CN109909568B - 一种电火花线切割加工用电极丝 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种电火花线切割加工用电极丝，包括丝线形状的芯材和覆盖在芯材表面的表层，所述表层包括依附在芯材表面的基层，所述基层包括多个间断地依附在芯材表面的不规则多边形大块，相邻的大块之间设有第一裂缝；所述表层还包括依附在基层表面的面层，每个大块的外表面都依附有多个间断的多边形小块，相邻的小块之间设有不规则的第二裂缝，所有的小块和所有的第二裂缝共同构成面层。上述电极丝具有双级裂缝的网裂结构，能够高效地切割具有拐角的难加工工件。本发明申请还公开了一种电火花线切割加工用电极丝的制备方法。

Description

一种电火花线切割加工用电极丝

技术领域

本发明涉及电火花线切割加工技术和电极丝技术领域，具体涉及一种电火花线切割加工用电极丝。

背景技术

电火花线切割加工，英文名Wire electrical discharge machine，简称WEDM，是一种基于电火花加工原理，采用丝线形状的工具电极，即电极丝进行精密制造的加工技术，主要用切割的方式来加工各式各样的工件。由于电火花加工的脉冲放电时间极短，属于微秒级，且加工中伴随着电、磁、热等复杂物理过程和化学蚀除过程。因此加工过程中，在极短时间内，两电极之间产生放电通道，在通道中形成局部瞬态高温的能量，可以直接气化或液化蚀除工件材料。正是由于上述加工原理，使得WEDM具有非接触式加工、宏观力小、加工质量高、材料适用性广等显著特点，尤其体现在加工各种不规则表面零件、复杂型腔模具和难加工的特殊材料。

近年来，随着材料的难加工程度、模具的复杂程度、零件的精密度和加工表面质量的需求不断提高，对加工装备的要求也越来越高，因此对电火花线切割加工产品的性能需求也不断提高。例如，工厂制造的产品中出现了各式各样的复杂工件，这些复杂工件的一个显著特点是有很多呈现多样化和不规则的尖角、圆角或钝角等大小、角度不同的过渡连接，这些过渡连接都统称为拐角，由于切割有拐角的工件需要拐弯，并不能直线切割，使得复杂工件难以加工，这些具有拐角的工件可以称为难加工工件。一直以来，如何实现难加工工件的高精度和WEDM的高效率都是摆在本领域的一个技术问题，具体而言，高精度体现在工件尺寸精度，高效率体现在电火花加工速度比，这一技术问题长期困扰着本领域技术人员。

现有技术表明电极丝上有裂缝会对切割有利，即包覆在电极丝芯材表面的表层断裂能够提高切割速度，但这也会降低电极丝的抗拉强度，使得电极丝很容易被拉断，无法继续切割使用，对此技术问题的解决方案通常是增加芯材的直径，并且在芯材和断裂的表层之间添加连续的过渡层。除此之外，现有技术中表层有裂缝的电极丝还会存在一些其他问题，比如本申请人在CN105834533B中公开了一种用于慢走丝电火花切割用的电极丝，电极丝本体由合金化黄铜材料制成的芯材和覆盖在芯材上的表层金属层构成，该表层金属层呈纵向不规则断裂状分布。但是上述电极丝对难加工工件只能割一修二，也就是同一个电极丝进行慢走丝加工时对工件最多只能割三刀，其中第一刀开粗，第二、三刀精修，接下来第四刀电极丝就会很容易断裂，而且切割过程中很明显地会发生停顿，这样对于有些复杂的工件在拐角处就会切割不下去。

再比如，CN101115580B中公开了一种用于电火花加工的电极丝，该电极丝包括由黄铜涂层围绕的芯部，该黄铜涂层包括连续的2μm厚的β-黄铜子层和断裂的4μm厚的γ-黄铜表面层。上述电极丝涂层中连续的β-黄铜子层比不连续的子层效果更好，并且表面层的断裂结构没有明显的特征，适合对普通工件粗割，也无法切割出高精度、表面光洁的有拐角的难加工工件。

