ES2284431T3 - Electrodo e hilo. - Google Patents
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Abstract
Electrodo de hilo para el corte por electroerosión con un alma eléctricamente conductora que soporta esencialmente los esfuerzos de tracción, y una envolvente que se va consumiendo al erosionar, la cual consta de dos capas, presentando la capa interior de la envolvente una composición destinada para el corte rápido, que es de una aleación esencialmente homogénea, y la capa exterior de la envolvente presenta una composición adecuada para el corte fino, con una proporción de zinc superior a 80%, alcanzando el espesor de capa de la capa exterior hasta una quinta parte del espesor de capa de la envolvente restante, caracterizado porque la capa interior tiene un contenido de zinc del 37 al 60% en peso de zinc.
Description
Electrodo de hilo.
La invención se refiere a un electrodo de hilo
para el corte por electroerosión, con un alma eléctricamente
conductora y que esencialmente absorbe los esfuerzos de tracción, y
una envolvente compuesta por lo menos por dos capas. La invención
se refiere también a un procedimiento para la fabricación de un
electrodo de hilo.
Un electrodo de hilo de esta clase y un
procedimiento de esta clase se conoce por la patente
EP-A- 0348594.
Mediante un electrodo de hilo de esta clase se
puede erosionar o cortar una pieza. Para ello, el corte
generalmente se da casi siempre mediante un corte principal (corte
rápido) y uno o varios cortes de acabado (corte fino). El objeto del
corte rápido es el recortar el contorno del material macizo de la
pieza. Debido a la cantidad de material que es preciso erosionar,
ésta es la fase de trabajo de corte que consume más tiempo. Para
que el tiempo de mecanizado sea lo más reducido posible, se trabaja
con una energía de descarga muy alta. Para esto resultan más
adecuados los hilos con una capa envolvente de alto contenido en
Zn, que durante la erosión sufren un consumo propio relativamente
reducido. Pero al mismo tiempo es preciso que el hilo de erosión
pase a través del intersticio de corte con una velocidad
considerable, con el fin de asegurar que la capa envolvente no se
consuma enteramente en el intersticio de corte. De este modo, si
bien se da un corte rápido, este sin embargo ofrece el inconveniente
de que las superficies de los lados de la pieza que han sido
cortados o erosionados no presentan calidad suficiente para muchas
aplicaciones. Los procesos de descarga ricos en energía dejan
irregularidades sobre la superficie cortada. Y además, el
intersticio de corte resulta cónico debido al desgaste del
electrodo. Esto exige dar uno o varios cortes de acabado.
Durante los cortes de acabado o cortes finos se
repasa entonces únicamente la superficie de la pieza. Para ello se
alisa la superficie, y se arranca el contorno que no se corresponda
con la forma. Esto se consigue con unas energías de descarga más
reducidas, con lo cual se logra la calidad exigida de la pieza
(paralelismo, calidad superficial, dimensiones). El número de cortes
de acabado depende principalmente de la calidad superficial que se
desee para la pieza.
Las descargas que erosionan la pieza, entre el
hilo de erosión y la pieza, tienen lugar en un espacio desionizado.
Para que en este espacio desionizado pueda llegar a producirse el
salto de chispa entre el electrodo de hilo y la pieza, es necesario
crear para ello un canal conductor para iniciar el impulso
propiamente dicho. Para esta creación ha resultado especialmente
conveniente el elemento zinc. Éste permite una formación rápida y
segura de los primeros puentes conductores, incluso con unas
energías o corrientes eléctricas muy reducidas. Esto resulta
especialmente ventajoso para los cortes finos. Por este motivo, los
electrodos de hilo recubiertos de zinc han encontrado gran
aceptación. El material del núcleo de estos electrodos de hilo puede
ser cualquiera, y se prefiera cobre, latón, acero e hilos
combinados (acero-cobre). Con estos electrodos
revestidos de zinc era posible un claro incremento de rendimiento de
los resultados de corte frente a los electrodos sin recubrimiento,
en máquinas de electroerosión de hilo más antiguas, con generadores
de baja potencia. Otra ventaja era especialmente, que debido a la
facilidad de evaporación del zinc, resultaba posible un proceso de
erosión estable, incluso con energías eléctricas muy reducidas.
