DE202015102846U1

DE202015102846U1 - Bor-Sauerstoff-haltiger Einweg-Drahtschneidedraht

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Publication number: DE202015102846U1
Application number: DE202015102846.6U
Authority: DE
Original assignee: NINGBO POWERWAY MATERIALISE CO; NINGBO POWERWAY MATERIALISE Co Ltd
Current assignee: NINGBO BODE HIGHTECH CO. LTD., CN
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2015-06-30
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: US20160221095A1; CN104668679B; US9902005B2; CN104668679A

Abstract

Bor-Sauerstoff-haltiger Einweg-Schneidedraht, gekennzeichnet durch ein Kernmaterial sowie eine Oberflächenmaterialschicht, die das Kernmaterial außen ummantelt, wobei die Legierung des Kernmaterials aus Folgendem besteht: Kupfer: 55–65 Gew.-%, Bor: 0,001–0,03 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–1,0 Gew.-%, während andere Elemente mindestens zwei der folgenden sind: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden, unvermeidbare Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-% liegen und der Rest aus Zinn besteht; wobei die Legierungs-Zusammensetzung der Oberflächenschicht aus Folgendem besteht: Kupfer: 35,0–45,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,001–3,0 Gew.-%, anderes Material 0,0005–0,5 Gew.-%, wobei anderes Material mindestens zwei der folgenden ist: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden, die unvermeidlichen Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-% und der Rest Zinn ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit niedrigem Anteilen an Bor (Bor: 0,001–0,03 Gew.-%) und Sauerstoff versehenen Einweg-Schneidedraht (Schneidedraht, der bei der Elektrofunkenerosionsbearbeitung [electro discharge machining] Verwendung findet) sowie dessen Herstellungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Bei der Einwegfunkenerosionsbearbeitung handelt es sich um ein Präzisionsbearbeitungsverfahren, das sich in den letzten Jahren rasch entwickelt hat. Das Funkenerosionsbearbeitungsverfahren wurde erstmalig 1943 vom ehemaligen sowjetischen Wissenschaftlerehepaar Lazarenko entwickelt. Später entwickelte sich dieses Verfahren im Gefolge der Verbesserung der Impulsstromversorgung und der Kontrollsysteme rasch weiter. Funkenerosionsbearbeitung nutzt ein spezielles Bearbeitungsverfahren, bei dem eine galvanische Wirkung erzeugt wird, wenn zwischen den zwei Polen, die in eine Arbeitsflüssigkeit getaucht sind, eine Impulsentladung herbeigeführt wird, die durch eine galvanische Wirkung zur Erosion bei einem leitfähigen Material führt. Dies wird auch Elektroerosionsbearbeitung bzw. auf Englisch EDM (Electrical Discharge Machining/Funkenerosionsbearbeitung) genannt.
Gemäß den Besonderheiten bei der Form der Werkzeugelektrode bzw. den relativen Bewegungen zwischen dieser und dem Werkstück lässt sich die Funkenerosionsbearbeitung in fünf Kategorien unterteilen: Elektrofunkendrahtschneidebearbeitung; Elektrofunkenformung; Elektrofunkenschleifen; Elektrofunkenkonjunktionsdrehbearbeitung; Lochbearbeitung, Gravur, Oberflächenlegierung, Oberflächenhärtung und andere Arten der Verarbeitung. Dabei kann die Elektrofunkendrahtschneidebearbeitung gemäß den Unterschieden bei der Geschwindigkeit des Drahtlaufs wie folgt unterteilt werden: Funkenerosionsbearbeitung mit schnellem Drahtlauf, Funkenerosionsbearbeitung mit mittelschnellem Drahtlauf, Einwegdrahtlauf-Funkenerosionsbearbeitung. Die vorliegende Erfindung erläutert vor allem die letzte Art der Elektrofunkendrahtschneidebearbeitung.
Die Entwicklung der Funkenerosionsbearbeitung mit langsamem Drahtlauf (hier auch Einwegdrahtlauf-Funkenerosionsbearbeitung genannt) ist untrennbar mit der gleichzeitigen Entwicklung der Schneidedrahttechnik verbunden. Die international gegenwärtig populären Konstruktionskonzepte für Einwegdraht-Werkzeugmaschinen werden basierend auf den Arbeitsmerkmalen des Schneidedrahts entworfen. Und ein Durchbruch bei der Schneidedrahttechnologie hat stets zu Innovation bei der Konstruktion der Drahtschneidemaschinen geführt. Am Anfang stand ein Drahtschneiden mit sauerstofffreiem Kupfer, woraus sich der gegenwärtige Schneidedraht entwickelte. Das Einweg-Drahtlaufschneiden durchlief einen langwierigen Prozess von geringer Effizienz sowie niedriger Qualität hin zu hoher Qualität, Automatisierung und spezialisierter Produktion. Die chinesische Drahtschneidetechnologie ist auf der Grundlage importierter fortschrittlicher ausländischer Technologie entstanden. Von der früheren Variante der Funkenerosionsbearbeitung mit schnellem Drahtlauf über Funkenerosionsbearbeitung mit mittelschnellem Drahtlauf hin zu einer immer weitere Verbreitung findenden Einwegdrahtlauf-Funkenerosionsbearbeitung hat sich die Technik von einem niedrigen Stand ausgehend zu einem neuen Höchststand entwickelt. Wie vorstehend erwähnt, war die Entwicklung der Schneidedrahttechnologie entscheidend für die Entwicklungsrichtung der Schneidetechnologie. Für ein Verständnis von Forschung und Entwicklung in Bezug auf Schneidedrähte muss man zuerst das Prinzip der Funkenerosionsbearbeitung verstehen.
Bei einer Funkenerosionsbearbeitung wird ein Pol einer Impulsstromversorgung mit einer Werkzeugelektrode verbunden und der andere Pol wird mit einer Werkstückelektrode verbunden; beide Pole werden gleichermaßen in ein flüssiges Medium mit einem gewissen Grad von Isolierung getaucht (üblicherweise Kerosin oder Mineralöl oder entionisiertes Wasser; Einweg-Drahtlaufschneidbearbeitung verwendet üblicherweise entionisiertes Wasser). Die Werkzeugelektrode wird durch eine automatische Vorschubanpassungsvorrichtung kontrolliert, um sicherzustellen, dass Werkzeug und Werkstück bei normaler Verarbeitung einen sehr kleinen Entladungsspalt (0,01 bis 0,05 mm) aufrechterhalten. Wenn die Impulsspannung zwischen den Polen angelegt wird, dann kommt es unter den entsprechenden Bedingungen dazu, dass es zwischen den beiden Polen an der nächstliegenden Stelle des flüssigen Mediums zu einem dielektrischen Durchschlag und zur Bildung eines Entladungskanals kommt. Aufgrund der kleinen Kanalquerschnittfläche ist die Entladezeit sehr kurz, so dass die Energie stark konzentriert ist (10~107W / mm), und die momentan erzeugte Temperatur des Entladungsbereichs ist ausreichend, um Material zu schmelzen und sogar zu verdampfen, um so elektrische Korrosionslöcher zu bilden. Nach Ende der ersten Impulsabgabe kommt es nach einem sehr kurzen Zeitintervall zu einer erneuten disruptiven Entladung eines zweiten Impulses am Punkt, der dem anderen Pol am nächstgelegen ist; und in dieser Weise setzt sich ein Hochfrequenz-Kreislauf fort. Die Werkzeugelektrode sorgt dabei kontinuierlich für einen Werkstückvorschub, wobei die Form seines Laufs schlussendlich auf dem Werkstück repliziert wird und die erforderliche Bearbeitungsform bildet. Gleichzeitig wird ein kleiner Bruchteil der Gesamtenergie auch an der Werkzeugelektrode freigesetzt, was zur Beschädigung des Werkzeugs führt. Die beschädigten Werkzeugelektroden werden unentwegt entfernt und neue, unbeschädigte werden kontinuierlich zugeführt, was dazu führt, dass bei der Form der zum Schneiden verwendeten Werkzeugelektrode immer ein dynamisches Gleichgewicht besteht, so dass Maßgenauigkeit und die Oberflächenglattheit des Werkstücks gewährleistet sind.
Durch die Fortschritte bei der Materialbearbeitungstechnik und Bearbeitungstechnik wurde nicht mehr wie anfangs ein Messingschneidedraht verwendet, und stattdessen erfolgte ein Übergang zu einem beschichteten Schneidedraht. Gegenwärtig wird sogar an einem Mehrschichtverbundschneidedraht geforscht. Die Erforschung all dieser beschichteten Schneidedrähte steht im Einklang mit den Grundsätzen der Funkenerosion. Unterschiedlich zusammengesetzte Beschichtungen und verschiedene Strukturen von Beschichtungen sind für verschiedenartige Materialien und Werkstücke geeignet.
Für die maschinelle Bearbeitung ist das Streben nach Präzision derzeit ein wichtiges Thema; und für Produktionsleiter ist Effizienz entscheidend. Jedoch ist es bei der Einweg-Drahtschneidebearbeitung so, dass bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit die Präzision sinkt, wobei bei einer Erhöhung der Präzision notwendigerweise die Effizienz sinkt. Daher ist es so, dass der Schneidedraht der vorliegenden Erfindung – ohne dass es zu einer negativen Beeinflussung der Bearbeitungsgenauigkeit kommt – Materialien und Werkstücke mit unregelmäßigen Abmessungen und Formen bzw. hohle Materialien und Teile angemessen schneiden kann, wobei die Materialoberfläche eine hohe Glattheit aufweist, die Maßgenauigkeit sehr gut ist, Form- und Lagetoleranzen nicht schlechter als bei anderen Arten von Einweg-Drahtschneidedraht sind und auch die Schneidegeschwindigkeit eine Verbesserung erfährt.
Im Folgenden soll der konkrete technische Stand der innerhalb und außerhalb Chinas verwendeten Schneidedrähte erläutert werden:

1) Normaler Messing-Schneidedraht: Dieser Schneidedraht besteht aus einer Zwei-Elemente-Legierung aus Kupfer und Zinn. Da er durch den Zinngehalt im Messing limitiert wird, ist seine Schneidegeschwindigkeit begrenzt. Wenn der Zinngehalt im Kupfer erhöht wird, wird auch seine Schneidegeschwindigkeit etwas besser. Allerdings ist seine Geschwindigkeitserhöhung begrenzt, da die Bearbeitungsgeschwindigkeit umso größer ist, je höher der Zinngehalt ist. Diese Art von Schneidedraht wird im Allgemeinen von gewöhnlichen chinesischen Nutzern verwendet, aber wenn dieser Schneidedraht benutzt wird, um Materialien oder Werkstücke mit unregelmäßiger Form oder Größe oder Hohlräumen zu schneiden, kommt es zu einer Einschränkung in Bezug auf seine Präzision sowie Oberflächenqualität. Außerdem reißt der Draht oft, was die Arbeit für die Bediener erschwert.
2) Verzinkter Schneidedraht: Kernmaterial ist gewöhnliches Messing, wobei die Außenseite mit einer Schicht Zinn überzogen ist. Durch die Vergasungsfunktion des Zinns ist die Entladung bei diesem Schneidedraht relativ stabil und die Schneideoberfläche ist glatter als bei einem gewöhnlichen Messingdraht. Weltweit sind Länder mit ausgereifterer Produktion hauptsächlich in Europa anzutreffen. Gegenwärtig gibt es auch in China einige Hersteller, die solche produzieren können, aber bei der Verwendung dieser Art von Schneidedraht kommt es häufig zum Problem der Staubbildung. Dies betrifft chinesische und nicht-chinesische Hersteller gleichermaßen. Wegen der Staubbildung werden die Nebenverarbeitungszeiten der Schneidezeit verlängert, wodurch die Verarbeitungseffizienz sinkt. Gleichzeitig ist es das Problem der Bildung von Zinkstaub beim Schneiden von Materialien oder Werkstücken in unregelmäßigen Formen oder mit Hohlräumen noch stärker vorhanden.
3) Geschwindigkeitstyp-Beschichtungs-Schneidedraht: Das Kernmaterial ist gewöhnliches Messing, wobei die Beschichtung aus einer als Kupfer-Zinn-Legierung besteht. Die Schichtdicke ist etwas stärker als bei einem herkömmlichen Verzinkungs-Schneidedraht. Die Schneidegeschwindigkeit dieser Art von Beschichtungs-Schneidedraht ist etwas schneller als diejenige von gewöhnlichen Verzinkungs-Schneidedrähten. Daher eignet sie sich für hocheffiziente Verarbeitung. Da das Kernmaterial dieses Schneidedrahts aus normalem Messing besteht, ist seine Zugfestigkeit eventuell relativ gering, so dass es nicht leicht ist, beim Schneiden nicht leicht ist, Form- und Lagetoleranzen zu garantieren.
4) β-Typ-Schneidedraht: Studien haben gezeigt, dass kleine regelmäßige Löcher (Risse) in der Oberfläche des Schneidedrahts dessen Entladeeffekt verbessern. Aus der Anwendung dieser Einsicht entstand diese Art von Schneidedraht mit poröser Struktur. Das Kernmaterial für diffusionsgeglühte Schneidedrähte besteht aus sauerstofffreiem Kupfer oder einer Messing-Legierung und durch Diffusionsglühen wird dieses mit einer äußeren Schicht aus Kupfer-Zinn-Legierung versehen, wobei das Verhältnis von Kupfer und Zinn bei 1:1 liegt; da das Kernmaterial aus sauerstoffreiem Kupfer oder einer Messing-Legierung besteht, wird in Bezug auf die Oberflächenschicht durch Diffusionsglühen eine poröse Struktur erzeugt und die Organisation der Schneidedrahtmaterial-Oberflächenschicht bildet eine β-Phase. Daher wird in der Regel diese Art von Schneidedraht auch als β-Typ-Schneidedraht bezeichnet. Es ist allgemein bekannt, dass bei normaler Temperatur der Zinngehalt der β-Phase weniger als 50 % beträgt. Das Oberschichtmaterial dieser Art von Schneidedraht bildet eine β-Phasen-Struktur. Diese β-Phase ist eine spröde Phase. Daher ist die Zähigkeit dieses Schneidedrahts beim Schneiden nicht so gut. Beim Schneiden von Materialien oder Werkstücken mit unregelmäßigen Formen oder Hohlräumen kommt er oft mit dem Schneiden nicht voran oder reißt.
5) γ-Typ-Schneidedraht: Wissenschaftliche Studien haben ergeben, dass im Falle der Bildung der Oberflächenschicht eines Schneidedrahts als γ-Phase die Präzision beim Oberflächenschneiden höher ist. Da der Zinngehalt der γ-Phase bei etwa 60% liegt, üblicherweise diese Art von Schneidedraht üblicherweise γ-Typ-Schneidedraht genannt. Diese Art von Struktur kommt bei Zinngehalt von Schneidedrähten relativ häufig vor. Der Abstand ist bei der Elektrokorosionsbearbeitung relativ klein. Mikroskopisch betrachtet sind die elektrolytischen Korrosionslöcher relativ klein. Im Makrobereich bedeutet dies, dass die Schneideglattheit bei einem solchen Draht relativ hoch ist. Außerdem ist es so, dass der Zinngehalt der γ-Phase relativ hoch ist und die elektrische Korrosionsrate von Zinn ist relativ schnell. Zinn wird beim Schneideprozess rasch verbraucht. Außerdem ist es auch bei diesem Schneidedraht so, dass er bei Materialien oder Werkstücken in unregelmäßigen Formen oder mit Hohlräumen beim Schneiden oft feststeckt oder reißt.
6) Verbundphasentyp-Schneidedraht: Die Oberfläche dieses Schneidedrahts umfasst sowohl β- als auch γ-Phasen. Daher wird er Verbundphasentyp-Schneidedraht genannt. Dieser Schneidedraht kombiniert die Vorteile der β-Typ- und γ-Typ-Schneidedrähte. Dies sorgt dafür, dass die Schneidegeschwindigkeit und Präzision gleichermaßen verbessert werden. Weltweit können nur wenige Industrieländer diesen Schneidedrahttyp herstellen, da dies die Produktion einer Mischung aus β-Phase- und γ-Phase erfordert. Daher sind die Produktionskosten höher. Und aus Kostengründen verwendet fast kein Hersteller diese Art von Schneidedraht.

