EP0227645A1 - Procede de fabrication d'une electrode filiforme pour l'usinage par electro-erosion - Google Patents

Procede de fabrication d'une electrode filiforme pour l'usinage par electro-erosion

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Publication number
EP0227645A1
EP0227645A1 EP19850902948 EP85902948A EP0227645A1 EP 0227645 A1 EP0227645 A1 EP 0227645A1 EP 19850902948 EP19850902948 EP 19850902948 EP 85902948 A EP85902948 A EP 85902948A EP 0227645 A1 EP0227645 A1 EP 0227645A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
filiform
coating
electrode
coated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19850902948
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Yehuda Talmor
Michel Kornmann
Oskar Dill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DAIICHI Denko
Original Assignee
DAIICHI Denko
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Filing date
Publication date
Application filed by DAIICHI Denko filed Critical DAIICHI Denko
Publication of EP0227645A1 publication Critical patent/EP0227645A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/08—Wire electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a filiform electrode for machining by electro-erosion including a filiform core surrounded by a metallic layer.
  • Such electrodes have already been proposed, in particular in US Pat. No. 4,287,404. Such electrodes facilitate the initiation of discharges and withstand high intensities. By using a coating of zinc or zinc alloy, the high vapor pressure of this metal constitutes a thermal shield against the heat released by the discharges, reducing the risks of rupture of the core for intensities relatively high current.
  • Such electrodes are obtained by galvanic deposition of a metallic coating and are relatively expensive due to the speed of such a deposition process and the pollution problems inherent therein.
  • the consumption of electrode is relatively high.
  • This solution requires a transformation of the machine, as well as the adaptation of the electrolytic bath to the speed of travel of the wire iimposed by machining by electro-erosion, which is not a simple problem.
  • the maintenance and monitoring of the cell does not belong to the domain of the mechanic who uses the machine. This is undoubtedly the reason why such electrode wires are generally not regenerated on the EDM machine.
  • the purpose of the present invention is to provide a solution to the manufacture of such son which is economically more advantageous than that proposed so far.
  • There are known processes for coating wire which consist in passing this wire from bottom to top in a bath of molten metal. Such methods make it possible to obtain a wire coated with a relatively thick layer of molten metal, at high speeds and with perfect centering of the coating with respect to the Ion axis. gitudinal of the wire. Such a process is in particular the subject of US patent 4,169,426.
  • the present invention provides a high speed manufacturing method of filamentary electrodes for EDM machining of the above type, based in part on the above high speed coating process.
  • the subject of the present invention is a method of manufacturing a filiform electrode according to claim 1.
  • This installation includes a feeding station 1 intended to deliver the wire 2 to be coated.
  • This wire then passes through a preheating station 3 which co ⁇ porte a DC power supply 4 by wipers 5 between two pulleys 6.
  • the wire 2 passes through a nozzle 7 supplied with molten metal by a crucible 8, the level of molten metal is controlled by a plunger piston 9.
  • the nozzle 7 has two openings 7a and 7b located directly above one another in. the vertical trajection of the wire. Above this nozzle 7, there is a cooling enclosure 10 supplied with a circulation of water. On leaving this enclosure, the wire 2 is led to a winding station 11.
  • the wire drawing installation of the coated wire is not illustrated here, since it is a completely conventional installation.
  • the coating installation which has just been described is preferably preceded by a cleaning station in which the wire is passed through degreasing and, possibly, chemical pickling solutions, in order to guarantee a good coating adhesion.
  • the cleaning operation can also be interposed between the outlet of the feed station and the inlet of the preheater. This type of treatment is known and is not directly part of the invention. This is the reason why it is neither described nor represented.
  • the cleaning operations consist of passing the wire through an alkaline degreasing solution, then rinsing it under running water, then passing it through an acid pickling solution, then rinsing it with running water before rinsing it with deionized water.
  • the preheating operation in station 3 takes place in an inert atmosphere of N 2 , + H 2 , in order to avoid oxidation of the wire.
  • the principle of the method of coating the wire 2 through the nozzle 7 consists in passing the wire by moving it from the bottom up and keeping the molten metal in the nozzle 7 so that the hot wire is wetted by the metal in fusion and brings a layer of metal to its surface.
  • the thickness of the layer is equal all around the filiform core, so that this core is perfectly centered. Consequently, the drawing operation to which this wire thus coated is called to be subjected will make it possible to obtain a coated wire whose core will be perfectly centered.
  • the choice of operating parameters can be made in a fairly wide range of speeds and temperatures.
  • the higher the running speed and the higher the preheating temperature of the wire the more the thickness of the coating layer decreases.
  • the wires used to carry out the tests were brass wires, co ⁇ pre ⁇ ant 65% Cu, 35% Zn, 0.07% Pb, 0.05% FE, with a diameter of 0.63 mm.
  • the running speeds were between 30 and 460 m / min. It has been found that the effect of the preheating temperature is felt mainly between 30 and 150 m / min. As for the effect of speed on the thickness, this varies from about 150 ⁇ m at 30 m / min to about 50 ⁇ m at 460 m / min.
  • the wires coated in order to produce electrodes by drawing are wires of 0.63 mm and the thickness of the layer of zinc deposited according to the method described is of the order of 100 yum for a running speed of the order from 150 to 200 m / min. At this speed, the preheating temperature must be greater than 200 ° - 250 ° C to ensure good adhesion of the coating.
  • the coated wire was brought from a diameter of the order of 0.8 mm to a diameter of 0.3 mm, constituting the wire intended to be used as an electrode in an EDM machining process.
  • the length of the drawn wire is seven times longer than that of the initial wire so that the production of filiform electrode is of the order of 1000 to 1400 m / min, which gives a diameter of l the core of the electrode on the order of 0.22 mm with a layer of zinc on the order of 40 ⁇ m.
  • the increase in productivity is of the order of a factor of 100.
  • these values do not constitute maximum limits, but that they fall within an average range of parameters.
  • the process described is not limited to the use of zinc, but can be used with any other metal or alloy with a low melting point and a high vapor pressure, such as cadmium and magnesium or alloys of these metals.
  • the wire on which the coating can be deposited may be made of brass or copper, steel, or any other metal capable of withstanding the working temperature and having an appropriate tensile strength and electrical conductivity.

