DE69833944T2

DE69833944T2 - Verfahren zur herstellung von porösem elektrodendraht für funkenerosionsmaschinen und aufbau des elektrodendrahts

Info

Publication number: DE69833944T2
Application number: DE69833944T
Authority: DE
Inventors: Ki Chul Seong
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: US20010014411A1; EP0930131B1; KR100518729B1; ATE320882T1; JP2004314303A; BR9806117A; ES2259815T3; PT930131E; CN1236337A; WO1999006183A1; JP4012876B2; US20020092831A1; CN1078831C; US6306523B1; EP0930131A1; KR100518727B1; EP0930131A4; US6482535B2; JP2002018649A; DE69833944D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Elektrodendrahtes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen beschichteten Elektrodendraht gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Demgemäß betrifft die Erfindung einen Elektrodendraht zur Verwendung bei einer Funkenerosionsbearbeitung und das Verfahren zum Herstellen desselbigen, und insbesondere einen porösen Elektrodendraht mit einer erhöhten Bearbeitungsgeschwindigkeit und das Verfahren zum Herstellen desselbigen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Verfahren und ein Draht der oben genannten Art sind beispielsweise aus US-A-4924050 bekannt, welches Dokument den nahesten Stand der Technik repräsentiert.
1 stellt eine schematische Zeichnung einer Draht-Funkenerosionsmaschine dar. Durch ein Startloch (7) eines Werkstücks (1) hindurch ist ein Elektrodendraht eingesetzt, welcher kontinuierlich durch das Loch hindurch gefördert wird. Eine Hochfrequenzspannung wird zwischen dem Draht (2) und der Innenseite des Lochs (7) angelegt zum Initiieren einer Lichtbogenentladung zwischen diesen. Dann kann ein Bearbeiten des Werkstücks (1) zu einer gewünschten Form erzielt werden mittels Schmelzens des Werkstücks während der Lichtbogenentladung und mittels Entfernens der Bearbeitungspartikel unter Verwendung einer Bearbeitungsflüssigkeit und einer Augenblicksverdampfungsleistung zwischen dem Draht und dem Werkstück. Gemäß dem Bearbeitungsprinzip weist die Draht-Funkenerosionsmaschine eine Stromversorgung, ein Drahttransportmittel, ein Werkstückbewegungsmittel und ein Zirkulationsmittel für die Bearbeitungsflüssigkeit auf.
Im Allgemeinen bewegt sich das Werkstückbewegungsmittel, wie mittels des Pfeils in 1 gezeigt, während des Bearbeitens eines Werkstücks auf einer Ebene, die senkrecht zur Drahtförderrichtung ist. Der Draht (2) bewegt sich von einer Vorratsspule (3) durch ein Drahttransportmittel hindurch, das die obere und die untere Führungsrolle (5 und 5') für das Werkstück aufweist, zu einer Aufspulrolle (4) hin.
Dann wird zwischen dem Werkstück (1) und dem Elektrodendraht (2) eine Hochfrequenzspannung angelegt, um die Bearbeitung des Werkstücks zu beginnen. Gleichzeitig wird dem Bearbeitungsbereich eine Bearbeitungsflüssigkeit aus deionisiertem Wasser zugeführt zum Abführen der Bearbeitungswärme. Die Bearbeitungseffizienz, insbesondere die Bearbeitungsgeschwindigkeit, hängt signifikant von Bearbeitungsparametern ab, wie beispielsweise der Fördergeschwindigkeit der Bearbeitungsflüssigkeit, dem Bearbeitungsstrom und der Form und der Frequenz der Bearbeitungsspannung, und es ist bekannt, die Bearbeitungseffizienz mittels eines Steuerns der Bearbeitungsparameter zu verbessern.
Da Kupfer eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist und infolge seines hohen Dehnvermögens leicht zu einem dünnen Draht zu formen ist, wurde anfangs ein Kupferdraht verwendet. Jedoch zeigte dieser hauptsächlich infolge seiner geringen mechanischen Festigkeit viele Unzulänglichkeiten. Beispielsweise konnte während der Bearbeitung dem Kupferdraht keine große Zugbeanspruchung beaufschlagt werden, so dass ein Schwingen des Drahtes nicht steuerbar ist, was in einer schlechten Bearbeitungsgenauigkeit und einem Drahtbruchverhältnis resultiert. Außerdem war die Bearbeitungsgeschwindigkeit relativ langsam. Daher wurden für eine spezielle Anwendung einer Hochpräzisionsbearbeitung ein Molybdändraht oder ein wolframdraht als Hochfestigkeitsdraht verwendet. Für den allgemeinen Zweck der Draht-Funkenerosionsbearbeitung wurde ein Messingdraht mit 63–67 Gew.-% Kupfer und 33–37 Gew.-% Zink entwickelt.