综上，现有技术的电极丝难以切割出高精度、表面光洁的有拐角的难加工工件，且电火花线切割加工的效率有待提高。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种高精度的电火花线切割加工用电极丝，能够高效地切割具有拐角的难加工工件。

本发明对上述技术问题的技术解决方案如下：一种电火花线切割加工用电极丝，包括丝线形状的芯材和覆盖在芯材表面的表层，所述表层包括依附在芯材表面的基层，所述基层包括多个间断地依附在芯材表面的不规则多边形大块，相邻的大块之间设有第一裂缝；所述表层还包括依附在基层表面的面层，每个大块的外表面都依附有多个间断的多边形小块，相邻的小块之间设有不规则的第二裂缝，所有的小块和所有的第二裂缝共同构成面层。

本发明电火花线切割加工用电极丝与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

上述电极丝的芯材表面依附着表层的基层，并且基层是断裂的，具体讲基层包括多个间断分隔开的不规则的多边形大块，相邻的大块之间设有第一裂缝。由此可以看出，芯材和表层之间不存在连续的过渡层，也就是说，芯材表面会有一部分通过第一裂缝暴露于空气，但这样的结构并没有明显降低电极丝的抗拉强度，电极丝不仅不容易被拉断，反而能够多次切割工件，甚至能够做到割一修十，尤其切割难加工工件的拐角时表现优异。这是因为难加工工件的拐角精度直接受到电极丝在切割放电过程中形成的爆炸力和高压冲水对加工缝隙向加工路径后方的压差推力造成的滞后作用影响。当加工电流越大，加工间隙中放电时的爆炸力就越强，对电极丝的反向推力也越大；水压越高，加工缝隙中向加工路径后方的压差推力也越大，这种滞后作用最明显地体现在切割小圆弧时实际圆弧直径偏小、加工拐角处出现塌角，从而影响到拐角加工精度和质量。本发明电极丝可以承受较大的电压能力和大电流密度对电极丝损耗及热软化作用而强度降低的限制，这种表层结构的电极丝有效地降低了精修放电时的爆炸力和水压，减小加工缝隙中向加工路径后方的压差推力，从而减缓电极丝的滞后影响，提高小圆弧和拐角的加工质量。所以采用上述电极丝进行慢走丝加工时对工件可以割多刀，第一刀开粗，之后的多刀精修，更重要的是，之后的多刀都是用同一个电极丝重复地精修该工件，电极丝没有轻易发生断裂，而且切割过程中没有停顿，对于比较复杂的工件在拐角处能够高效地切割下去。大量试验证明上述电极丝能够切割出高精度的难加工工件，并且电火花线切割加工的效率很高，即切割时电火花加工速度快，切割出的难加工工件的尺寸精度高。

而且，上述基层的大块和第一裂缝以及面层的小块和第二裂缝共同构成了表层具有双级裂缝的网裂结构，通过在芯材外表面的表层直接设置具有双级裂缝的网裂结构就能够很好地解决由于断裂引起电极丝抗拉强度降低的难题，也就是说上述表层的网裂结构并不会过度降低电极丝的抗拉强度，电极丝切割难加工工件多次，即使10次也不会断丝，这样既不用增加芯材的直径，也不用在芯材和断裂的表层之间添加连续的过渡层，所以制备电极丝不会耗费过多的金属原材料。