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Abstract

Le procédé consiste à revêtir un fil de laiton (2) d'une couche d'un métal ou alliage à bas point de fusion et haute tension de vapeur tel que le zinc, le cadmium, le magnesium ou des alliages de ces métaux, en faisant passer le fil verticalement de bas en haut dans une buse (7) alimentée en métal en fusion par un creuset (8). Après refroidissement dans une enceinte (10), le fil ainsi revêtu est amené à son diamètre final et le revêtement à son épaisseur utile par une opération de tréfilage.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE ELECTRODE FILIFORME POUR L'USINAGE PAR ELECTRO-EROSION
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une électrode filiforme pour l'usinage par électro-érosion coπprenant une âme filiforme entourée d'une couche métallique.
On a déjà proposé de telles électrodes, notamment dans le brevet US 4 287 404. De telles électrodes facilitent l'amorçage des décharges et supportent des intensités élevées. En utilisant un revêtement de zinc ou d'alliage de zinc, la tension de vapeur élevée de ce métal constitue un blindage thermique vis-à-vis de la chaleur dégagée par les décharges, réduisant las risques de rupture de l'âme pour des intensités de courant relativement élevées.
De telles électrodes sont obtenues par dépôt galvanique d'un revêtement métallique et coûtent relativement cher en raison de la vitesse d'un tel processus de dépôt et des problèmes de pollution qui lui sont inhérentes. Or la consommation d'électrode est relativement importante. Pour réduire le coût, on a proposé de former une électrode à boucle fermée et de faire passer une portion de cette boucle dans un bac d'électrolyse destiné à régénérer la couche au fur et à mesure de l'utilisation de l'électrode. Cette solution suppose une transformation de la machine, ainsi que l'adaptation du bain électrolytique à la vitesse de défilement du fil iirposée par l'usinage par électro-érosion, ce qui ne constitue pas un problème simple. Enfin l'entretien et la surveillance de la cellule ne sent pas du domaine du mécanicien utilisateur de la machine. C'est sans doute les raisons pour lesquelles de tels fils électrodes ne sont généralement pas régénérés sur la machine d'usinage par électro-érosion.
Le but de la présente invention est d'apporter une solution à la fabrication de tels fils qui soit économiquement plus intéressante que celle proposée jusqu'ici. On connaît des procédés de revêtement de fil qui consistent à faire passer de bas en haut ce fil dans un bain de métal en fusion. De tels procédés permettent d'obtenir un fil revêtu d'une couche relativement épaisse du métal en fusion, à des vitesses élevées et avec un centrage parfait du revêtement par rapport à l'axe Ion gitudinal du fil. Un tel procédé fait notamment l'objet du brevet US 4169426.
La présente invention propose un procédé de fabrication à grande vitesse, d'électrodes filiformes pour l'usinage par électro-érosion du type susmentionné, basé en partie sur le ..procédé de revêtement à haute vitesse ci-dessus.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une électrode filiforme selon la revendication 1.
Hbn seulement ce procédé de fabrication propose d'utiliser le procédé de revêtement à haute vitesse connu, mais il permet d'accroître encore très sensiblement la rentabilité du procédé de fabrication en soumettant le fil ainsi revêtu à une opération de tréfilage. Cette combinaison d'opérations de revêtement et de tréfilage en vue de produire des électrodes filiformes revêtues pour l'usinage par électro-érosion est rendue possible du fait que le procédé de revêtement permet de réaliser des couches relativement épaisses et également du fait que le tréfilage du fil revêtu est rendu possible en raison de la non formation, de composés inter-métalli- ques à l'interface, entre l'âme et le revêtement en raison de la haute vitesse du processus de revêtement à chaud. Il résulte de ce procédé que le coût de fabrication de tels électrodes filiformes revêtues en vue de l'usinage par électro-érosion peut être considérablement réduit compte tenu de l'augmentation sensible de la productivité. La figure unique du dessin annexé illustre très schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Cette installation cortporte un poste d'alimentation 1 destiné à délivrer le fil 2 à revêtir. Ce fil passe ensuite dans un poste de préchauffage 3 qui coπporte une alimentation de courant continu 4 par frotteurs 5 entre deux poulies 6. Ensuite, le fil 2 passe dans une buse 7 alimentée en métal en fusion par un creuset 8, dont le niveau de métal fondu est commandé par un piston plongeur 9. La buse 7 présente deux ouvertures 7a et 7b situées à l'aplomb l'une de l'autre dans. la trajection verticale du fil. Au-dessus de cette buse 7, se trouve une enceinte de refroidissement 10 alimentée par une circulation d'eau. A la sortie de cette enceinte, le fil 2 est conduit vers un poste de bobinage 11.