Der Messingdraht hat eine Zugfestigkeit von in etwa dem Doppelten zu einem Kupferdraht, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit kann infolge des Vorhandenseins eines Zinkanteils in der Legierung vergrößert werden, was eine stabile Entladung und eine stabile Verdampfungsleistung während der Bearbeitung bereitstellt.
Ferner war es, da das Anwendungsgebiet der Draht-Funkenerosion anwächst, gefordert, die Zugfestigkeit des Messingdrahtes weiter zu erhöhen und die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Daher können zum Erhöhen der Zugfestigkeit und der Bearbeitungsgeschwindigkeit Elemente, wie beispielsweise Al und/oder Si, einem Messingdraht hinzugefügt werden.
Andererseits war es bekannt, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit eines Messingdrahtes zunimmt, wenn der Zinkanteil in dem Messing mehr als 40 Gew.-% aufweist. Jedoch wird in diesem Fall ein Ziehprozess zum Ausbilden eines Drahtes schwierig infolge des Vorhandenseins einer Brüchigkeitsphase in der Legierung.
Das US-Patent 4,287,404 offenbart einen zinkbeschichteten Draht auf einem Kupfer- oder Messingkern und das Verfahren zum Herstellen desselbigen. Auf ein Kernmaterial mit relativ hoher Zugfestigkeit oder hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Stahl wurde zum Ausbilden eines beschichteten Drahtes ein Beschichtungsmaterial mit einer relativ geringen Verdampfungstemperatur, wie beispielsweise Zink, Kadmium, Zinn, Antimon, Wismut oder die Legierung, auf galvanisiert. Gemäß dem Draht und dem Verfahren ermöglicht der Kern, die erforderliche mechanische Festigkeit oder elektrische Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, und die Beschichtung erhöht infolge ihrer relativ geringen Verdampfungstemperatur das Kühlvermögen und die Ausspülbarkeit, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Genauigkeit erhöht werden. Ferner verdampft das Beschichtungsmaterial leicht durch die Wärme während der Bearbeitung und es schützt infolge des Kühleffektes des Beschichtungsmaterials das Kernmaterial. Daher kann das Verfahren zum Herstellen des beschichteten Drahtes den Beschichtungsschritt eines Aufgalvanisierens von Zink nach dem Endkalibrieren des Drahtes oder vor dem Endkalibrieren des Drahtes aufweisen.
Ein Verfahren zum Verbessern der Leistung eines beschichteten Drahtes wurde in dem US-Patent 4,977,303 offenbart. Gemäß dem Patent weist das Verfahren Schritte eines, auf einen Metallkern, Beschichtungsschrittes von Zink, Kadmium oder der Legierung, welche nach einer Wärmebehandlung mittels Diffusionsglühens eine Mischlegierungsschicht mit dem Kern ausbildet, eines Wärmebehandlungsschritts für den beschichteten Draht bei 700°C in einer Oxidationsatmosphäre zum Ausbilden einer Mischlegierungsschicht zwischen dem Kernmaterial und dem Beschichtungsmaterial, beispielsweise einer Kupfer-Zink-Legierung, und eines von einem mechanischen Härten begleiteten Ziehens des beschichteten Drahtes auf. Der mittels des Verfahrens beschichtete Draht weist einen Kern, eine Mischlegierungsschicht und eine äußere Oxidschicht auf. Zu diesem Zeitpunkt verhindert die Oxidschicht die Möglichkeit von Kurzschlüssen zwischen dem Draht und dem Werkstück während der Funkenerosionsbearbeitung, was nicht direkt mit der Bearbeitungsgeschwindigkeit zusammenhängt. Es ist bekannt, dass die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit des Drahtes an dem Wärmebehandlungsschritt liegt, der die Kupfer-Zink-Legierungsschicht ausbildet, jedoch wurde der Mechanismus nicht klar aufgezeigt.
