FR2850045A1 - Fil pour electroerosion a ame en laiton et couche superficielle en cuivre - Google Patents

Abstract

Selon l'invention, le fil électrode pour usinage par étincelage érosif comprend une âme (12) en laiton revêtue d'au moins une couche superficielle (14) en cuivre, avec une épaisseur (E) de couche superficielle (14) en cuivre inférieure à 1 micron. De préférence, le laiton de l'âme (12) a les propriétés d'un laiton ayant subi un recuit de détente après tréfilage, tandis que le cuivre de la couche superficielle (14) est recuit. Un tel fil conserve toute les propriétés avantageuse d'électroérosion d'un fil de laiton, tout en réduisant les phénomènes d'écaillage du fil dans les guidages de la machine d'électroérosion. On espace ainsi les opérations de maintenance de la machine.

Description

La présente invention concerne les fils électrodes

utilisés pour l'usinage par étincelage érosif.

L'étincelage érosif permet d'usiner une pièce conductrice de l'électricité, en générant des étincelles entre la pièce à 5 usiner et un fil conducteur de l'électricité. Le fil conducteur de l'électricité défile au voisinage de la pièce dans le sens de la longueur du fil, et il est déplacé progressivement dans le sens transversal par rapport à la pièce soit par translation du fil soit par translation de la pièce.

Les étincelles érodent progressivement la pièce et le fil.

Le défilement longitudinal du fil permet de conserver en permanence un diamètre de fil suffisant pour éviter sa rupture dans la zone d'étincelage. Le déplacement relatif du fil et de la pièce dans le sens transversal permet de découper la pièce ou de traiter sa 15 surface, le cas échéant.

Les machines pour électroérosion à fil comportent des moyens de freinage et de guidage pour maintenir et tendre un tronçon de fil au voisinage de la pièce à usiner dans une zone d'étincelage emplie d'un diélectrique tel que l'eau, des moyens 20 pour faire défiler le fil longitudinalement dans la zone d'étincelage, des moyens pour générer un courant d'étincelage entre le fil et la pièce à usiner, et des moyens pour produire un déplacement relatif du fil et de la pièce transversalement par rapport à la direction longitudinale du fil.

En général, l'usinage par électroérosion s'effectue en plusieurs étapes successives. Au cours d'une première étape d'ébauche, on génère dans la zone d'usinage une forte énergie d'étincelage, pour réaliser une découpe rapide de la pièce afin de lui conférer sensiblement sa dimension définitive. Au cours d'une 30 seconde étape de finition, on génère dans la zone d'étincelage une énergie moyenne, et on effectue une seconde passe pour corriger la géométrie de la pièce et éliminer ainsi les défauts de géométrie dus à la forte énergie d'étincelage au cours de la première étape.

Une passe complémentaire de finition à énergie moyenne est 35 généralement nécessaire pour corriger encore la géométrie. Au cours d'une troisième étape de surfaçage, on génère une énergie faible dans la zone d'étincelage et on effectue une ou plusieurs passes de 4244DEP.doc surfaçage au cours desquelles les moyens de déplacement transversal relatif du fil et de la pièce suivent la forme déjà découpée de la pièce, et l'étincelage à énergie faible corrige ainsi la rugosité de la pièce.

Il existe actuellement de nombreux types de fil pour électroérosion, qui se distinguent par leurs structures.

Certains fils ont une structure transversale généralement homogène, constituée par exemple de cuivre, de laiton, de tungstène, ou de molybdène. D'autres fils ont une âme en un premier 10 matériau, enrobée d'une ou plusieurs couches en d'autres matériaux.

La structure choisie doit satisfaire essentiellement à des exigences de conductivité électrique et de résistance mécanique. La conductivité électrique est nécessaire pour l'amenée de l'énergie dans la zone d'étincelage. La résistance mécanique est nécessaire 15 pour éviter la rupture du fil dans la zone d'étincelage. Si possible, la structure est choisie pour que. le fil ait un comportement favorable à l'érosion, c'està-dire pour que le fil permette de réaliser une érosion rapide de la pièce à usiner. La vitesse d'érosion maximale d'un fil est la limite de vitesse au20 delà de laquelle le fil casse lorsqu'on augmente l'énergie d'étincelage pour accélérer l'érosion de la pièce à usiner.

Un autre paramètre important recherché est la conformité de la pièce en termes de précision et d'état de surface de la pièce usinée.

En général, chaque structure de fil confère une vitesse d'usinage, une précision d'usinage et un état de surface.

Il est difficile de trouver un alliage permettant d'optimiser simultanément les trois paramètres de vitesse d'usinage, de précision d'usinage et d'état de surface.

On a ainsi proposé des fils de laiton contenant 35 à 37 W de zinc, qui constituent un compromis économiquement acceptable. Un des intérêts des fils de laiton est leur résistance mécanique. Leur charge à rupture peut être supérieure à 900 N/mm2. Parfois, on utilise des fils de laiton midurs ou recuits, dont la charge à 35 rupture est de l'ordre de 400 à 500 N/mm2.

4244DEP.doc Dans d'autres circonstances, on utilise des fils recouverts d'une couche de laiton contenant entre 30 % et 80 % de zinc, donc relativement durs.

