DD293762B5 - Drahtelektrode für die funkenerosive Bearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtelektrode fur die funkenerosive Bearbeitung von Werkstucken, vorzugsweise zur Bearbeitung von leitfahigen Materialien mit großen Schnittiefen

Zum funkenerosiven Schneiden eines Werkstuckes ist eine Drahtelektrode großer Lange notwendig Diese wird axial dem Schneidbereich des Werkstuckes zugeführt Der elektrische Bearbeitungsstrom fließt impulsartig zwischen der durchlaufenden Drahtelektrode und dem Werkstuck über den dazwischen gebildeten geringen Spalt Nach dem Stand der Technik sind als Elektroden Drahte aus elektrisch leitfahigen Materialien, beispielsweise aus Cu, Ms, Stahl, Mo, W und anderen Metallen und Legierungen bekannt Ferner auch sogenannte Manteldrahte aus einem Kern der beschriebenen Materialien und mit Schichten aus Metallen und Legierungen mit niedriger Verdampfungstemperatur, beispielsweise Zn, Cd, Bi, Pb und Sb Bei den elektrischen Entladungen verdampft nicht nur das Werkstuckmaterial, sondern auch in erheblicher Weise die durchlaufende Drahtelektrode Dies fuhrt zu Maßungenauigkeiten beim Bearbeiten der Teile Aus der FR-PS 2 642 350 ist eine gattungsgemaße Elektrode bekannt, die aus einem metallischen Kerndraht besteht, der mit einer metallischen Ummantelung versehen ist, die aus einem galvanischen Niederschlag einer Kupferlegierung besteht Die Legierungskomponente hat vorzugsweise einen Gehalt von kleiner als 50 Gew -% und kann ζ B Zink oder Zinn sein Der Kerndraht kann aus Kupfer oder einer Kupfer-Zink-Legierung bestehen Auf der Drahtoberflache verbleibt eine relativ dicke Zinkschicht, die zu Problemen bei der Phasenbildung an der Drahtoberflache fuhrt In der JP 62-255 015 A ist eine Elektrode mit einem Stahldraht beschrieben, der mit einer Schicht einer Kupfer-Zinklegierung ummantelt ist, wobei der Zinkgehalt zwischen 24 und 48 Gew -% liegt

Bekannt ist auch eine Drahtelektrode (US-PS 4,686,153), die aus einem Kern aus kupferummantelten Stahldraht und einer Mantelschicht aus Messing besteht, wobei der Stahlkern 30 bis 90 % der Querschnittsflache einnimmt, und der Mantel ebenfalls ein Konzentrationsgefalle des Zinks im Messing vom Außenrand zum Kern hin aufweist, wobei die Durchschnittskonzentration an Zink im Mantel zwischen 10 und 50 % betragt Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung einer Erodierelektrode bekannt (EP 0 312 674 A 1), wobei die Elektrode derart behandelt wird, daß eine vom Außenrand der Mantelschicht zur Seele hin reichende Legierung mit abnehmendem Gehalt an dem Metall mit niedriger Verdampfungstemperatur entsteht Die Mantelschicht weist in radialer Richtung ein Konzentrationsgefalle auf und ist im wesentlichen aus kubisch raumzentrierten Mischkristallen der ß-Phase gebildet Die vorgenannten bekannten Elektroden haben den Nachteil, daß die Messingschicht des Mantels durch Thermodiffusion zwischen Kupfer und Zink entstanden ist und innerhalb des Mantels ein Konzentrationsgefalle besteht Dadurch ändert sich die Entladungscharakteristik beim Abtrag, und durch die unterschiedlichen Gefugezustande ändert sich der Widerstand der Oberflache gegen erosiven Abtrag standig

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Erodierelektrode zu entwickeln, die eine hohe Maßhaltigkeit des Schnittes gewährleistet und deren Abtragsverhalten selbst bei sehr energiereichen Entladungen stabil ist Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß der Mantel aus (α + ß)-Messing besteht, wobei die Zinkkonzentration im Mantel in radialer Richtung konstant ist, und der Mantel einen Flachenanteil von 10 bis 40 % aufweist Diese Elektrode, mit einem Kern aus Kupfer-, Kupferlegierungs- oder Kupferverbunddraht und einem Mantel aus einer Kupfer-Zmk-Legierung mit einer Zinkkonzentration von 38 % bis 50 % und der speziellen Gefugeausbildung der Mantelschicht zeichnet sich durch hervorragende anwendungstechnische Eigenschaften aus Gegenüber den bekannten Elektroden werden infolge der stabilen Einbindung des Zinks in die ß-Mischkristalle höhere Schneidleistungen und Genauigkeiten erreicht Der Abtrag an der Drahtoberflache wird reduziert, da die α-Mischkristalle standig ausreichend Zink zur Verfugung stellen und durch die harten β Mischkristalle ein stabiles Gerüst an der Oberflache vorhanden ist Die Stabilität des Erodierprozesses kann so wesentlich verbessert werden Außerdem wird durch den homogenen Mantel und dessen verschleißfeste Modifikation eine geringere Durchmesserabnahme der Drahtelektrode als bei zinkbeschichteten Drahten erreicht, wodurch eine höhere Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Schnittaufgabe gewährleistet wird