Como ya se ha indicado anteriormente, ésta es la condición
necesaria para la erosión de superficies muy finas.
El desarrollo de los generadores ha hecho
posible hoy día generar unas chispas cada vez más ricas en energía.
Por este motivo, la ventaja de la facilidad de evaporación del zinc
se convirtió en un inconveniente, ya que durante el proceso, el
zinc quedaba eliminado muy rápidamente, y por lo tanto dejaba de
estar disponible para la erosión, precisamente durante el corte
rápido. El aumento de espesor de la capa de zinc para compensar
este desgaste por erosión no ha resultado eficaz.
Aquí pudieron encontrar remedio los electrodos
de hilo con revestimiento de latón. En estos electrodos de hilo con
revestimiento de latón, una aleación de latón muy rica en zinc
servía como revestimiento del núcleo del hilo. Con este desarrollo,
se sustituyó la capa de zinc, con su temperatura de evaporación muy
baja y el inconveniente del alto desgaste por erosión, por una capa
de aleación de alto contenido en zinc. Esto tenía la ventaja de que
la capa envolvente exterior presentaba mayor resistencia contra el
desgaste por erosión, que una capa de zinc puro. El espesor de capa
de esta capa de latón de alto contenido en zinc puede ser además
considerablemente más grueso que una capa de zinc puro. Con esta
clase de electrodos resultó entonces posible el funcionamiento de
las nuevas máquinas de electroerosión por hilo con generadores de
gran potencia, también para el corte rápido. Ahora bien, un
inconveniente con respecto a los electrodos con revestimiento de
zinc es que la calidad superficial de las piezas erosionadas no
tiene la misma alta calidad que la superficie de las piezas que se
habían erosionado con electrodos de hilo con recubrimiento de zinc.
Incluso dando varios cortes de acabado con hilos con capa envolvente
difundida no se logran las mismas calidades superficiales que se
consigue con electrodos con revestimiento de
zinc.
zinc.
La invención tiene como objetivo proponer un
procedimiento y un electrodo de hilo mediante el cual resulte por
una parte posible obtener superficies sumamente finas en las
piezas, es decir realizar cortes finos, y por otra parte, cortar la
pieza con gran velocidad en el proceso de corte rápido.
Este objetivo se resuelve mediante las
características de la reivindicación 1 ó 12.
Un electrodo de hilo de esta clase conforme a la
invención no solo es adecuado para el corte rápido sino también
para el corte fino. En el corte rápido, pasa una corriente de gran
intensidad entre la pieza y el electrodo de hilo, durante el paso
de la chispa. Al hacerlo, la capa exterior de la envolvente queda
desgastada inmediatamente, por lo que esta capa realiza sólo una
contribución no esencial al corte rápido. Durante el corte rápido,
la capa interior resistente asume la carga principal. Si se quiere
dar un corte fino, pasa una corriente menor, y solamente se consume
la capa exterior, es decir la capa con alto contenido en zinc. Por
lo tanto, el electrodo de hilo conforme a la invención es un
electrodo universal, adecuado no sólo para el corte rápido sino
también para un corte fino, mediante el cual se obtiene una
superficie fina de la pieza. Por lo tanto ya no es necesario
cambiar de electrodo durante el proceso de mecanizado, ya que con
el electrodo conforme a la invención se pueden realizar tanto cortes
rápidos como cortes finos. Esto ahorra por una parte, tiempo de
parada/preparación, y no es necesario volver a desplazar y ajustar
la pieza cada vez de nuevo.