Das US-Patent 4,686,153 offenbart einen beschichteten Draht mit einem kupferplattierten Stahlkern und einer Beschichtungsschicht aus einer Zinklegierung, die auf dem Kern ausgebildet ist, und das Verfahren zum Herstellen desselbigen. Die hohe Festigkeit des Stahls in dem Kern kann eine bessere Bearbeitungsgenauigkeit bereitstellen und das plattierte Kupfer kann dem beschichteten Draht eine gute elektrische Leitfähigkeit bereitstellen. Auf diesen kupferplattierten Stahl ist mittels Galvanisierens oder Feuerverzinkens eine Zinkbeschichtung aufgebracht, gefolgt von einer Wärmebehandlung zum Ausbilden einer Kupfer-Zink-Legierungsschicht. Insbesondere wird, wenn der Zinkanteil in der Legierungsschicht in dem Bereich von 40–50 Gew.-% ist, die Verbesserung des beschichteten Drahtes in der Bearbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einem einfachen, zinkbeschichteten, kupferplattierten Stahl offensichtlich. Der beschichtete Draht gemäß dem Patent weist einen kupferplattierten Stahlkern und eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht auf. Gleichzeitig schwankt der Zinkanteil in der Legierungsschicht von 10–50 Gew.-%, bevorzugt von 40–50 Gew.-%. Das Verfahren zum Herstellen desselbigen weist auf die Schritte eines Bereitstellungsschrittes eines kupferplattierten Stahlkerns, eines Aufgalvanisierungsschrittes von Zink auf den Kern, eines Ziehschrittes für den zinkbeschichteten Kern zum Ausbilden eines Drahtes mit einem passenden Durchmesser, und eines Wärmebehandlungsschrittes für den Draht zum Umwandeln der Zinkbeschichtungsschicht in eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht mit einem Zinkanteil von 10–50 Gew.-%, bevorzugt 40–50 Gew.-%, in der Weise, dass die Konzentration des Zinks entlang der radial einwärts gerichteten Richtung allmählich abnimmt. Alternativ kann der Ziehschritt vor dem Wärmebehandlungsschritt angewendet werden, und die Zinkbeschichtung kann ein Feuerverzinken verwenden.
Zusammenfassung der Erfindung
Wie im Obigen genannt, wurde die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit des beschichteten Drahtes mittels Beschichtens des Kerns mit einem Material, wie beispielsweise Zink, welches eine Schmelztemperatur und eine verdampfungstemperatur aufweist, die geringer als die des Kernmaterials ist, erreicht, und eine weitere Erhöhung wurde erreicht mittels einer Wärmebehandlung der Zinkschicht auf dem Kern zum Ausbilden einer Kupfer-Zink-Legierungsschicht mittels einer Diffusionsreaktion zwischen dem Kern und der Beschichtung. Jedoch hängt die Erhöhung signifikant von der Auswahl des eine geringere Verdampfungstemperatur als das Kernmetall aufweisenden Beschichtungsmetalls ab. Daher war die Erhöhung auf die Beschaffenheit des Beschichtungsmetalls beschränkt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, einen beschichteten Draht für eine Funkenerosionsbearbeitung mit erhöhter Bearbeitungsgeschwindigkeit bereitzustellen mittels Vergrößerns des Oberflächenbereichs des Drahtes, welcher in Kontakt mit der Kühlflüssigkeit sein wird, so dass die Kühlfähigkeit des Drahtes erhöht wird.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen beschichteten Draht für eine Funkenerosionsbearbeitung mit erhöhter Bearbeitungsgeschwindigkeit bereitzustellen, in dem der Kontakt der Kühlflüssigkeit nicht nur mit der Oberfläche des Drahtes ermöglicht wird, sondern ferner mit einem Innenabschnitt des Drahtes.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines porösen, beschichteten Drahtes mit einem vergrößerten Oberflächenbereich ohne zusätzliche Schritte bereitzustellen.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen beschichteten Draht für eine Funkenerosionsbearbeitung mit verbesserter Ausspülbarkeit bereitzustellen, ohne die Bearbeitungsgenauigkeit während der Bearbeitung zu verschlechtern.
Daher werden die oben genannten Ziele durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen beschichteten Elektrodendraht mit den Merkmalen des Anspruchs 14 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Zu diesem Zeitpunkt kann das erste Metall Kupfer oder Messing mit 63–67 Gew.-% Kupfer und 33–37 Gew.-% Zink sein. Ferner kann das zweite Metall Zink, Aluminium oder Zinn sein.