优选地，所述表层呈现纵横交错的不规则网状断裂式结构。一方面，由于这样基层表面的第一裂缝不是纵向裂缝，所以切割过程中没有停顿，对于有些复杂的难加工工件在拐角处能够顺利地切割下去。另一方面，与规则有序的表层结构相比，上述不规则的网状断裂式结构对切割难加工工件更有利。这是因为电火花线切割是利用放电热进行加工的，工件材料表面因放电产生高温而熔化，然后急冷而产生变质层，变质层上很容易出现微观裂纹，这是由于电极间隙消电离不充分，放电点不分散，多次连续在同一次放电而形成的。然而，这种纵横交错的不规则网状断裂式结构有效减少了电容效应造成高的能量释放和工作液中的电蚀产物如液渣等导致的集中放电。特别是在割一修六次以上的精修时，这种结构的电极丝使得电极间隙消电离充分，放电点均匀分散，具有相当稳定的放电过程，从而获得优异的表面质量。所以本发明电极丝切割出难加工工件在抛光后，工件表面基本没有线痕，有效提高加工工件的表面质量，增加了了工件的可装配性。

优选地，每个小块的外表面均为不规则的多边形，每个小块的多边形内角中都至少有一个锐角。这样有助于压缩放电通道，使能量更加集中，提高电蚀能力，切割速度更快。

进一步优选地，每个小块的外表面均为不规则的凹多边形，每个小块的凹多边形内角中都至少有三个锐角。多边形一般是凸多边形，研究发现，本发明小块可以为凹多边形，且凹多边形的锐角更多，这样更有助于压缩放电通道，加快切割速度。

优选地，每个大块的外表面均为不规则的多边形，每个大块的多边形内角中都至少有一个锐角。同理，基层的大块呈现上述结构，也有助于压缩放电通道，使能量更加集中，提高电蚀能力，切割速度更快。

优选地，所述第一裂缝的长度为20～200μm，宽度为2～30μm，深度为1～15μm；所述第二裂缝的深度为0.2～2μm。上述第一裂缝的尺寸，包括长度、宽度和深度都比第二裂缝的大，这样电极丝切割时候能够快速地形成电场，进行火花放电，所以电火花加工速度快，电极丝切割效率高。大量试验表明，本发明电极丝的电火花加工速度与相同尺寸的γ镀层丝的电火花加工速度比值为1.10～1.20，这在本领域的现有技术中具有显著的进步。

优选地，所述芯材的材料为黄铜、紫铜或钢丝；所述基层的材料为锌含量在42～52wt％范围的β相铜锌合金；所述面层的材料由锌含量在53～65wt％范围的γ相铜锌合金及不可避免的杂质组分组成。具体地，所述不可避免的杂质组分包括铜被氧化产生的氧化铜和锌被氧化产生的氧化锌，且面层材料的杂质组分小于0.3wt％。采用上述材料，能够减少电火花加工放电时电极丝的损耗，保持电极丝表层的网状断裂式结构。另外，由于氧化铜和氧化锌都是加工时附带产生的，含量很少，故而对电极丝产品的结构和性能影响很小，即少量的氧化物不会导致导电体过早磨损，且电极丝表层保持光亮。材料的组分中无需添加锰、钛、铬等价格贵的金属元素，所以成本低、适合工业化生产。

优选地，所述基层的厚度为10～15μm，所述面层的厚度为0.2～2μm，所述电极丝的直径为0.15～0.30mm。上述电极丝的直径与现有技术的相当，虽然表层有两级裂缝，包括第一裂缝和第二裂缝，并构成不规则的网裂结构，但电极丝整体的抗拉强度仍然满足加工时割一修十的高要求，电极丝切割时电火花加工速度快，切割出的难加工工件的尺寸精度高。

优选地，所述电极丝用于电火花线切割加工具有拐角的难加工工件。由于电极丝的抗拉强度高、导电率高、电火花加工速度快，且电极丝切割后的工件尺寸精度高、光洁度好、拐角的尺寸精度和垂直度完全满足加工需求，所以电极丝能够高效地切割具有拐角的难加工工件。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种电火花线切割加工用电极丝的制备方，制得的电极丝能够高效率地切割出高精度的难加工工件。