Es ventajoso que la capa exterior de la
envolvente sea en un 100% de zinc. La capa interior de la
envolvente contiene convenientemente de un 37 a 60% de zinc. El
zinc de la capa interior puede estar presente ventajosamente en
forma de aleación de latón, cuya proporción de zinc está entre el 40
y 48%. La capa interior tiene convenientemente una estructura
\beta y/o \gamma homogénea. En un entramado cristalino cúbico
de esta clase centrado en el espacio, los átomos de zinc están
incorporados de tal manera que se pueden desprender del electrodo
de hilo de manera suficientemente fácil para cebar el arco eléctrico
entre la pieza y el electrodo de hilo, pero por otra parte están
sujetos de modo suficientemente firme para que el consumo sea
limitado.
Igualmente es ventajoso que la capa interior
tenga un espesor mínimo de 2,5 \mum. La capa exterior del
electrodo de hilo tiene preferentemente un espesor de capa de 0,5 -
5 \mum.
En una primera realización del electrodo de
hilo, especialmente ventajosa, el alma es de CuZn 20, con un
diámetro de 0,25 mm, la capa interior tiene una proporción del 45%
de zinc y tiene un espesor de 15-20 \mum, mientras
que la capa exterior tiene un espesor de 2-3 \mum.
El electrodo de hilo presenta ventajosamente una resistencia a la
tracción mínima de 800 N/mm^{2}.
Una segunda realización especialmente adecuada
tiene un alma de CuZn 35, una capa interior con una proporción del
45% de zinc y un espesor de 10-15 \mum, y una
capa exterior con un espesor de 1-2 \mum. Esta
segunda realización del electrodo de hilo presenta convenientemente
una resistencia a la tracción mínima de 900 N/mm^{2}. Tanto en la
primera como en la segunda realización, el electrodo de hilo puede
tener conforme a la invención una conductividad eléctrica
específica de 12-50 MS/m.
Un procedimiento conforme a la invención para la
fabricación de uno de los electrodos de hilo antes citados, se
puede subdividir en los siguientes pasos de proceso conformes a la
invención:
En un primer paso se aplica sobre el alma la
capa interior. Esto puede hacerse ventajosamente mediante chapado,
galvanizado, recubrimiento de polvo o metalizado al fuego. A
continuación tiene lugar eventualmente en un segundo paso un
recocido de difusión del electrodo de hilo. A continuación y en un
paso siguiente se aplica la capa exterior sobre la capa interior.
El subsiguiente conformado para un diámetro predeterminado tiene
lugar después de tal manera que la composición y la estructura de
la envolvente se mantengan iguales, no teniendo lugar ningún
calentamiento del electrodo de hilo, lo cual tendría como
consecuencia una difusión importante.
El recocido de difusión puede tener lugar
convenientemente de forma continua a través de un horno de lecho
turbulento, a una temperatura que suba de 350 a 600°C, y con un
tiempo de recocido de 2 minutos.
Después del recocido de difusión tiene lugar un
enfriamiento rápido para fijar el estado de difusión.
A continuación se describen con mayor detalle
dos ejemplos de realización ventajosos:
Un primer ejemplo de realización se refiere a un
electrodo de hilo conforme a la invención con un diámetro de 0,25
mm, siendo el espesor de la capa exterior de 2-3
\mum y el espesor de la capa interior de 15-20
\mum. La capa exterior es una capa exclusiva de zinc, mientras
que la capa interior es una capa de latón con una proporción de
zinc del 45%. El hilo de este electrodo tiene una resistencia a la
tracción de aprox. 800 N/mm^{2}, y una conductividad eléctrica
específica de 17 MS/m.