Insbesondere muss bei der Erfindung der aus dem ersten Metall hergestellte Draht das Schmelzbad in einer angebrachten Zeit passieren, so dass eine passende Dicke der Beschichtungsschicht und der das zweite Metall enthaltenden Legierungsschicht erzielt wird. Die angebrachte Zeit hängt von der Länge ab. Beispielsweise sollte die Aufwickelgeschwindigkeit des Drahtes schnell sein, wenn die Länge des Bades relativ kurz ist, und sollte die Aufwickelgeschwindigkeit des Drahtes langsam sein, wenn die Länge des Bades kurz ist. Daher werden die Aufwickelgeschwindigkeit und die Länge des Bades so ausgewählt, dass die 3–10 μm aufweisende Dicke der Beschichtungsschicht auf dem den ersten Durchmesser aufweisenden Draht ausgebildet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Drahtes kann ferner einen Wärmebehandlungsschritt aufweisen zum Stabilisieren der mechanischen Eigenschaften des Drahtes.
Ferner kann das Verfahren einen Entfernungsschritt für die Beschichtungsschicht auf der Legierungsschicht aufweisen.
Die eine hohe Härte und eine geringe Dehnung aufweisende Legierungsschicht wird ausgebildet durch eine Diffusionsreaktion des ersten Metalls und des zweiten Metalls während des Schmelztauch-Beschichtungsschrittes, den der den ersten Durchmesser aufweisende und aus dem ersten Metall hergestellte Draht durchläuft, in einem Schmelzbad aus dem zweiten Metall, das eine geringere Verdampfungstemperatur aufweist. Dann wird der mit dem zweiten Metall beschichtete Draht so gezogen, dass der den zweiten Durchmesser aufweisende Draht ausgebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das mit der Legierungsschicht und der Beschichtungsschicht bedeckte erste Metall ein Kern des Drahtes. Ferner ergibt sich die poröse Beschaffenheit des Drahtes aus den Rissen in der Legierungsschicht und der Beschichtungsschicht während des Ziehschrittes.
Kurzbeschreibung der beigefügten Figuren
1 ist eine schematische Zeichnung, in der die Struktur und ein Prinzip eines üblichen Draht-Funkenerosionsbearbeitens gezeigt sind.
2 zeigt Schritte eines Herstellens von porösen, beschichteten Drähten für ein Funkenerosionsbearbeiten.
3A ist eine Fotografie eines Drahtes nach einem Beschichtungsschritt und vor einem Ziehschritt gemäß der Erfindung.
3B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 3A.
4A ist eine Fotografie eines erfindungsgemäßen, porösen, beschichteten Drahtes, die die Oberflächenmorphologie zeigt.
4B ist eine Fotografie eines erfindungsgemäßen, porösen, beschichteten Drahtes, die den Querschnitt zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Erfindung wird mittels bevorzugter Ausführungsformen detailliert erläutert. 2 zeigt die erfindungsgemäßen Schritte zum Herstellen poröser Elektrodendrähte zur Funkenerosionsbearbeitung. Als Erstes wird ein Messingdraht, der einen Mitteldurchmesser von 0,9 mm aufweist und der aus 35 Gew.-% Zink und 65 Gew.-% Kupfer hergestellt ist, als ein Kerndraht (12) bereitgestellt. Der Kerndraht (12) wird für eine vorgegebene Zeit durch ein Schmelzbad (10) aus Zink hindurchgeführt, das eine geringere Verdampfungstemperatur aufweist als das Messing, so dass eine von Zink gebildete Beschichtungsschicht auf dem Kerndraht (12) ausgebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird gleichzeitig mittels einer Diffusionsreaktion des Messings des Kerndrahtes und des Zinks der Beschichtungsschicht auf dem Kerndraht eine Legierungsschicht ausgebildet. Daher wird die Beschichtungsschicht auf der Legierungsschicht ausgebildet, welche unter anderem die größte Härte und die geringste Dehnung aufweist.
Unter Bezugnahme auf 3A, die eine Fotografie nach dem Zinkbeschichtungsschritt auf dem Messingkerndraht zeigt, und 3B, die eine vergrößerte Ansicht von 3A zeigt, ist es feststellbar, dass die Legierungsschicht und die Beschichtungsschicht nacheinander auf dem Messingkerndraht ausgebildet sind.