上述技术问题的技术解决方案如下：一种电火花线切割加工用电极丝的制备方法，包括以下步骤：

1)将直径为0.8～1.5mm的母线依次进行除油、酸洗、水洗和镀锌处理，完成电镀，在母线表面形成厚度为5～20μm的锌镀层；

2)将步骤1)得到的线坯在100～330℃的温度条件下热处理0.5～5h；

3)将步骤2)得到的线坯以100～600m/min的拉伸速度进行第一次拉伸，并进行去应力退火；

4)将步骤3)得到的线坯在200～550℃温度条件下热处理2～20h；

5)将步骤4)得到的线坯以1000～2000m/min的拉伸速度进行第二次拉伸，并进行去应力退火，得到直径为0.15～0.30mm的电极丝。

本发明电火花线切割加工用电极丝的制备方法与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

上述方法跳出了本领域的常规技术手段，相比现有技术多出了步骤3)第一次拉伸和步骤4)第二次退火，步骤3)是在第一次退火后以较小的拉伸速度完成的，这样经过第一次拉伸和紧接着的去应力退火，第三线坯的表层被拉裂开形成多个不规则多边形的大块，这些大块间隔地依附在芯材表面，相邻的大块之间设有第一裂缝。步骤4)的退火时间较长，这是为了加固大块在芯材表面的附着效果，从而为接下来的第二次拉伸做好准备。步骤5)的拉伸速度很大，这种高速拉伸和紧接着的去应力退火的结果就是，第四线坯的表层被进一步拉裂，大块之间的第一裂缝更宽，每个大块上被拉裂开形成多个不规则的多边形小块，这些小块间隔地依附在大块的外表面，相邻的小块之间设有不规则的第二裂缝。由此可知，大块和小块均为拉伸产生的碎片，两次拉伸的速度差别很大，每次拉伸前后的退火工艺都比较精致，所以制得的电极丝的芯材与具有双级裂缝的网裂结构的表层能够很好地长时间的融合在一起，进而高效率地切割出高精度的难加工工件。

优选地，所述步骤1)电镀的电流为1200～2500A，电压120～220V。

优选地，所述步骤2)热处理的温度为100～250℃，时间为4～5h。

优选地，所述步骤3)去应力退火的电压50～180V，电流为25～100A。

优选地，所述步骤4)热处理的温度为350～450℃，时间为4～5h。

优选地，所述步骤5)去应力退火的电压为12～60V，电流为15～50A。

优选地，所述电极丝成品的直径为(0.25±0.002)mm。

综上所述，本发明的有益效果如下：

1)通过在芯材表面的表层直接设置具有双级裂缝的网裂结构，并不会过度降低电极丝的抗拉强度，这样既不用增加芯材的直径，也不用连续的过渡层，所以制备电极丝所需的金属原材料少，成本低。

2)制备方法中添加了慢速的第一次拉伸，形成的大块牢固地依附在芯材表面，紧接着经过较长时间的退火，再进行快速的第二次拉伸，在没有破坏基层的大块的前提下，形成的小块牢固地依附在大块构成的面层表面，所以制得的电极丝的芯材与具有双级裂缝的网裂结构的表层能够很好地长时间的融合在一起，进而高效率地切割出高精度的难加工工件。

3)本发明电极丝抗拉强度高、导电率高、电火花加工速度快，能够高效地切割难加工工件多次，中间不会停顿，加工出的工件尺寸精度高、光洁度好、拐角的尺寸精度和垂直度完全满足加工需求。

4)本发明电极丝可以承受较大的电压能力和大电流密度对电极丝损耗及热软化作用而强度降低的限制，有效地减小加工缝隙中向加工路径后方的压差推力，从而减缓电极丝的滞后影响，提高小圆弧和拐角的加工精度。

5)本发明电极丝有效减少了电容效应造成高的能量释放和工作液中的电蚀产物如液渣等导致的集中放电产生的微观裂纹。特别是在割一修六次以上的精修时，这种纵横交错的不规则网状断裂式结构使得电极间隙消电离充分，放电点均匀分散，具有相当稳定的放电过程，从而使工件获得优异的表面质量。因此，切割出来的工件表面基本没有线痕，增加了工件的可装配性。