AUFGABE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die oben erwähnten Nachteile des gegenwärtigen Standes der Technik, indem sie einen Bor-Sauerstoff-haltigen Einweg-Schneidedraht bereitstellt, dessen Herstellungskosten niedrig sind und der geeignet ist, Materialien und Werkstücke mit unregelmäßigen Formen bzw. Größen oder mit Hohlräumen zu schneiden, und der einen hohen Effizienzgrad besitzt sowie große Präzision aufweist.
Um die vorstehen genannten Probleme zu lösen, bietet die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung: Einen mit niedrigen Anteilen versehenen Bor-Sauerstoff-haltigen Einweg-Schneidedraht, gekennzeichnet durch ein Kernmaterial sowie eine Oberflächenmaterialschicht, die das Kernmaterial außen ummantelt, wobei die Legierung des Kernmaterials aus Folgendem besteht: Kupfer: 55–65 Gew.-%, Bor: 0,001–0,03 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–1,0 Gew.-%. Andere Elemente sind mindestens zwei der folgenden: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden. (Die vorstehend genannten anderen Materialelemente können nach Belieben in verschiedenen Verhältnissen hinzugefügt werden, solange der Gesamtgehalt im Bereich 0,05–1,0 Gew.-% bleibt.) Unvermeidbare Verunreinigungs-elemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-%. Der Rest besteht aus Zinn. Die Legierungskomposition der Oberflächenschicht besteht aus: Kupfer: 35,0–45,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,001–3,0 Gew.-%, anderes Material 0,0005–0,5 Gew.-%, wobei anderes Material mindestens zwei der folgenden ist: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Die erste bevorzugte Ausführungsform ist dabei wie folgt: Die Legierung des Kernmaterials besteht aus Folgendem: Kupfer: 55–60 Gew.-%, Bor: 0,001–0,01 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–0,5 Gew.-%. Andere Elemente sind mindestens zwei der folgenden: Eisen, Phosphor, seltene Erden. Die Summe des Gehalts an Kupfer, Zinn und Bor ist dabei kleiner als 99,5 Gew.-%. Der Zinngehalt liegt dabei über 39,5 Gew.-%. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%. Die Legierungskomposition der Oberflächenschicht besteht aus: 40–45 Gew.-%, Sauerstoff: 0,001–3,0 Gew.-%, der Gehalt an anderem Material liegt bei 0,0005–0,25 Gew.-%. Wobei andere Materialien mindestens zwei der folgenden sind: Eisen, Phosphor, seltene Erden. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Die zweite bevorzugte Ausführungsform ist dabei wie folgt: Die Legierung des Kernmaterials besteht aus Folgendem: Kupfer: 60–65 Gew.-%, Bor: 0,005–0,03 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–0,5 Gew.-%. Andere Elemente sind mindestens zwei der folgenden: Eisen, Phosphor, seltene Erden. Die Summe des besagten Gehalts an Kupfer, Zinn und Bor ist dabei kleiner als 99,5 Gew.-%. Der Zinngehalt liegt dabei über 34,5 Gew.-%. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%. Die Legierungskomposition der Oberflächenschicht besteht aus: 35–40 Gew.-%, Sauerstoff: 0,10–3,0 Gew.-%, der Gehalt an anderem Material liegt bei 0,0005–0,25 Gew.-%. Dabei sind andere Materialien mindestens zwei der folgenden: Eisen, Phosphor, seltene Erden.Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Herstellungsverfahren für den vorerwähnten Schneidedraht bereit, der nachfolgend auch mit Niedrig-Bor-Sauerstoff-Einweg-Schneidedraht bezeichnet wird. Rohstoffe werden gemäß Herstellungsformel anteilsmäßig ausgewogen, einschließlich der Materialelemente und anderer für die Kornverfeinerung genutzte Materialelemente, wobei unter Verwendung einer industrieüblichen Legierungsschmelztechnologie bei einer Temperatur von 950–1150 Grad Celsius im Stranggussverfahren Gusstangen aus Messing hergestellt werden; durch Techniken wie plastische Bearbeitung und Rekristallisationsglühen wird das Kernmaterial hergestellt; und auf dem Kernmaterial wird durch chemische Plattierung oder ein mechanische Verfahren in der Oberflächenschicht eine Lage Zinn aufgetragen, was das Rohmaterial bildet (gezeigt in 2). Das ursprüngliche Rohmaterial wird im Heizofen in einer oxidierenden Atmosphäre einer Hitzebehandlung unterzogen. Der atmosphärische Druck bei der Wärmebehandlung liegt bei 0,5–12,5 Megapascal; der Sauerstoffgehalt liegt bei 10–90 Gew.-%; die Temperatur der Wärmebehandlung liegt bei 250 bis 450 Grad Celsius; danach wird eine Temperatur von 250 bis 450 Grad Celsius für 2,0–15,0 Stunden aufrechterhalten; dann wird sie zusammen mit dem Ofen auf 60 Grad Celsius abgekühlt. Die so produzierte Oberflächenschicht umfasst ein Oberflächenschicht-Material aus Kupfer, Zinn und Sauerstoff. Dadurch wird ein Rohling des Schneidedrahts erlangt; in Bezug auf den Rohling des Schneidedrahts wird ein Laufglühen durchgeführt. So wird ein Niedrig-Bor-Sauerstoff-Einweg-Drahtschneidedraht hergestellt (gezeigt in 3). In Bezug auf das Verbundmaterial, das wie oben beschrieben hergestellt wurde, wird ein Laufglühen angewandt, um einen endgültigen Einweg-Drahschneidedraht herzustellen.
Die anderen Elemente im Oberflächenschichtmaterial der vorliegenden Erfindung kommen so zustande: Nach der Hitzebehandlung des Oberflächenschichtmaterials dringt ein Teil der anderen Elemente der Kernmateriallegierungen in das Oberflächenschichtmaterial ein, um dann in der Oberflächenschicht zu bleiben.
Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile und vorteilhafte Wirkungen:

1. Die vorliegende Erfindung nutzt ein Kernmaterial, dem aufgrund der Verwendung von legierungsbildenden Schmelz- und Gießtechniken eine kleine Menge an Bor-Element hinzugefügt wurde. Die Ordnungsnummer von Bor im Periodensystem der Elemente ist 5, und das Element hat einen kleinen Atomradius. Die Ordnungsnummer des Elements Zinn im Periodensystem ist 30 und sein Atomradius ist viel größer als der von Bor. Zuerst wird das Oberflächenschichtsmetall der ersten Schicht verbraucht. Zu diesem Zeitpunkt verringert sich die Zugfestigkeit des Schneidedrahts, die mechanischen Eigenschaften werden schlecht und Schneiden wird schwer. Daher wird das Element Bor hinzugefügt, wobei der Atomradius von Bor klein ist, und wenn das Kernmaterialmetall Zinn gerade verbraucht wurde, nehmen Bor-Atome schnell die leeren Plätze ein, welche die Zinn-Atome nach ihrem Verbrauch hinterlassen haben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Material des Kernmaterials geschützt, so dass es nicht weiter geschädigt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Material des Kernmaterials in seiner Funktionsfähigkeit nicht abfällt.
2. Die vorliegende Erfindung nützt in Bezug auf das Kernmaterial Kornverfeinerungstechnologie und die hinzugefügten Materialelemente Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor und seltene Erden können sich so nämlich des Sauerstoffs entledigen. Dies führt dazu, dass das Kernmaterial noch reiner ist und eine Feinkörung aufweist. Dabei sorgt dies dafür, dass Kristallkörner noch kleiner werden. Dies verbessert die mechanischen Eigenschaften. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften erhöht die Form- und Lagetoleranzen.
3. Bei der vorliegenden Erfindung ist es in Bezug auf das Metall des Kernmaterials so, dass der Kupfergehalt 55–65 Gew.-% und der Zinngehalt 34,5–44,5 Gew.-% ausmacht. Außerdem übersteigt der Gehalt von Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor und seltenen Erden nicht 1,0 Gew.-%. Durch diese Art von Abstimmung sind die Materialkosten relativ niedrig, ohne dass die mechanischen Eigenschaften der Materialien sinken, und die Produktionsgeschwindigkeit ist relativ klein, was für eine Industrieproduktion angemessen ist.
4. Das Oberflächenschichtmaterial der vorliegenden Erfindung beinhaltet 0,005–3,0 Gew.-% des Sauerstoffs; diese Sauerstoffelemente bilden zusammen mit Kupfer und Zinn Kupferoxid, Kupferoxydul, Zinkoxid (Zn2O), Zinkoxid (ZnO). Diese Materialverbindungen blockieren beim Oberflächenmaterial die Kupfer-Zinn-Kontinuität und garantieren das Entladeintervall beim Schneiden, wobei sie eine Rolle bei der Kühlung und Spanabfuhr spielen. Die Prinzipien bei der Spanabfuhr und Kühlung sind wie folgt: Bei der elektrischen Entladung wird Zinn zuerst wegerodiert, weil Zinn eine niedrige Vergasungstemperatur hat. Kupferoxid, Kupferoxydul, Zinn(II)-oxid und Zinkoxid bleiben auf der Oberfläche des Schneidedrahts zurück und sorgen dafür, dass sich die Form des Schneidedrahts nicht verändert. Gleichzeitig vergrößern die zurückbleibenden Löcher nach der Wegerosion des Zinns die Oberfläche des Schneidedrahts, wobei die vergrößerte Fläche bei der elektrischen Entladung für mehr Hitzeabführungsfläche sorgt. Beim Schneiden kann die konzentrierte Hitze nun noch besser abgeleitet werden. Dadurch wird die Schneidegeschwindigkeit des Schneidedrahts erhöht. Da sich die Form des Schneidedrahts bei der elektrischen Entladung nicht ändert, bedeutet dies, dass sich auch die Form der Werkzeugelektrode nicht ändert. Dadurch sind die Form- und Lagetoleranzen nach dem Schneiden noch genauer als bei anderen Marken.
5. Die vorliegende Erfindung weist in der Oberflächenmaterialschicht einen Zinngehalt von mehr als 50 Gew.-%, wodurch bei einer Stromentladung die Vergasungsfähigkeit verstärkt wird. Dies hilft dabei, die Oberflächenglattheit beim Schneiden zu verbessern.
6. Die vorliegende Erfindung führt in einer oxidierenden Atmosphäre in Bezug auf das Material, das mit einer Schicht Zinn überzogen wurde, eine Wärmebehandlung durch; dies sorgt für eine unvollständige Rekristallisation und chemischen Reaktionen beim Material, wobei die unvollständige Rekristallisationstemperatur entsprechend dem Niveau des Kupfergehalts des Kernmaterials ausgewählt wird; dies garantiert die mechanischen Eigenschaften des Materialverbunds ohne Verringerung, denn nach einer Reduzierung der mechanischen Eigenschaften erreichen die die mechanischen Eigenschaften des Endproduktes nicht die Schneidedraht-Leistungsanforderungen.
7. Bei der vorliegenden Erfindung ist es so, dass aufgrund der Durchführung der Sauerstoff-Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre Sauerstoffatome in vollem Umfang bei hohen Temperaturen in das Oberflächenschichtmetall eindringen. Ein Metallkörper bildet Kupferoxid, Kupferoxydul, Zinkoxid (Zn2O) und Zinkoxid (ZnO). Gleichzeitig kommt es zu einer elektrochemischen Reaktion zwischen den Zinnatomen der Oberflächenschicht und den Kupferatomen. Daraus entsteht eine Kupfer-Zinn-Sauerstoff-Verbundschicht an der Oberflächenschicht. Diese Art von Verbundschicht unterstützt den elektrischen Entladungseffekt beim Elektroerodieren. Analyse des Verbundschicht-Phasendiagramms 4.
8. Bei der vorliegenden Erfindung ist es so, dass beim Zinnmaterial der Oberfläche eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, wobei aus dem Kernmaterial die Zusatzelemente Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor und seltene Erden teilweise in die Oberflächenschicht eindringen. Bei einer elektrischen Entladung wird zuerst das Zinn aus der Metallschicht der Oberfläche verbraucht. Die zugegebenen Elemente weisen außerdem eine Vergasungstemperatur auf, die höher ist als die von Zinn, so dass diese Elemente zurückbleiben. Die zurückgebliebenen Elemente führen nicht zu großen Veränderungen bei den Toleranzen im Durchmesser. Anders gesagt: Die Form der Werkzeugelektrode ändert sich nicht. Dadurch sind nach dem Schneiden Form- und Lagetoleranzen von Materialien und Teilen anderen Arten von Schneidedraht überlegen.
9. In Bezug auf die vorliegende Erfindung wird für die letzte Bearbeitung der abschließenden Fertigungsstufe eine plastische Bearbeitung mit großer Verarbeitungsrate sowie Durchlaufglühen genutzt, um die Leitfähigkeit und mechanische Eigenschaften zu garantieren. Metallographische Analyse des Endprodukts wie in 5.
10. Die Verbundschichtdicke der Oberflächenschicht aus Kupfer, Zinn und Sauerstoff der vorliegenden Erfindung ist 5 % größer als die des endgültigen Durchmessers, jedoch kleiner als 25 % des endgültigen Durchmessers. Wenn die Dicke der Verbundschicht zu dünn ist, ist die Verbesserung der Schneideresultate nicht eindeutig; wenn die Verbundschicht zu dick ist, verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften des Materials, was zu Schwierigkeiten beim Schneiden führt, was schnell zu einem Reißen des Drahts führt.
11. Der Niedrig-Bor-Sauerstoff-Einweg-Schneidedraht der vorliegenden Erfindung hat eine gesamte elektrische Leitfähigkeit, die größer ist als 18,5 % IACS bis 25,5 % IACS. Ein Aufrechterhalten einer angemessenen Leitfähigkeit ist hilfreich für die Stabilität der elektrischen Entladung, was wiederum die Stabilität des Schneidens garantiert.