L'installation de tréfilage du fil revêtu n'est pas illustrée ici, étant donné qu'il s'agit d'une installation tout à fait classique. De même, l'installation de revêtement qui vient d'être décrite est, de préférence, précédée d'un poste de nettoyage dans lequel on fait passer le fil dans des solutions de dégraissage et, éventuellement, de décapage chimique, afin de garantir une bonne adhérence du revêtement. L'opération de nettoyage peut également être intercalée entre la sortie du poste d'alimentation et l'entrée du préchauffeur. Ce type de traitement est connu et ne fait pas directement partie de l'invention. C'est la raison pour laquelle il n'est ni décrit, ni représenté. Il suffit simplement de savoir que les opérations de nettoyage consistent à faire passer le fil dans une solution alkaline de dégraissage, de le rincer ensuite à l'eau courante, de le faire ensuite passer dans une solution acide de décapage, puis de le rincer à l'eau courante avant de le rincer à l'eau déionisée. Il y a lieu encore de préciser que l'opération de préchauffage dans le poste 3 se déroule dans une atmosphère inerte de N2, + H2, afin d'éviter l'oxydation du fil. Le principe du procédé de revêtement du fil 2 à travers la buse 7 consiste à faire passer le fil en le déplaçant de bas en haut et en maintenant le métal en fusion dans la buse 7 de sorte que le fil chaud est mouillé par le métal en fusion et entraîne une couche de métal à sa surface. Comme seule la mouillabilité du fil par le métal en fusion et le transfert thermique entrent en ligne de compte, l'épaisseur de la couche est égale tout autour de l'âme filiforme, de sorte que cette âme est parfaitement centrée. Par conséquent, l'opération de tréfilage à laquelle ce fil ainsi revêtu est appelé à être soumis permettra d'obtenir un fil revêtu dont l'âme sera parfaiterrent centrée.
Ccπime on le verra par la suite, le choix des paramètres de fonctionnement peut être réalisé dans une gamme de vitesses et de températures assez large. De façon générale, plus la vitesse de défilement est grande et plus la température de préchauffage du fil est élevée, plus l'épaisseur de la couche du revêtement diminue. Il existe cependant une valeur maximum de l'épaisseur du revêtement pour un choix précis des paramètres de fonctionnement. Les fils utilisés pour réaliser les essais ont été des fils de laiton, coπpreπant 65% Cu, 35% Zn, 0,07% Pb, 0,05% FE, d'un diamètre de 0,63 mm. Les vitesses de défilement se sont situées entre 30 et 460 m/min. On a constaté que l'effet de la température de préchauffage se fait surtout sentir entre 30 et 150 m/min. Quant à l'effet de la vitesse sur l'épaisseur, celle-ci varie d'environ 150 irai à 30 m/min à environ 50 um à 460 m/min.
Un autre facteur a fait l'objet d'une étude particulière: c'est celui de l'adhérence du revêtement sur le fil. Cette adhérence est premièrement fonction de la propreté du fil et tout le fil revêtu a subi le traitement de dégraissage et de décapage susmentionné. Deux autres facteurs influent sur l'adhérence, soit la température de préchauffage du fil et le teirps de contact du fil avec le bain de métal liquide ou la vitesse de défilement, ce qui revient au même. On a constaté que plus cette vitesse est élevée, plus la température de préchauffage doit l'être également.
Les fils revêtus en vue de réaliser des électrodes par tréfilage sont des fils de 0,63 mm et l'épaisseur de la couche de zinc déposée selon le procédé décrit est de l'ordre de 100 yum pour une vitesse de défilement de l'ordre de 150 à 200 m/min. A cette vitesse, la teπpérature de préchauffage doit être supérieure à 200°- 250°C pour assurer une bonne adhérence du revêtement.
Lors de l'opération de tréfilage à froid, le fil revêtu a été amené d'un diamètre de l'ordre de 0,8 mm à un diamètre de 0,3 mm, constituant le fil destiné à être utilisé en tant qu'électrode dans un processus d'usinage par électro-érosion. Compte tenu de cette opération, la longueur du fil tréfilé est sept fois plus longue que celle du fil initial de sorte que la production d'électrode filiforme est de l'ordre de 1000 à 1400 m/min, ce qui donne un diamètre de l'âme de l'électrode de l'ordre de 0,22 mm avec un couche de zinc de l'ordre de 40 um. Il apparaît que, par rapport au procédé électrolytique, l'augmentation de la productivité est de l'ordre d'un facteur 100. En outre, on peut remarquer, des paramètres discutés précédemment, que ces valeurs ne constituent pas des limites maximales, mais qu'elles se situent dans une gamme moyenne de paramètres.
Le procédé décrit n'est pas limité à l'usage du zinc, mais peut être mis en oeuvre avec tout autre métal ou alliage à bas point de fusion et à tension de vapeur élevée, tels que le cadmium et le magnésium ou des alliages de ces métaux. Le fil sur lequel le revêtement pourra être déposé pourra être en laiton ou en cuivre, en acier, ou en tout autre métal susceptible de résister à la température de travail et présentant une résistance à la traction et une conductibilité électrique appropriées.