6)本发明电极丝切割切割出来的工件表面存在残余应力小，不容易变形，具有较好的消电离能力、渗透性好、稳定性好等特性。由于每个小块的外表面均为不规则的多边形，每个小块的多边形内角中都至少有一个锐角，有助于压缩放电通道，使能量更加集中，提高电蚀能力，切割速度更快。

附图说明

图1为本发明电火花线切割加工用电极丝的剖视图。

图2为本发明电火花线切割加工用电极丝的侧视图。

图3为图2中一个大块的放大示意图。

图中所示1、芯材，2、表层，3、基层，4、大块，5、第一裂缝，6、面层，7、小块，8、第二裂缝。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

本发明中涉及多种材料，包括黄铜、紫铜、钢丝、β相铜锌合金、γ相铜锌合金，这些原料均可通过市售采购得到。

本发明电火花线切割加工用电极丝及其制备方法中出现多个参数，如锌含量、厚度、直径、长度、宽度、深度、电流、电压、温度、时间、速度，单位(如wt％、μm、mm、A、V、℃、h、m/min)统一在上限后标注，例如42～52wt％、10～15μm、0.15～0.30mm、20～200μm，2～30μm，1～15μm、1200～2500A、120～220V、100～250℃、4～5h、100～600m/min。当然，还可以采用上限值和下限值后均标注单位，如42wt％～52wt％、10μm～15μm、0.15mm～0.30mm、20μm～200μm，2μm～30μm、1μm～15μm、1200A～2500A、120V～220V、100℃～250℃、4h～5h、100m/min～600m/min。这两种参数范围的表达方式均可，在实施例中对上限、下限两个端点值和中间取值，数值后都会带单位。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。

电极丝产品实施例

如图1、图2、图3所示，一种电火花线切割加工用电极丝，包括丝线形状的芯材1和覆盖在芯材1表面的表层2，所述表层2包括依附在芯材1表面的基层3，所述基层3包括多个间断地依附在芯材1表面的不规则多边形的大块4，相邻的大块4之间设有第一裂缝5。所述表层2呈现纵横交错的不规则网状断裂式结构。基层3上的大块4具有一定厚度的碎片，且为多边形，如三角形、四边形、五边形、六边形。所述大块也可称为大片，所述第一裂缝也可称为第一裂纹。每个大块4的外表面均为不规则的多边形，每个大块4的多边形内角中都至少有一个锐角。

所述表层2还包括依附在基层3表面的面层6，每个大块4的外表面都依附有多个间断的多边形小块7，相邻的小块7之间设有不规则的第二裂缝8，所有的小块7和所有的第二裂缝8共同构成面层6。所述小块也可称为小片，所述第二裂缝也可称为第二裂纹。所述多边形小块7是指结构为多边形且很薄的不规则小碎块，且每个大块4的外表面都依附有多个小块7，所以小块7的尺寸小于大块4的尺寸。每个小块7的外表面均为不规则的多边形，每个小块7的多边形内角中都至少有一个锐角；多边形一般是凸多边形，研究发现，本发明电极丝中，一些小块7为凹多边形，且凹多边形的锐角更多，甚至能达到每个小块7的凹多边形内角中都至少有三个锐角。

所述第一裂缝5的长度为50μm，宽度为20μm，深度为5μm；所述第二裂缝8的深度为1μm。所述芯材1的材料为黄铜、紫铜或钢丝；所述基层3的材料为锌含量为47wt％的β相铜锌合金；所述面层6的材料由锌含量为60wt％的γ相铜锌合金及不可避免的杂质组分组成。具体地，所述不可避免的杂质组分包括铜被氧化产生的氧化铜和锌被氧化产生的氧化锌，且面层6材料的杂质组分小于0.3wt％。