12. Der Niedrig-Bor-Sauerstoff-Einweg-Schneidedraht der vorliegenden Erfindung ist eine Art Einweg-Schneidedraht mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und verbesserter Entladungsleistung, der hilfreich beim Schneiden von Materialien und Werkstücken mit unregelmäßigen Formen oder Größen bzw. mit Hohlräumen ist, wobei die Glattheit der geschnittenen Materialoberflächen sehr hoch ist, die Dimensionen ebenfalls präzise und die Form- und Lagetoleranzen nicht schlechter als bei anderen Schneidedrähten. Außerdem ist die Schneidegeschwindigkeit sehr hoch.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittansicht eines Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Querschnittansicht eines Rohlings 2 der vorliegenden Erfindung vor der Wärmebehandlung des Schneidedrahts;
3 ist eine schematische Querschnittansicht eines Rohlings 3 der vorliegenden Erfindung nach der Wärmebehandlung des Schneidedrahts;
4 ist ein metallurgisches Bild eines realen Gegenstands, nämlich des Rohlingmaterials der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein metallurgisches Bild eines realen Gegenstands, nämlich des Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden wird eine noch detailliertere Erläuterung der vorliegenden Erfindung anhand von praktischen Ausführungsbeispielen gegeben, wobei jedoch diese Ausführungsbeispiele in keiner Weise als Einschränkungen gedacht sind.
Die IACS-Leitfähigkeitseinheit in der vorliegenden Erfindung ist das internationale Einheitensystem.
Megapascal in der vorliegenden Erfindung ist eine Gasdruckeinheit.
Und Gew.-% in der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen qualitativen Prozentsatz bei der Materialabstimmung, nicht den Volumenprozentsatz.
Kornverfeinerungstechnik in der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine Kornverfeinerung durch das Durchführen einer substanzverändernden Behandlung bzw. eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch Feinkörnung. In der Industrie wird Feinkörnung zur erhöhten Materialverstärkung eingesetzt.
Der Mechanismus der Kornverfeinerungstechnologie bei der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: Normalerweise ist das Material ein polykristalliner Körper, der sich aus vielen Kristallkörnern zusammensetzt. Die Abmessungen der Kristallkörner können durch die Anzahl von Kristallkörnern pro Einheitsvolumen angegeben werden. Je höher die Zahl, desto feiner die Kristallkörner. Experimente beweisen, dass bei Raumtemperatur feine Kristallkörpermaterialien im Vergleich zu groben Kristallkörpermaterialien verbesserte mechanische Eigenschaften haben. Dies liegt daran, dass für den Fall, dass feines Kristallkornmaterial externen Kräften ausgesetzt ist und eine plastische Verformung stattfindet, die externen Kräfte besser auf eine Vielzahl von Kristallkörpern verteilt werden können. Dann ist die plastische Verformung relativ gleichmäßig und Spannungskonzentration relativ klein; außerdem ist die Fläche umso größer, je feiner die Kristallkörner sind. Und je mehr die Korngrenzen gewunden sind, desto weniger geeignet sind sie für die Erweiterung von Rissen, wodurch die Zähigkeit der Materialien der Erfindung erhöht ist. Daher wird dieses Materialverbesserungstechnologie Kornverfeinerung genannt, und wenn Material eine Kornverfeinerung durchläuft, wird die Gesamtleistung verbessert.
Als Beleg für den Nutzen der Struktur des Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung sowie dessen Herstellungsverfahren werden im Folgenden Ausführungsbeispiele vorgestellt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
Im Falle des Schneidedrahts A ist der Durchmesser D0 des hergestellten Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung 0,25 mm. Die Zusammensetzung des Kernmaterials besteht aus Folgendem: Kupfer: 58.5 Gew.-%, Bor: 0,0025 Gew.-%, Gehalt an anderen Materialelementen von 0,15 Gew.-%. Andere Elemente sind Eisen und seltene Erden. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%. Dabei ist der Rest Zinn. Die Zusammensetzung des Oberflächenschichtmaterials besteht aus: Kupfer 41,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,015–1,2 Gew.-%, seltene Erden: 0,001, Eisen: 0,08 Gew.-%. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Schritt 1: Als Rohstoffe werden im Handel erhältliches Kupfer, Zinn und Bor verwendet. Durch die Auswahl wird je nach Bedarf eine Abstimmung der Komponenten des Kernmaterials vorgenommen (dabei kann Bor als Zwischenlegierung zugesetzt werden). Die koordinierten Materialien werden zum Schmelzplatz transportiert, wo das Schmelzen durchgeführt wird. Die Schmelztemperatur wir auf 950 bis 1150 Grad Celsius geregelt, Zuggeschwindigkeit liegt bei 1,0–4,0 m/min, als Spezifikation für das Stranggießen sind Stäbe mit einem Durchmesser von 6,0–16,0 mm herzustellen.
Die vorstehend genannten Gussstück-Stangen werden nach einer Oberflächenbehandlung mehrmals plastisch bearbeitet und einem Rekristallisationsglühen unterzogen (dies sind alles industrieüblichen Verfahren, die hier nicht behandelt werden), um einen Messingdraht von 1,2 mm Durchmesser und einem Gehalt an Kupfer von 58,5 Gew.-% herzustellen (in 2 ist der Mutterrohling 2 zu sehen); danach wird unter Verwendung von mechanischen Verfahren auf der Oberfläche des Messingdrahts eine Zinnschicht mit einer Stärke von 20 μm aufgetragen (hierbei handelt es sich um die oft in der Branche anzutreffende mechanische Verzinkung; http://www.docin.com/p-358650731.html zeigt dieses mechanische Verzinkungstechnik).
Schritt 2: wird das in Schritt 1 fertiggestellte Material einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Atmosphäre der Wärmebehandlung ist wie folgt: Im Inneren eines Ofen gegeben, der Druck der Wärmebehandlung durch Steuerung auf 5 Megapascal eingestellt, Sauerstoffgehalt ist 50 %, die Temperatur der Wärmebehandlung liegt bei 360 °C, Haltezeit der Temperatur sind 5 Stunden, dadurch Bildung des Materials (siehe 3 für den Mutterrohling 3 und 4 für das metallurgische Bild eines Mutterrohlings), und anschließend wird dies zusammen mit dem Ofen auf 60 Grad gekühlt.
Schritt 3: Unter Verwendung von Dauerglüh-Ausrüstung wird in Bezug auf den Mutterrohling 3, der in Schritt 2 hergestellt wurde, mit großer Verarbeitungsrate ein Dehnen und Entspannungsglühen durchgeführt. Insbesondere: Wenn das Werkstück unter den Bedingungen einer Temperatur von weniger als 650 Grad Celsius und einer Glühgeschwindigkeit (Ziehgeschwindigkeit) von 850–1500 m/min, einer Glühentfernung von 0,5 bis 10 Metern dann in einer Temper-Lösung (Temper-Lösung, auch Glühflüssigkeit genannt; der Begriff Glühflüssigkeit wird in der Branche selbst oft verwendet. Dieses Produkt ist am Markt erhältlich, wie etwa das deutsche Angebot multidraw DG; auch in China werden viele solcher Produkte hergestellt, wie etwa FX128 usw.) nachbehandelt wird. Die Temper-Lösungstemperatur liegt bei 25 bis 100. Gleichzeitig wird eine Aufwicklung durchgeführt, wobei das erhaltene Produkt auf einen Schneidedraht mit einem Durchmesser von 0,25 mm gezogen wird. In 1 ist der Querschnitt des Schneidedrahts zu sehen und in 5 die vergrößerte metallurgische Sicht erkenntlich. Dabei hat, gemäß Tests, der Schneidedraht eine 2Zugfestigkeit von 955N/mm.
Die vorstehend beschriebenen spezifischen Techniken, wie etwa Schmelzen und Verarbeitung, sind alle in der Branche gut bekannt. Siehe hierzu Figur: ZL200810163235.7 zum gegenwärtigen Stand der Technik.