Der so ausgebildete, beschichtete Kerndraht (12) wird durch ein Ziehmittel (14) hindurch gezogen, so dass ein passender Drahtdurchmesser, beispielsweise 0,05–0,35 mm, ausgebildet wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird, da die Legierungsschicht zwischen dem Kern und der Beschichtungsschicht die größte Härte und die geringste Dehnung aufweist, während des Ziehschrittes infolge der Risse in der Legierungsschicht, die eine Richtung haben, die annähernd senkrecht zur Ziehrichtung ist, auf der Oberfläche des Drahtes eine poröse Struktur ausbildet.
Der Draht vollzieht danach einen Wärmebehandlungsschritt zum Stabilisieren der mechanischen Eigenschaften.
4A zeigt die Oberflächenmorphologie des porösen Drahtes, und 4B zeigt den Querschnitt des porösen Drahtes gemäß der Erfindung. Unter Bezugnahme auf 4A wurde festgestellt, dass die Risse eine Richtung haben, die annähernd senkrecht zur Längsrichtung des Drahtes ist. Diese Risse werden durch Ziehen der harten Legierungsschicht ausgebildet, und, wie in 4B gezeigt, die Legierungsschicht und die Beschichtungsschicht sind porös mit einer schwammähnlichen Struktur.
Die Struktur des porösen, beschichteten Drahtes weist einen von Messing gebildeten Kern (21) und die umgebende Beschichtungsschicht (23) auf, die von Zink gebildet ist. Der Kerndraht (21) kann aus Kupfer oder Messing bestehen, welches Kupfer enthält. Daher erfüllt der Kerndraht (21) die elektrische Leitfähigkeit und die mechanische Festigkeit, die zur Funkenerosionsbearbeitung für den Elektrodendraht gefordert sind, und das Beschichtungsmaterial (23) schützt den Kerndraht (21) und erhöht die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Gleichzeitig zeigt, da die Beschichtungsschicht (23) eine poröse Struktur aufweist, der Draht eine verbesserte Kühlfähigkeit im Vergleich mit einem üblichen, beschichteten Draht. Dies ist so, da sich der Oberflächenbereich des Drahtes zum Kontaktieren mit der Kühlflüssigkeit während der Funkenerosionsbearbeitung signifikant vergrößert. Da die verbesserte Kühlfähigkeit für ein vorgegebenes Material ein Aufrechterhalten einer relativ geringeren Temperatur ermöglicht, ist es für den Elektrodendraht mit verbesserter Kühlfähigkeit möglich, die relative, elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, und ist es ferner möglich, die mechanische Festigkeit des Kerndrahtes zu erhöhen, um die Bearbeitungsgenauigkeit während des Bearbeitens zu erhöhen. Daher wird angenommen, dass der erfindungsgemäße, poröse, beschichtete Draht mit verbesserter Kühlfähigkeit die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und die Bearbeitungsgeschwindigkeit wenigstens 15% verschnellert, gegenüber einem üblichen, beschichteten Draht. Die Anforderungen für das Material für die Beschichtung weisen eine Schmelztemperatur oder eine Verdampfungstemperatur, die geringer als jene des Kernmaterials ist, eine Beschichtbarkeit auf das Kupfer oder Messing enthaltende Kernmetall mittels eines Schmelztauch-Beschichtungsprozesses und die Fähigkeit zum Ausbilden einer Legierungsschicht mit dem Kernmetall während des Beschichtungsprozesses mittels einer Diffusionsreaktion auf. Dieses Material weist Zink, Aluminium und Zinn auf. Daher ist es infolge der unterschiedlichen Härteeigenschaften und Dehnungseigenschaften als der Kern aufweisenden Legierungsschicht zwischen dem Kern und der Beschichtungsschicht möglich, während des Ziehschrittes für den beschichteten Kerndraht in der Beschichtungsschicht eine poröse Struktur auszubilden.
In 3A ist eine relativ gleichmäßige Verteilung von Rissen an dem beschichteten Draht feststellbar. Die Rissausbreitungsrichtung ist annähernd senkrecht zur Längsrichtung des Drahtes, welche die Ziehrichtung des Drahtes ist. Ferner sind die Risse hauptsächlich von einem interkristallinen Riss mit geringfügigen transkristallinen Rissen gebildet. Andererseits behält die Oberfläche des porösen Drahtes, anstatt scharfe Vorsprünge aufzuweisen, ein gleichmäßiges Umfangsprofil bei. Daher wird die Möglichkeit einer Partikelentwicklung aus dem Draht während der Bearbeitung gering. Ferner können die Bearbeitungspartikel leicht mittels der Risse des porösen Drahtes entfernt werden, so dass die Ausspülbarkeit des Drahtes im Vergleich zu dem üblichen, beschichteten Draht verbesserte werden kann.
