；W：0.20％；和余量的Cu。
在万能电子拉伸仪上测试电极线的抗拉强度和延伸率，采用TX-300A智能电导线电阻率测量仪测试其导电率，采用触针法测量加工后的表面粗糙度，以45号钢作为工件测试所述的电极线的电火花线切割速度。
实施例2
按以下质量配制总计为100Kg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Al：32.0Kg；Zn：10.0Kg；Ni：3.0Kg；Mg：0.20Kg；W：0.20Kg；和余量的Cu；
将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1100℃，保温时间为100分钟；
将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为：连铸温度：1000℃，连铸时结晶器冷却水压为0.7～0.8MPa，冷却水进水温度5-30℃，进出水温差为5～15℃，连铸速度为1200mm/min；
将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度：600℃，退火时间：50秒；以及成品前的去应力退火，退火温度：250℃，退火时间：10秒；得制备得到的慢走丝电火花线切割电极线的直径为0.25mm。所述的电极线成品的化学成分和组成为：Al：32.0％；Zn：10.0％；Ni：3.0％；Mg：0.20％；W：0.20％；和余量的Cu。
在万能电子拉伸仪上测试电极线的抗拉强度和延伸率，采用TX-300A智能电导线电阻率测量仪测试其导电率，采用触针法测量加工后的表面粗糙度，以45号钢作为工件测试所述的电极线的电火花线切割速度。
实施例3
按以下质量配制总计为100Kg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Al：36.0Kg；Zn：12.0Kg；Ni：5.0Kg；Mg：0.80Kg；W：0.80Kg；和余量的Cu；
将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1100℃，保温时间为100分钟；
将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为：连铸温度：1100℃，连铸时结晶器冷却水压为0.7～0.8MPa，冷却水进水温度5-30℃，进出水温差为5～15℃，连铸速度为1200mm/min；
将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度：600℃，退火时间：25秒；以及成品前的去应力退火，退火温度：250℃，退火时间：10秒；得制备得到的慢走丝电火花线切割电极线的直径为0.25mm。所述的电极线成品的化学成分和组成为：Al：36.0％；Zn：12.0％；Ni：5.0％；Mg：0.80％；W：0.80％；和余量的Cu。
在万能电子拉伸仪上测试电极线的抗拉强度和延伸率，采用TX-300A智能电导线电阻率测量仪测试其导电率，采用触针法测量加工后的表面粗糙度，以45号钢作为工件测试所述的电极线的电火花线切割速度。
实施例4
按以下质量配制总计为100Kg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Al：36.0Kg；Zn：12.0Kg；Ni：3.0Kg；Mg：0.20Kg；W：0.20Kg；和余量的Cu；
将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1150℃，保温时间为100分钟；
将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为：连铸温度：1050℃，连铸时结晶器冷却水压为0.7～0.8MPa，冷却水进水温度5-30℃，进出水温差为5～15℃，连铸速度为1200mm/min；
将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度：650℃，退火时间：25秒；以及成品前的去应力退火，退火温度：200℃，退火时间：20秒；得制备得到的慢走丝电火花线切割电极线的直径为0.25mm。所述的电极线成品的化学成分和组成为：Al：36.0％；Zn：12.0％；Ni：3.0％；Mg：0.20％；W：0.20％；和余量的Cu。
在万能电子拉伸仪上测试电极线的抗拉强度和延伸率，采用TX-300A智能电导线电阻率测量仪测试其导电率，采用触针法测量加工后的表面粗糙度，以45号钢作为工件测试所述的电极线的电火花线切割速度。
实施例5
按以下质量配制总计为100Kg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Al：34.0Kg；Zn：11.0Kg；Ni：4.0Kg；Mg：0.50Kg；W：0.50Kg；和余量的Cu；
将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1150℃，保温时间为100分钟；
将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为：连铸温度：1000℃，连铸时结晶器冷却水压为0.7～0.8MPa，冷却水进水温度5-30℃，进出水温差为5～15℃，连铸速度为1200mm/min；
将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度：650℃，退火时间：30秒；以及成品前的去应力退火，退火温度：220℃，退火时间：15秒；得制备得到的慢走丝电火花线切割电极线的直径为0.25mm。所述的电极线成品的化学成分和组成为：Al：34.0％；Zn：11.0％；Ni：4.0％；Mg：0.50％；W：0.50％；和余量的Cu。
在万能电子拉伸仪上测试电极线的抗拉强度和延伸率，采用TX-300A智能电导线电阻率测量仪测试其导电率，采用触针法测量加工后的表面粗糙度，以45号钢作为工件测试所述的电极线的电火花线切割速度。
表1实施例与比较例的综合力学性能、导电率与电火花线切割速度
Claims (7)
1.一种慢走丝电火花线切割铜合金电极线，其特征在于所述的电极线的组分包含Al、Zn、Ni、Mg、W和Cu。
2.权利要求1所述的慢走丝电火花线切割铜合金电极线，其特征在于所述的电极线的组分和比例分别为：Al：32％-36％，Zn：10％-12％，Ni：3.0％-5.0％，Mg：0.20-0.80％，W 0.20-0.80％，余量为铜和不可避免的杂质。
3.权利要求1或2所述的慢走丝电火花线切割铜合金电极线的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)在真空感应熔炼炉中按成分以及组成加料，并使其熔化，得到熔融的金属液；
(2)将熔融的金属液导入到连铸设备内，制备合金线坯；
(3)将合金坯材经冷却拉伸和在线退火、以及成品前的去应力退火制成直径为0.20-0.25mm的电极线。
4.权利要求3所述的制备方法，在所述的步骤(1)中，熔化温度为1100-1200℃，保温时间为50-150分钟。
5.权利要求3所述的制备方法，在所述的步骤(2)中，连铸温度为1000-1050℃，连铸时结晶器冷却水压为0.6-0.9MPa，冷却水进水温度为5-30℃，连铸速度为1200-1300mm/min。
6.权利要求3所述的制备方法，在所述的步骤(3)中，所述的在线退火温度为600-680℃，退火时间为10-50秒。
7.权利要求3所述的制备方法，在所述的步骤(3)中，所述的去应力退火温度为200-250℃，相应的退火时间为10-20秒。
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