1) Im Schneidevergleich von Schneidedraht A mit einem beliebigen Messingdraht, der auf dem Markt erhältlich ist, ist das Ergebnis wie folgt.
2) Die im Test verwendete Einweg-Drahtschneidemaschine wurde von Mitsubishi Corporation unter der Bezeichnung FA10SADVANCE2009 hergestellt.
3) Die Versuchsbedingungen waren wie folgt. Für den Schneidetest war die Werkstückgröße 60·6·6(0,5·3 Nuten); Werkstückmaterial: SKD11; Geräteparameter: NM; Bearbeitungszeiten: einmal mit viermaligem Verbessern; Verarbeitungsarten: Eintauchtyp, eine Spannvorrichtung, Spannungsparameter des Schneidedrahts wird auf geeignete 900 N/mm² angepasst; Düse wird gegen das Werkstück gedrückt. Siehe Tabelle 1 für die Schneideergebnisse von zwei verschiedenartigen Schneidedrähten.

Schneidedraht kategorie	Bearbeitungs gesamtzeit	Erste Schnitt geschwindigkeit	Erste Klingenzeit	Werkstückrauigkeit
Normaler Messingdraht	38,4 min	2,06–2,26 mm/min	15,3 min	Ra = 0,351
Schneidedraht A	31,8 min	2,40–2,666 mm/min	13,4 min	Ra = 0,355

4) Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, ist bei etwa gleicher Oberflächenrauheit unter Berechnung der Gesamtzeit beim Schneiden in Bezug auf den vorliegend als Umsetzungsbeispiel bereitgestellten Schneidedraht die Effizienz des Schneidedraht beim Schneiden 14,17 % besser; und das hier ausgewählte Material gehört zu den schwierigeren. Außerdem gibt es bei den Kosten offensichtliche Vorteile.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
Im Falle des Schneidedrahts B ist der Durchmesser D0 des hergestellten Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung 0,25 mm. Die Zusammensetzung des Kernmaterials besteht aus Folgendem: 59,8,0 Gew.-%, Bor: 0,01 Gew.-%, Gehalt an anderen Materialelementen von 0,25 Gew.-%. Andere Elemente sind Eisen und Phosphor. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%. Dabei ist der Rest Zinn. Besagte Zusammensetzung des Oberflächenschichtmaterials besteht aus: Kupfer 43,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,05–2,5 Gew.-%, Phosphor: 0,005 Gew.-%, Eisen: 0,18 Gew.-%. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Schritt 1: Als Rohstoffe werden im Handel erhältliches Kupfer, Zinn und Bor verwendet. Durch die Auswahl und Behandlung wird je nach Bedarf eine Abstimmung der Komponenten des Kernmaterials vorgenommen (dabei kann Bor als Zwischenlegierung zugesetzt werden). Die koordinierten Materialien werden zum Schmelzplatz transportiert, wo das Schmelzen durchgeführt wird. Die Schmelztemperatur wir auf 950 bis 1150 Grad Celsius geregelt, Zuggeschwindigkeit liegt bei 1,0–4,0 m/min, als Spezifikation für das Stranggießen sind Stäbe mit einem Durchmesser von 6,0–16,0 mm herzustellen.
Die vorstehend genannten Gussstück-Stangen werden nach einer Oberflächenbehandlung mehrmals plastisch bearbeitet und einem Rekristallisations- glühen unterzogen, um einen Messingdraht von 1,2 mm Durchmesser und einem Gehalt an Kupfer von 59,8 Gew.-% herzustellen (Mutterrohling 2 zu sehen); danach wird unter Verwendung von mechanischen Verfahren auf der Oberfläche des Messingdrahts eine Zinnschicht mit einer Stärke von 25 μm aufgetragen.
Schritt 2. wird das in Schritt 1 fertiggestellte Material einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Atmosphäre der Wärmebehandlung ist wie folgt. Sauerstoffgehalt ist 30 %, die Temperatur der Wärmebehandlung liegt bei 370 °C, Haltezeit der Temperatur sind 12 Stunden, dadurch kommt es zur Bildung des Materials (Mutterrohling 3), und anschließend kommt es zusammen mit dem Ofen zu einer Abkühlung auf 60 Grad.
Schritt 3: Unter Verwendung von Dauerglüh-Ausrüstung wird in Bezug auf den Mutterrohling 3, der in Schritt 2 hergestellt wurde, mit großer Verarbeitungsrate ein Dehnen und Entspannungsglühen durchgeführt. Insbesondere: Wenn das Werkstück unter den Bedingungen einer Temperatur von weniger als 650 Grad Celsius, einer Glühgeschwindigkeit (Ziehgeschwindigkeit) von 850–1500 m/min und einer Glühentfernung von 0,5 bis 10 Meter dann in einer Temper-Lösung (Temper-Lösung, auch Glühflüssigkeit genannt; der Begriff Glühflüssigkeit wird in der Branche selbst oft verwendet; dieses Produkt ist auf dem Markt erhältlich, wie etwa das deutsche Angebot multidraw DG. Auch in China werden viele solcher Produkte hergestellt, wie etwa FX128 usw.) nachbehandelt wird. Die Temper-Lösungstemperatur liegt bei 25 bis 100. Gleichzeitig wird eine Aufwicklung durchgeführt, wobei das erhaltene Produkt auf einen Schneidedraht mit einem Durchmesser von 0,25 mm gezogen wird. Dabei hat, gemäß Tests, der Schneidedraht eine Zugfestigkeit von 985 N/mm².

1) Im Schneidevergleich von Schneidedraht B mit einem beliebigen Gamma-Typ-Schneidedraht, der am Markt erhältlich ist, ist das Ergebnis wie folgt.
2) Die im Test verwendete Einweg-Drahtschneidemaschine wurde von Mitsubishi Corporation unter der Bezeichnung FA10SADVANCE2009 hergestellt.
3) Die Versuchsbedingungen waren wie folgt. Für den Schneidetest war die Werkstückgröße 60·6·6 (0,5·3 Nuten); Werkstückmaterial: SKD11; Geräteparameter: NM; Bearbeitungszeiten: einmal mit viermaligem Verbessern; Verarbeitungsarten: Eintauchtyp, eine Spannvorrichtung, Spannungsparameter des Schneidedrahts wird auf geeignete 900N/mm² angepasst; Düse wird gegen das Werkstück gedrückt. Siehe Tabelle 2 für die Schneideergebnisse von zwei verschiedenartigen Schneidedrähten.

Schneidedraht kategorie	Bearbeitungs gesamtzeit	Erste Schnitt geschwindigkeit	Erste Klingenzeit	Werkstückrauigkeit
Gamma-Typ- Schneidedraht	34,8 min	2,26–2,46 mm/min	14,4 min	Ra = 0,363
Schneidedraht B	32,0 min	2,33–2,60 mm/min	13,7 min	Ra = 0,371

4) Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass bei einer etwa gleichen Werkstückrauheit unter Berechnung der Schneidegesamtzeit die Schneideeffizienz um 5,11% angestiegen ist.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
Im Falle des Schneidedrahts C ist der Durchmesser D0 des hergestellten Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung 0,25 mm. Die Zusammensetzung des Kernmaterials besteht aus Folgendem: Kupfer 62,1 Gew.-%, Bor: 0,025 Gew.-%, Gehalt an anderen Materialelementen von 0,19Gew.-%. Andere Elemente sind Eisen und seltene Erden. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%. Dabei ist der Rest Zinn. Besagte Zusammensetzung des Oberflächenschichtmaterials besteht aus: Kupfer 37,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,10–2,8 Gew.-%, Eisen: 0,10 Gew.-%, seltene Erden Eisen: 0,005 Gew.-%. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Schritt 1: Als Rohstoffe werden im Handel erhältliches Kupfer, Zinn und Bor verwendet. Durch die Auswahl und Behandlung wird je nach Bedarf eine Abstimmung der Komponenten des Kernmaterials vorgenommen (dabei kann Bor als Zwischenlegierung zugesetzt werden). Die koordinierten Materialien werden zum Schmelzplatz transportiert, wo das Schmelzen durchgeführt wird. Die Schmelztemperatur wir auf 950 bis 1150 Grad Celsius geregelt, Zuggeschwindigkeit liegt bei 1,0–4,0 m/min, als Spezifikation für das Stranggießen sind Stäbe mit einem Durchmesser von 6,0–16,0 mm herzustellen. Dies sind die in der Industrie üblichen Guss- und Schmelzverfahren.
Die vorstehend genannten Gussstück-Stangen werden nach einer Oberflächenbehandlung mehrmals plastisch bearbeitet und einem Rekristallisationsglühen unterzogen, um einen Messingdraht von 1,0 mm Durchmesser und einem Gehalt an Kupfer von 62,1 Gew.-% herzustellen (Mutterrohling 2); danach wird unter Verwendung eines chemischen Ummantelungsverfahrens auf der Oberfläche des Messingdrahts eine Zinnschicht mit einer Stärke von 30 μm aufgetragen.
Schritt 2: Rohlingmaterial 2 wird plastisch bearbeitet, bis ein Drahtmaterial mit der Spezifikation Φ 0,5 mm erreicht wird.
Schritt 3: wird das in Schritt 2 fertiggestellte Material einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Atmosphäre der Wärmebehandlung ist wie folgt. Sauerstoffgehalt ist 10–30 %, die Temperatur der Wärmebehandlung liegt bei 420 Grad Celsius, Haltezeit der Temperatur sind 9 Stunden, dadurch kommt es zur Bildung des Materials (Mutterrohling 3), und anschließend kommt es zusammen mit dem Ofen zu einer Abkühlung auf 60 Grad.
Schritt 4: Unter Verwendung von Dauerglüh-Ausrüstung wird in Bezug auf den Mutterrohling 3, der in Schritt 2 hergestellt wurde, mit großer Verarbeitungsrate ein Dehnen und Entspannungsglühen durchgeführt. Insbesondere: Wenn das Werkstück unter den Bedingungen einer Temperatur von weniger als 650 Grad Celsius, einer Glühgeschwindigkeit (Ziehgeschwindigkeit) von 850–1500 m/min und einer Glühentfernung von 0,5 bis 10 Meter dann in einer Temper-Lösung (Temper-Lösung, auch Glühflüssigkeit genannt; der Begriff Glühflüssigkeit wird in der Branche selbst oft verwendet; dieses Produkt ist auf dem Markt erhältlich, wie etwa das deutsche Angebot multidraw DG. Auch in China werden viele solcher Produkte hergestellt, wie etwa FX128 usw.) nachbehandelt wird. Die Temper-Lösungstemperatur liegt bei 25 bis 100. Gleichzeitig wird eine Aufwicklung durchgeführt, wobei das erhaltene Produkt auf einen Schneidedraht mit einem Durchmesser von 0,25 mm gezogen wird. Dabei hat, gemäß Tests, der Schneidedraht eine Zugfestigkeit von 1,015N/mm².

1) Im Schneidevergleich von Schneidedraht C mit einem beliebigen β-Typ-Schneidedraht, der auf dem Markt erhältlich ist, ist das Ergebnis wie folgt.
2) Die im Test verwendete Einweg-Drahtschneidemaschine wurde von Mitsubishi Corporation unter der Bezeichnung FA10SADVANCE2009 hergestellt.
3) Die Versuchsbedingungen waren wie folgt. Für den Schneidetest war die Werkstückgröße 60·6·6(0,5·3 Nuten); Werkstückmaterial: SKD11; Geräteparameter: NM; Bearbeitungszeiten: einmal mit viermaligem Verbessern; Verarbeitungsarten: Eintauchtyp, eine Spannvorrichtung, Spannungsparameter des Schneidedrahts wird auf geeignete 900 /mm² angepasst; Düse wird gegen das Werkstück gedrückt. Siehe Tabelle 3 für die Schneideergebnisse von zwei verschiedenartigen Schneidedrähten.

Schneidedrahtkategorie	Bearbeitungs gesamtzeit	Erste Schnitt geschwindigkeit	Erste Klingenzeit	Werkstückrauigkeit
β-Typ-Schneidedraht	33,3 min	2,27–2,60 mm/min	13,8 min	Ra = 0,387
Schneidedraht C	31,85 min	2,40–2,73 mm/min	13,2 min	Ra = 0,367

4) Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass bei einer etwa gleichen Werkstückrauheit unter Berechnung der Schneidegesamtzeit die Schneideeffizienz um 4,55 % angestiegen ist. Es gab keinen besonderen Anstieg der Geschwindigkeit, aber die Bearbeitung mit Schneidedraht C war leichter und auch die geringeren Kosten sind ein Vorteil. Dies eignet sich recht gut für Industrieproduktion.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
Im Falle des Schneidedrahts A ist der Durchmesser D0 des hergestellten Schneidedrahts der vorliegenden Erfindung 0,25 mm. Die Zusammensetzung des Kernmaterials besteht aus Folgendem: Kupfer 64,7 Gew.-%, Bor: 0,025 Gew.-%, Gehalt an anderen Materialelementen von 0,32 Gew.-%. Andere Elemente sind Eisen und Phosphor. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%. Dabei ist der Rest Zinn. Besagte Zusammensetzung des Oberflächenschichtmaterials besteht aus: Kupfer 39,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,20–3,0 Gew.-%, Phosphor: 0,005 Gew.-%, Eisen: 0,12 Gew.-%. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist.
Schritt 1: Als Rohstoffe werden im Handel erhältliches Kupfer, Zinn und Bor verwendet. Durch die Auswahl und Behandlung wird je nach Bedarf eine Abstimmung der Komponenten des Kernmaterials vorgenommen (dabei kann Bor als Zwischenlegierung zugesetzt werden). Die koordinierten Materialien werden zum Schmelzplatz transportiert, wo das Schmelzen durchgeführt wird. Die Schmelztemperatur wir auf 950 bis 1150 Grad Celsius geregelt, Zuggeschwindigkeit liegt bei 1,0–4,0 m/min, als Spezifikation für das Stranggießen sind Stäbe mit einem Durchmesser von 6,0–6,0 mm herzustellen.
Die vorstehend genannten Gussstück-Stangen werden nach einer Oberflächenbehandlung mehrmals plastisch bearbeitet und einem Rekristallisationsglühen unterzogen, um einen Messingdraht von 0,9 mm Durchmesser und einem Gehalt an Kupfer von 64,7 Gew.-% herzustellen (Mutterrohling 2); danach wird unter Verwendung eines chemischen Ummantelungsverfahrens auf der Oberfläche des Messingdrahts eine Zinnschicht mit einer Stärke von 33 μm aufgetragen.
Schritt 2: Rohlingmaterial 2 wird plastisch bearbeitet, bis ein Drahtmaterial mit der Spezifikation Φ 0,55 mm erreicht wird.
Schritt 3: wird das in Schritt 2 fertiggestellte Material einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Atmosphäre der Wärmebehandlung ist wie folgt. Sauerstoffgehalt ist 70–90%, die Temperatur der Wärmebehandlung liegt bei 430 Grad Celsius, Haltezeit der Temperatur sind 9,5 Stunden, dadurch kommt es zur Bildung des Materials (Mutterrohling 3), und anschließend kommt es zusammen mit dem Ofen zu einer Abkühlung auf 60 Grad.
Schritt 4: Unter Verwendung von Dauerglüh-Ausrüstung wird in Bezug auf den Mutterrohling 3, der in Schritt 2 hergestellt wurde, mit großer Verarbeitungsrate ein Dehnen und Entspannungsglühen durchgeführt. Insbesondere: Wenn das Werkstück unter den Bedingungen einer Temperatur von weniger als 650 Grad Celsius, einer Glühgeschwindigkeit (Ziehgeschwindigkeit) von 850–1500 m/min und einer Glühentfernung von 0,5 bis 10 Metern dann in einer Temper-Lösung (Temper-Lösung, auch Glühflüssigkeit genannt; der Begriff Glühflüssigkeit wird in der Branche selbst oft verwendet; dieses Produkt ist auf dem Markt erhältlich, wie etwa das deutsche Angebot multidraw DG. Auch in China werden viele solcher Produkte hergestellt, wie etwa FX128 usw.) nachbehandelt wird. Die Temper-Lösungstemperatur liegt bei 25 bis 100. Gleichzeitig wird eine Aufwicklung durchgeführt, wobei das erhaltene Produkt auf einen Schneidedraht mit einem Durchmesser von 0,25 mm gezogen wird. In 1 ist der Querschnitt des Schneidedrahts zu sehen und in 5 die vergrößerte metallurgische Sicht erkenntlich. Dabei hat, gemäß Tests, der Schneidedraht eine Zugfestigkeit von 1,005 N/mm².