Bevorzugte Ausführungsform 1
Ein Messingdraht mit 63–67 Gew.-% Kupfer und 33–37 Gew.-% Zink wird bereitgestellt als ein Kerndraht mit einem Mitteldurchmesser. Zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht wird an dem Kerndraht ein Schmelztauchbeschichten durchgeführt. Das Schmelztauchbeschichten kann Zink, Aluminium, Zinn oder die Legierung verwenden, und insbesondere ist Zink bevorzugt. Gemäß einem üblichen Schmelztauch-Beschichtungsprozess wird der Kerndraht einer Vorbehandlung mit einer alkalischen Entfettung und einer Säurereinigung unterzogen. Dann passiert er ein Ammoniumchlorid-Flussmittelbad. Nachfolgend passiert der Kerndraht ein Zinkschmelzbad. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur des Bades auf 400–500°C gehalten und der Kerndraht wird für etwa 1–10 Sekunden beschichtet, so dass eine Zinkbeschichtungsschicht und eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht ausgebildet werden. Die Legierungsschicht wird durch eine Diffusionsreaktion zwischen dem Kern und dem Zink ausgebildet, und die Zinkbeschichtungsschicht wird darauf ausgebildet. Ferner ist die Legierungsschicht unter anderem die härteste Schicht und hat eine geringere Dehnung als der Kern.
Daher sind an dem Messingkerndraht eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht von 1–2 μm und eine Zinkbeschichtungsschicht von 3–8 μm ausgebildet, welche kompakte Schichten sind. Die Ausbildung der Legierungsschicht ermöglicht eine bessere Adhäsion zwischen dem Kerndraht und der Zinkbeschichtungsschicht.
Der den Mitteldurchmesser aufweisende Kerndraht wird in einer Luftatmosphäre abgekühlt und wird nachfolgend einem Ziehschritt unterzogen, so dass ein dünner Draht mit einem gewünschten Durchmesser, der von 0,05 mm bis 0,30 mm reicht, ausgebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt, da die Legierungsschicht Eigenschaften einer großen Härte und einer geringen Dehnung im Vergleich zu dem Kerndraht aufweist, der dünne Draht während des Ziehschrittes gleichmäßige Risse in der Beschichtungsschicht und der Legierungsschicht, so dass eine poröse Struktur an der Oberfläche ausgebildet wird. Diese Risse breiten sich durch die Korngrenze der Beschichtungsschicht hindurch aus, und die Ausbreitungsrichtung ist senkrecht zur Längsrichtung des Drahtes, da die Ziehrichtung gleich zur Längsrichtung des Drahtes ist. Ferner kann die äußere Zinkschicht entfernt werden. Dann wird der einen gewünschten Durchmesser aufweisende, dünne Draht nach dem Ziehschritt für etwa 1–2 Sekunden einer Wärmebehandlung bei 300–600°C unterzogen, um seine mechanischen Eigenschaften zu stabilisieren, was Endprodukte eines porösen, beschichteten Drahtes herausbildet.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße, poröse, beschichtete Draht zur Funkenerosionsbearbeitung erhöht die Bearbeitungsgeschwindigkeit um etwa 15% im Vergleich zu einem üblichen, zinkbeschichteten Draht. Dies ist so infolge der porösen Struktur des Drahtes, welche die Kühlfähigkeit des während der Bearbeitung mit einer Kühlflüssigkeit in Kontakt befindlichen Drahtes verbessert. Andererseits hat dies, da die Oberfläche des porösen, beschichteten Drahtes, anstatt scharfe Vorsprünge aufzuweisen, ein gleichmäßiges Umfangsprofil beibehält, keine negativen Auswirkungen auf die Bearbeitungsgenauigkeit. Stattdessen ermöglicht die poröse Beschaffenheit, während der Bearbeitung die Partikel zu entfernen, so dass mit verbesserter Ausspülbarkeit die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert wird. Daher erfordert das Verfahren zum Herstellen des porösen, beschichteten Drahtes gemäß der Erfindung keinen zusätzlichen Schritt zum Erhöhen der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Bearbeitungsgenauigkeit im Vergleich zu dem üblichen Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Drahtes.