Un segundo ejemplo de realización de un
electrodo de hilo conforme a la invención tiene también un diámetro
total de 0,25 mm, siendo el espesor de la capa exterior de
1-3 \mum y el espesor de la capa interior de
10-15 \mum. La capa exterior vuelve a ser una
capa que consta exclusivamente de zinc, mientras que la capa
interior también es una capa de latón, igual que en el primer
ejemplo de realización, con una proporción de zinc del 45%. La
resistencia a la tracción de este hilo del electrodo es de aprox.
900 N/mm^{2} y la conductividad eléctrica específica está en 15
MS/m.
Claims (15)
1. Electrodo de hilo para el corte por
electroerosión con un alma eléctricamente conductora que soporta
esencialmente los esfuerzos de tracción, y una envolvente que se va
consumiendo al erosionar, la cual consta de dos capas, presentando
la capa interior de la envolvente una composición destinada para el
corte rápido, que es de una aleación esencialmente homogénea, y la
capa exterior de la envolvente presenta una composición adecuada
para el corte fino, con una proporción de zinc superior a 80%,
alcanzando el espesor de capa de la capa exterior hasta una quinta
parte del espesor de capa de la envolvente restante,
caracterizado porque
la capa interior tiene un contenido de zinc del
37 al 60% en peso de zinc.
2. Electrodo de hilo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa exterior es de un 100% de
zinc.
3. Electrodo de hilo según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque la capa interior es de latón y tiene
una proporción de zinc de 40 a 48% en peso.
4. Electrodo de hilo según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa
interior tiene una estructura \beta y/o \gamma homogénea.
5. Electrodo de hilo según una de las
reivindicaciones 1 a 4, 1, caracterizado porque la capa
interior tiene como mínimo un espesor de capa 2,5 \mum.
6. Electrodo de hilo según una de las
reivindicaciones 1 a 5, 1, caracterizado porque la capa
exterior tiene un espesor de capa 0,5 a 5 \mum.
7. Electrodo de hilo según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el alma es de
CuZn 20, porque la capa interior tiene una proporción del 45% en
peso de zinc y un espesor de capa 15-20 \mum, y
porque la capa exterior tiene 2 a 3 \mum.
8. Electrodo de hilo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el electrodo de hilo tiene una
resistencia a la tracción mínima de 800 N/mm^{2}.
9. Electrodo de hilo según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el alma es de
una aleación de CuZn con un 35-37% en peso de zinc,
porque la capa interior tiene una proporción del 45% de zinc y un
espesor de capa de 10-15 \mum.
10. Electrodo de hilo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el electrodo de hilo tiene una
resistencia a la tracción mínima de 900 N/mm^{2}.
11. Electrodo de hilo según una de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el electrodo de
hilo tiene una conductividad eléctrica específica de 12 a 50
MS/m.
12. Procedimiento para la fabricación de un
electrodo de hilo con un alma y con una envolvente compuesta por
una capa interior y una capa exterior, según una de las
reivindicaciones 1 a 11,
caracterizado porque
a) en un primer paso se aplica sobre el alma del
electrodo de hilo la capa interior, convenientemente mediante
chapado, galvanizado, recubrimiento de polvo o metalizado al fuego,
porque
b) eventualmente en un segundo paso se efectúa
un recocido de difusión del electrodo de hilo, porque
c) en otro paso, se aplica la capa exterior
sobre la capa interior, porque
d) a continuación tiene lugar el conformado del
electrodo de hilo a un diámetro predeterminado, de tal manera que
la composición de la envolvente se mantiene esencialmente igual,
omitiéndose el calentamiento del electrodo de hilo, que tendría
como consecuencia una difusión importante.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque el recocido de difusión tiene lugar de
forma continua a través de un horno de lecho turbulento, con una
temperatura que sube de 350°C a 600°C, y con un tiempo de recocido
de 2 minutos.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque después del
recocido de difusión tiene lugar un enfriamiento rápido para fijar
la estructura obtenida.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque la estructura de la capa interior se
compone de una estructura de \alpha + \beta ó solamente \beta
ó \gamma ó de \beta + \gamma.
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