1) Im Schneidevergleich von Schneidedraht D mit einem beliebigen plattierten Schneidedraht, der am Markt erhältlich ist, ist das Ergebnis wie folgt.
2) Die im Test verwendete Einweg-Drahtschneidemaschine wurde von Mitsubishi Corporation unter der Bezeichnung FA10SADVANCE2009 hergestellt.
3) Die Versuchsbedingungen waren wie folgt. Für den Schneidetest war die Werkstückgröße 60·6·6 (0,5·3 Nuten); Werkstückmaterial: SKD11; Geräteparameter: NM; Bearbeitungszeiten: einmal mit viermaligem Verbessern; Verarbeitungsarten: Eintauchtyp, eine Spannvorrichtung, Spannungsparameter des 2Schneidedrahts wird auf geeignete 900N/mm angepasst; Düse wird gegen das Werkstück gedrückt. Siehe Tabelle 4 für die Schneideergebnisse von zwei verschiedenartigen Schneidedrähten.

Schneidedraht kategorie	Bearbeitungs gesamtzeit	Erste Schnittgeschwindigkeit	Erste Klingenzeit	Werkstückrauigkeit
Plattierungs- Schneidedraht	34,1 min	2,37–2,70 mm/min	14,8 min	Ra = 0,347
Schneidedraht D	32,15 min	2,40–2,88 mm/min	14,1 min	Ra = 0,361

4) Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass bei einer etwa gleichen Werkstückrauheit (Absenkung von Rauheit um 0,2 beeinflusst nicht die Nutzung des Verwenders) es bei einem Verzinkungs-Schneidedraht leicht zu Staubbildung kommt, während der Schneidedraht der vorliegenden Erfindung dieses Problem nicht hat. Unter Berechnung der Schneidegesamtzeit ist die Schneideeffizienz um 6,06 % angestiegen, aber Schneidedraht D war leichter bei der Bearbeitung zu handhaben und auch die geringeren Kosten sind ein Vorteil. Dies eignet sich recht gut für Industrieproduktion.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Niedrig-Bor-Sauerstoff-Einweg-Schneidedraht. Das Kernmaterial besteht aus Folgendem: Kupfer: 55–65 Gew.-%, Bor: 0,001–0,03 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–1,0 Gew.-%. Andere Elemente sind mindestens zwei der folgenden: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden. Unvermeidbare Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-%. Der Rest besteht aus Zinn. Die Oberflächenschicht besteht aus: Kupfer: 35,0–45,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,001–3,0 Gew.%, anderes Material 0,0005–0,5 Gew.-%, wobei anderes Material mindestens zwei der folgenden ist: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden. Die unvermeidlichen Verunreinigungselemente liegen bei einem Gehalt von weniger als 0,5Gew.-%, wobei der Rest Zinn ist; das Kernmaterial durchläuft kontinuierliches Schmelzen und Gießen, plastische Bearbeitung und Rekristallisationsglühen; durch Wärmebehandlung des Oberflächenschichtmaterials wird das Rohlingmaterial erzeugt und durch Durchlaufglühen dann der Schneidedraht. Dies bringt eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, die Entladungsleistung wird verstärkt, Schneiden von Materialien und Werkstücken in unregelmäßige Form oder Größe bzw. Hohlräumen ist möglich, die Materialoberfläche weist hohe Glattheit sowie Maßgenauigkeit auf, Form- und Lagetoleranzen sind nicht schlechter als bei anderen Arten von Schneidedrähten und es gibt eine hohe Schneidegeschwindigkeit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.docin.com/p-358650731.html [0030]

Claims

Bor-Sauerstoff-haltiger Einweg-Schneidedraht, gekennzeichnet durch ein Kernmaterial sowie eine Oberflächenmaterialschicht, die das Kernmaterial außen ummantelt, wobei die Legierung des Kernmaterials aus Folgendem besteht: Kupfer: 55–65 Gew.-%, Bor: 0,001–0,03 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–1,0 Gew.-%, während andere Elemente mindestens zwei der folgenden sind: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden, unvermeidbare Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-% liegen und der Rest aus Zinn besteht; wobei die Legierungs-Zusammensetzung der Oberflächenschicht aus Folgendem besteht: Kupfer: 35,0–45,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,001–3,0 Gew.-%, anderes Material 0,0005–0,5 Gew.-%, wobei anderes Material mindestens zwei der folgenden ist: Titan, Eisen, Silizium, Nickel, Mangan, Aluminium, Zinn, Phosphor, seltene Erden, die unvermeidlichen Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-% und der Rest Zinn ist.
Bor-Sauerstoff-haltiger Einweg-Schneidedraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung des Kernmaterials aus Folgendem besteht: Kupfer: 55–60 Gew.-%, Bor: 0,001–0,01 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–0,5 Gew.-%, während andere Elemente mindestens zwei der folgenden sind: Eisen, Phosphor, seltene Erden, wobei die Summe des Gehalts an Kupfer, Zinn und Bor kleiner als 99,5Gew.-% ist, der Zinngehalt über 39,5Gew.-% liegt und unvermeidbare Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-% liegen; wobei die Legierungszusammensetzung der Oberflächenschicht aus Folgendem besteht: 40–45 Gew.-%, Sauerstoff: 0,001–3,0 Gew.-%, wobei der Gehalt an anderem Material bei 0,0005–0,25 Gew.-% liegt, wobei andere Materialien mindestens zwei der folgenden sind: Eisen, Phosphor, seltene Erden und die unvermeidlichen Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-% liegen, wobei der Rest Zinn ist.
Bor-Sauerstoff-haltiger Einweg-Schneidedraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung des Kernmaterials aus Folgendem besteht: Kupfer: 60–65 Gew.-%, Bor: 0,005–0,03 Gew.-%, Gehalt an anderen Elementen von 0,05–0,5 Gew.-%, wobei andere Materialien mindestens zwei der folgenden sind: Eisen, Phosphor, seltene Erden, wobei die Summe des Gehalts an Kupfer, Zinn und Bor kleiner als 99,5 Gew.-% ist, der Zinngehalt über 34,5 Gew.-% liegt und unvermeidbare Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,3Gew.-% liegen; wobei die Legierungszusammensetzung der Oberflächenschicht aus Folgendem besteht: Kupfer: 35,0–40,0 Gew.-%, Sauerstoff: 0,10–3,0 Gew.-%, anderes Material 0,0005–0,25 Gew.-%, wobei andere Materialien mindestens zwei der folgenden sind: Eisen, Phosphor, seltene Erden und die unvermeidlichen Verunreinigungselemente bei einem Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-% liegen, wobei der Rest Zinn ist.