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Elektrodendrahtes zur Verwendung bei einer Funkenerosionsbearbeitung, aufweisend: Bereitstellen eines Mitteldrahtes, der einen ersten Durchmesser aufweist und der von einem ersten, Kupfer aufweisenden Metall gebildet ist, Schmelztauchbeschichten des Mitteldrahtes für eine gewünschte Zeit und bei einer gewünschten Temperatur durch ein Schmelzbad mit einem zweiten Metall hindurch, das eine Verdampfungstemperatur aufweist, die geringer als die des ersten Metalls ist, wobei mittels einer Diffusionsreaktion des ersten Metalls und des zweiten Metalls auf dem Mitteldraht eine Legierungsschicht ausgebildet wird, die eine größere Härte und eine geringere Dehnung als das erste Metall und das zweite Metall aufweist, und wobei auf der Legierungsschicht eine Beschichtungsschicht ausgebildet wird, und Ziehen des die Legierungsschicht und die Beschichtungsschicht aufweisenden Mitteldrahtes, so dass ein beschichteter Elektrodendraht mit einem zweiten Durchmesser ausgebildet wird, wobei während des Ziehschrittes infolge der großen Härte und der geringen Dehnung in der Legierungsschicht und in der Beschichtungsschicht Risse ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Legierungsschicht und die resultierende Beschichtungsschicht mit einer schwammähnlichen Struktur porös sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend ein Wärmebehandeln des den zweiten Durchmesser aufweisenden, beschichteten Elektrodendrahtes zum Stabilisieren seiner mechanischen Eigenschaften.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste Metall von einem Messing gebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das zweite Metall Zink, Aluminium, Zinn oder Legierungen davon aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die gewünschte Zeit es ermöglicht, die Beschichtungsschicht von 3–10 μm auf dem Mitteldraht auszubilden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Metall Zink, Aluminium, Zinn oder Legierungen davon aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die gewünschte Zeit es ermöglicht, die Beschichtungsschicht von 3–10 μm auf dem Mitteldraht auszubilden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die gewünschte Zeit es ermöglicht, die Beschichtungsschicht von 3–10 μm auf dem Mitteldraht auszubilden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend ein Entfernen der auf dem Mitteldraht ausgebildeten Beschichtungsschicht.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das erste Metall von einem Messing gebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das zweite Metall Zink, Aluminium, Zinn oder Legierungen davon aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die gewünschte Zeit es ermöglicht, die Beschichtungsschicht von 3–10 μm auf dem Mitteldraht auszubilden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die gewünschte Zeit es ermöglicht, die Beschichtungsschicht von 3–10 μm auf dem Mitteldraht auszubilden.
Elektrodendraht zur Verwendung bei einer Funkenerosionsbearbeitung, aufweisend: einen Kerndraht, der von einem ersten, Kupfer aufweisenden Metall gebildet ist, eine Legierungsschicht, die auf dem Kerndraht ausgebildet ist, und auf der Legierungsschicht eine Beschichtungsschicht, die von einem zweiten Metall gebildet ist, das eine Verdampfungstemperatur aufweist, die geringer als die des ersten Metalls ist, wobei die Legierungsschicht durch eine Diffusionsreaktion zwischen dem ersten Metall und dem zweiten Metall ausgebildet ist und eine größere Härte und eine geringere Dehnung aufweist als der Kerndraht oder die Beschichtungsschicht, und wobei in der Legierungsschicht und in der Beschichtungsschicht Risse ausgebildet sind, die eine Richtung aufweisen, die senkrecht zur Längsrichtung des Elektrodendrahtes ist, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Legierungsschicht und die resultierende Beschichtungsschicht mit einer schwammähnlichen Struktur porös sind.
Elektrodendraht gemäß Anspruch 14, wobei die Risse in der Legierungsschicht und in der Beschichtungsschicht ausgebildet wurden während des Ziehens des Kerndrahtes in Richtung der Längsrichtung.
Elektrodendraht gemäß Anspruch 14, wobei das erste Metall von einem Messing gebildet ist.
Elektrodendraht gemäß Anspruch 16, wobei das zweite Metall von Zink, Aluminium, Zinn oder Legierungen davon gebildet ist.
Elektrodendraht gemäß Anspruch 15, wobei das zweite Metall von Zink, Aluminium, Zinn oder Legierungen davon gebildet ist.