所述基层3的厚度为13μm，所述面层6的厚度为1μm，所述电极丝的直径为0.25mm。

容易理解，第一裂缝5的长度、宽度和深度，第二裂缝8的深度，基层3材料β相铜锌合金中的锌含量，面层6材料γ相铜锌合金中的锌含量，基层3的厚度，面层6的厚度以及电极丝的直径除了上述特定的实施例取值以外，还可以在本发明权利要求限定的范围内(包括端点值)进行适当合理的调整，这些显而易见的调整或改进都应当在本发明要求的保护范围之内。具体而言，所述第一裂缝5的长度为20～200μm，宽度为2～30μm，深度为1～15μm；所述第二裂缝8的深度为0.2～2μm；基层3材料β相铜锌合金中的锌含量为42～52wt％，面层6材料γ相铜锌合金中的锌含量为53～65wt％；所述基层3的厚度为10～15μm，所述面层6的厚度为0.2～2μm，所述电极丝的直径为0.15～0.30mm。

电极丝制备方法实施例

一种电火花线切割加工用电极丝的制备方法，包括以下步骤：

1)将母线依次进行除油、酸洗、水洗和镀锌处理，完成电镀，在母线表面形成锌镀层，得到第一线坯；母线就是电极丝芯材的母坯，锌镀层也称镀锌层是表层的母坯；

2)将步骤1)得到的线坯进行第一次退火；

3)将步骤2)得到的线坯以一定的拉伸速度进行第一次拉伸，并进行去应力退火；

4)将步骤3)得到的线坯进行第二次退火；

5)将步骤4)得到的线坯以一定的拉伸速度进行第二次拉伸，并进行去应力退火，得到电极丝；所述电极丝即为本发明电火花线切割加工用电极丝。

本领域技术人员容易理解，由于大块的形状不规则，所以第一裂缝不仅限于两个相邻大块的相隔的边所形成的缝隙，还可以是三个、四个等多个集中在同一处的大块所形成的具有凹角的裂缝；同样地，由于小块的形状不规则，所以第二裂缝不仅限于两个相邻小块的相隔的边所形成的缝隙，还可以是三个、四个等多个集中在同一处的小块所形成的具有凹角的裂缝。

表1中列举了电火花线切割加工用电极丝的制备方法中各步骤的工艺参数，包括电流、电压、温度、时间、拉伸速度。表2列举了电火花线切割加工用电极丝的制备方法中的尺寸参数，包括厚度、直径。虽然表1、表2只列举了5个实施例，包括端点值和中间值，但是只要在这些参数范围内的都落入本发明要求的保护范围之内。

表1：制备方法中各步骤的工艺参数

表2：制备方法中的尺寸参数

实施例	母线直径/mm	锌镀层厚度/μm	电极丝成品直径/mm
				1	0.8	5	0.15
2	1.0	10	0.20
				3	1.2	13	0.25
4	1.4	17	0.28
				5	1.5	20	0.30

上述各实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围中。

对比例

对比例1为普通市售的H62黄铜电极丝，直径为0.25mm。

对比例2为一种镀锌电极丝，由直径为0.9～1.2mm的H63黄铜组成芯材，在芯材表面直接镀锌，镀层厚度为10～20μm，然后再进行连拉连退加工，制成直径为0.25mm的镀锌电极丝。

对比例3为常规的γ镀层电极丝，由直径为0.9～1.2mm的H60黄铜组成芯材，然后在芯材表面镀锌，镀层厚度为10～30μm，得到第一线坯，对第一线坯进行热处理，热处理工艺的温度为410℃，时间为10h，得到第二线坯，最后对热处理后的第二线坯进行连拉连退加工，制成直径为0.25mm的高速电极丝，表层结构为γ相。

对比例4为高速丝，由直径为0.9～1.2mm的H63黄铜组成芯材，然后在芯材表面镀锌，镀层厚度为10～30μm，得到第一线坯，对第一线坯进行热处理，热处理工艺的温度为550℃，时间为20h，得到第二线坯，最后对热处理后的第二线坯进行连拉连退加工，制成直径为0.25mm的高速电极丝，表层结构为β相。