Em weiterer Vorteil besteht in einer effektiven Herstellungstechnologie Aufgrund der feinen Verteilung der beiden Metall-Atome Cu und Zn sind die Legierungsphasen in einer wesentlich kürzeren Behandlungszeit herstellbar als bei einem Verfahren, bei welchem die Schichtbildung durch Thermodiffusion erfolgt Außerdem ist bei der Herstellung der erfindungsgemaßen Elektrode keine Nachbehandlung erforderlich und es sind auch alle Festigkeitsstufen darstellbar Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel naher erläutert werden In der zugehörigen Zeichnung ist die Verbundstruktur der Drahtelektrode perspektivisch dargestellt Die Elektrode besteht aus einem elektrisch leitfahigen Kern 1, auf dessen Oberflache die sehr stabile Mantelschicht 2 ausgebildet ist Beispielsweise besteht der Kern aus einer Messinglegierung mit 80 % Cu Diese sichert eine gute elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit ab Die Mantelschicht besteht aus einer Ms-Legierung mit 45 % Zn und 55 % Cu Sie weist einen zweiphasigen Gefugeaufbau mit kubisch raumzentrierten ß-Mischkristallen und kubisch flachenzentrierten α-Mischkristallen auf Es existiert kein radialer Konzentrationsgradient innerhalb des Mantels, so daß dieser als homogen bezeichnet werden kann Kubisch flachenzentrierte α-Mischkristalle sind durch ihren hohen Zn-Anteil fur eine gute lonisierbarkeit des Entladekanals verantwortlich Die kubisch

raumzentrierte ß-Phase dagegen bindet das Zink stärker ab, so daß es vor der Entladung nicht wesentlich zur Ionisation des Plasmakanals beiträgt. Dafür sind diese spröden und harten Mischkristalle in ihrem Abtragsverhalten wesentlich stabiler als a-Mischkristalle. In Abhängigkeit vom Cu/Zn-Verhältnis und der thermischen und/oder mechanischen Behandlung stellt sich ein Gefüge aus α+β-Mischkristallen ein. Bei der angestrebten feinen Verteilung ergibt sich, daß gleichzeitig a+ß-Mischkristalle am Erodierprozeß teilnehmen, so daß einerseits durch die α-Mischkristalle ständig genügend Zink zur Verfügung steht und andererseits durch die harten ß-Mischkristalle ein stabiles Gerüst an der Oberfläche vorhanden ist, welches den Abtrag an der Drahtoberfläche mindert.

Da das funkenerosive Schneiden ein abbildendes Verfahren darstellt und der Abstand Werkstück/Elektrode immer gleich bleibt, führen Maßungenauigkeiten an der Elektrode gleichzeitig zu Maßungenauigkeiten am Werkstück.

Die Elektrode insgesamt weist einen Durchmesser von 0,2 mm auf. Die Schichtdicke des Mantels beträgt 15 μΐη. Dies bedeutet einen Flächenanteil vom 30 %. Damit wird verhindert, daß sich im Laufe des Erodierprozeses die Mantelschicht völlig abträgt und der blanke Kern zum Einsatz gelangt.

Des weiteren kann durch einen so hohen Anteil des Mantels die Gesamtfestigkeit der Elektrode gesteigert werden.

Claims (1)

1. Drahtelektrode für die funkenerosive Bearbeitung von Werkstucken, vorzugsweise zur Bearbeitung von leitfahigen Materialien mit großer Schnittiefe, bestehend aus einem Kern aus Kupfer-, Kupferlegierungs- oder Kupferverbunddraht und einem Mantel aus einer Kupfer-Zink-Legierung mit einer Zinkkonzentration von 38 % bis 50 %, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus (α + ß)-Messing besteht, wobei die Zinkkonzentration im Mantel in radialer Richtung konstant ist, und der Mantel einen Flachenanteil von 10 bis 40 % aufweist.

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