Claims

REVEND ICAT ION
Procédé de fabrication d'une électrode filiforme pour l'usinage par électro-érosion conprenant une âme filiforme entourée d'une couche métallique, caractérisé par le fait que l'on choisit un élément filiforme de diamètre sensiblement supérieur à celui de ladite âme, que l'on préchauffe cet élément à une température située entre 110° et 350°C, que l'on fait défiler axialement l'élément au travers d'une enceinte remplie du métal fondu, destiné à forner ladite couche, verticalement et de bas en haut, au travers de deux ouvertures ménagées à l'aplomb l'une de l'autre dans des portionsopposées de la paroi de ladite enceinte, la vitesse de défilement de cet élément filiforme étant telle que le temps de séjour de chacune de ses portions ponctuelles dans ledit métal fondu soit inférieur à 5.10-2 seconde, et que, après solidification du revêtement, l'on soumet l'élément filiforme ainsi revêtu à une opération de tréfilage pour amener tant le diamètre de l'élément filiforme que l'épaisseur du revêtement aux valeurs souhaitées pour l'électrode a obtenir.
EP19850902948 1985-06-21 1985-06-21 Procede de fabrication d'une electrode filiforme pour l'usinage par electro-erosion Withdrawn EP0227645A1 (fr)

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Inventor name: KORNMANN, MICHEL

Inventor name: DILL, OSKAR

Inventor name: TALMOR, YEHUDA