对比例5为参考CN101115580B制成的直径为0.25mm的用于电火花加工的电极丝，该电极丝芯部外表面涂覆有连续的2μm厚的β-黄铜子层和断裂的4μm厚的γ-黄铜表面层。

对比例6为参考CN103537768B制成的直径为0.25mm的慢走丝电火花放电加工用电极丝，该电极丝包括芯部、包覆在芯部外层的过渡层和覆盖层，过渡层包括连续部和突出于连续部的β相铜锌合金构成的间断部，覆盖层由β相铜锌合金构成的间断部、镶嵌在间断部上破碎的γ相铜锌合金以及空隙(裂纹)组成。

对比例7为参考CN105834533B制成的直径为0.25mm的用于慢走丝电火花切割用的电极丝，该电极丝的芯材和表层金属层之间有过渡层，且表层金属层呈纵向不规则断裂状分布。

产品测试：

一、电极丝的性能测试

采用本发明电火花线切割加工用电极丝作实施例，采用相关现有技术电极丝作对比例，将他们分别进行力学性能测试、电学性能测试和电火花切割测试，具体包括抗拉强度、断后伸长率、导电率、承受的最大电压和电火花加工速度，测试结果见表3。表3中的各数据均在同等条件下测试获得，其中电极丝的直径均为0.25mm。当然本领域的技术人员可有效调整各实施例中对最后连拉连退加工工序条件和成品加工率大小，使得各实施例中的成品电极丝的直径在0.10～0.35mm的范围内变化，当然对比例的直径也与实施例的电极丝产品直径相同。

表3：实施例和对比例电极丝的实验数据

由表3归纳并分析电极丝的性能测试结果如下：

1、实施例中本发明电火花线切割加工用电极丝的抗拉强度为850～950MPa，虽然表层由两级裂缝，包括第一裂缝和第二裂缝构成不规则的网裂结构，但这并没有如本领域技术人员所想的那样，过分地降低电极丝的强度，反而强度性能的测试结果表明本发明电极丝具有足够的机械抗拉强度，能够在切割加工时保持自身的移动方向基本在一个平面，换句话说，可以防止放电时过度震荡导致工件切割不平整，这一点通过切割工件的测试结果也可以佐证。

2、实施例中本发明电火花线切割加工用电极丝导电率为20％～25％IACS，这样的导电率足以满足切割加工的速度要求。

3、实施例中本发明电火花线切割加工用电极丝电火花加工速度比是以对比例3的γ镀层电极丝电火花加工速度为基准，实施例1～7以及对比例的电火花加工速度与对比例3的比值作为体现它们加工速度的性能参数。电火花加工速度与γ镀层电极丝的电火花加工速度比值为1.10～1.20，这在本领域的现有技术中具有显著的进步。

4、实施例中本发明电火花线切割加工用电极丝所能承受的最大电压为75V～84.5V，远高于对比例57V～65V，这说明本发明电火花线切割加工用电极丝的导电性能稳定，可以承受更大电压能力和大电流密度对电极丝放电损耗及热软化作用而强度降低的限制。

5、断后伸长率表示电极丝受外界拉力作用断裂时，电极丝的长度与原始长度的百分比。断裂后伸长率σh的计算公式为：σh＝(Lh﹣L0)/L0*100％，其中L0为最初标距长度，指电极丝变性前的标距长度；Lh为最终标距长度，指电极丝断裂后并且将断裂部分仔细地对合在一起使之处于一直线上的标距长度。实施例中本发明电火花线切割加工用电极丝的断后伸长率在5～8，均大于对比例的断后伸长率，这说明本发明电火花线切割加工用电极丝的韧性好，不容易发生脆断。

综上，本发明电火花线切割加工用电极丝的抗拉强度、导电性能稳定，加工速度具有明显的优势。由此可知，本发明电火花线切割加工用电极丝的导电率高、抗拉强度大，所以切割工件的直线度高、难加工工件拐角的垂直度好且电极丝不容易脆断，而且使用本发明电极丝切割的加工速度稳定，所以工件尺寸精度高且工件表面光洁度好，有关使用实施例和对比例的电极丝进行电火花线切割难加工工件的测试结果如下。

二、电火花线切割难加工工件的测试

采用本发明电极丝进行电火花线切割得到的难加工工件作实施例，采用相关现有技术电极丝作对比例，将他们分别进行精度测试、光洁度测试和装配效果测试，具体包括工件尺寸精度、工件拐角精度、工件抛光后表面线痕、工件表面光洁度和工件可装配性，测试结果见表4。

表4：电极丝切割具有拐角难加工工件的实验数据

由表4归纳并分析电极丝切割具有拐角难加工工件的测试结果如下：

1、实施例中本发明电极丝切割出难加工工件的工件尺寸精度为±(2～3)μm，远小于对比例±(4～10)μm的工件尺寸精度，这说明使用本发明电极丝切割出的工件尺寸具有高精度。

2、实施例中本发明电极丝切割出难加工工件的工件拐角精度为±(0.5～1)μm，远小于对比例±(2～4)μm的工件拐角精度，这说明使用本发明电极丝切割出的工件拐角精度高。

3、工件抛光后表面线痕表示工件的表面光滑度，用于表征切割后工件的表面质量。实施例中本发明电极丝切割出难加工工件在抛光后，工件表面基本没有线痕，最多只有一条，有效提高加工工件的表面质量；而对比例切割出难加工工件在抛光后，工件表面的线痕较多，有2～5条，严重降低加工工件的表面质量。

4、工件表面粗糙度Ra用于表征工件表面的光洁度，Ra值越小，粗糙度越小，光洁度越高，工件的表面越光洁。实施例中本发明电极丝切割出难加工工件的工件表面粗糙度Ra为0.340μm～0.360μm，小于对比例0.375μm～0.501μm，这说明使用本发明电极丝切割出难加工工件的工件的光洁度好。

5、工件的可装配性用星号的个数来表示，星号个数越多，则表示工件的可装配性越高。表4中可以看出，采用本发明实施例的电极丝切割出的工件的可装配性都明显优于对比例。

综上，使用本发明电火花线切割加工用电极丝切割出的难加工工件的尺寸精度、拐角精度、工件抛光后表面线痕、工件表面光洁度和工件可装配性相比现有技术都有有显著的进步，所以本发明电火花线切割加工用电极丝具备创造性。

Claims (8)

1.一种电火花线切割加工用电极丝，包括丝线形状的芯材和覆盖在芯材表面的表层，其特征在于，所述表层包括依附在芯材表面的基层，所述基层包括多个间断地依附在芯材表面的不规则多边形的大块，相邻的大块之间设有第一裂缝；所述表层还包括依附在基层表面的面层，每个大块的外表面都依附有多个间断的多边形小块，相邻的小块之间设有不规则的第二裂缝，所有的小块和所有的第二裂缝共同构成面层。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，所述表层呈现纵横交错的不规则网状断裂式结构。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，每个小块的外表面均为不规则的多边形，每个小块的多边形内角中都至少有一个锐角。

4.根据权利要求3所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，每个小块的外表面均为不规则的凹多边形，每个小块的凹多边形内角中都至少有三个锐角。

5.根据权利要求1所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，每个大块的外表面均为不规则的多边形，每个大块的多边形内角中都至少有一个锐角。

6.根据权利要求1所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，所述第一裂缝的长度为20～200μm，宽度为2～30μm，深度为1～15μm；所述第二裂缝的深度为0.2～2μm。

7.根据权利要求1所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，所述芯材的材料为黄铜、紫铜或钢丝；所述基层的材料为锌含量为47wt％的β相铜锌合金；所述面层的材料由锌含量为60wt％的γ相铜锌合金及不可避免的杂质组分组成。

8.根据权利要求1所述的电火花线切割加工用电极丝，其特征在于，所述基层的厚度为10～15μm，所述面层的厚度为0.2～2μm，所述电极丝的直径为0.15～0.30mm。

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