Ces fils à surface de laiton présentent de bonnes 5 propriétés d'usinage. On constate cependant que les machines d'électroérosion utilisant de tels fils nécessitent des nettoyages plus fréquents des guidages, afin de supprimer l'encombrement progressif des guidages par une poudre métallique.

Selon l'invention, on a recherché la cause de cet 10 encombrement progressif des guidages, et l'on a constaté que certains fils ont le défaut de s'écailler lors de leur passage dans les moyens de freinage et de guidage des machines d'électroérosion.

Il en résulte une accumulation de minuscules copeaux de laiton dans les zones étroites o passe le fil. Cela gène le bon passage du 15 fil, et peut même empêcher son enfilage automatique ou manuel. Il faut alors démonter et nettoyer les moyens de guidage du fil.

Les règles de productivité font que l'on cherche à réaliser les opérations de nettoyage le moins fréquemment possible.

De tels fils à couche superficielle en laiton présentent donc un 20 inconvénient à cet égard.

Par ailleurs, on a proposé des fils électrodes dont la couche superficielle est en zinc, par exemple sur une âme en laiton. On constate qu'un tel fil s'écaille également de façon excessive, sauf si on le recouvre d'un lubrifiant suffisant et 25 approprié. Mais le lubrifiant constitue alors un élément défavorable qui altère les qualités d'électroérosion, et notamment la qualité d'état de surface de la pièce usinée par le fil.

On a proposé par ailleurs des fils électrodes constitués de cuivre. Très avantageux au niveau du cot de fabrication, le fil 30 de cuivre ne présente cependant pas d'assez bonnes propriétés mécaniques, lorsque son diamètre est faible, par exemple inférieur ou égal à 0,25 mm. Sa charge à rupture est en effet de l'ordre de 450 N/mm2. Et la vitesse d'usinage d'un fil de cuivre est inférieure à la vitesse d'usinage d'un fil de laiton.

On a proposé aussi un fil composite à âme d'acier et à couche superficielle en cuivre. On peut ainsi élever les propriétés mécaniques du fil au-delà de 1 000 N/mm2. Mais pour atteindre une 4244DEP.doc conductivité électrique suffisante, la couche superficielle de cuivre est épaisse, pour occuper 50 à 80 W de la section transversale du fil, comme décrit dans le document JP 2001-030008.

En dépit de sa grande résistance mécanique, un tel fil ne procure pas une vitesse d'électroérosion satisfaisante.

De manière générale, l'état de la technique dissuade donc l'homme du métier d'utiliser un fil électrode à surface en cuivre pour un usinage rapide par électroérosion.

La présente invention résulte d'une recherche visant à 10 optimiser la structure d'un fil pour électroérosion, afin d'obtenir à la fois une grande vitesse d'érosion et une grande précision d'usinage, tout en réduisant le risque ou la fréquence d'obturation des guidages dans la machine d'électroérosion.

L'idée qui est à la base de l'invention est de partir d'un 15 fil électrode à âme en laiton, avantageusement un laiton ayant une proportion de 35 9 à 37 W de zinc, le complément étant en cuivre, en modifiant sa couche superficielle pour éviter ou limiter les phénomènes d'écaillage.

Ainsi, le problème proposé par la présente invention est 20 tout d'abord de concevoir une nouvelle structure de fil électrode pour l'usinage par étincelage érosif permettant d'optimiser les paramètres de vitesse d'usinage et de précision d'usinage, tout en réduisant le risque ou la fréquence d'obturation des guidages dans la machine d'électroérosion.

L'invention vise également à limiter le cot de production d'un tel fil électrode.

L'invention part de l'observation selon laquelle, de façon inattendue, un fil de laiton recouvert d'une mince couche de cuivre s'écaille beaucoup plus faiblement qu'un fil de laiton nu. Le test 30 d'écaillage peut être effectué en faisant passer un fil dans un guide en céramique à entrée conique et symétrie de révolution, le fil rentrant dans ce guide avec un certain angle, et en sortant dans l'axe de révolution. Les résidus de frottement sont collectés en-dessous du guide, et on mesure les quantités de copeaux 35 d'écaillage obtenues pour une certaine longueur de fil passant dans le guidage à une certaine vitesse et sous une certaine tension mécanique.

4244DEP.doc Mais simultanément, l'invention cherche à conserver les propriétés mécaniques et électriques globales d'un fil de laiton, afin de conserver des résultats satisfaisants d'usinage en termes de vitesse d'usinage, de précision d'usinage et d'état de surface de la pièce usinée.

A cet égard, une couche de cuivre trop épaisse affecte les propriétés du fil de laiton, d'une façon qui est défavorable aux qualités d'usinage. On retrouve en cela l'enseignement de l'état de la technique, qui dissuade l'homme du métier d'utiliser le cuivre 10 dans un fil électrode pour un usinage rapide. Une couche de cuivre épaisse tend aussi à favoriser un dépôt de cuivre sur la pièce en cours d'usinage, ce qui peut aggraver la corrosion de celle-ci et affecter son aspect.

Et une couche de cuivre trop mince ne présente plus la 15 propriété de réduire le phénomène d'écaillage du fil dans les guidages.

Par contre, de manière surprenante, l'invention met en évidence les propriétés avantageuses d'une mince couche de cuivre, qui à la fois n'altère pas sensiblement les qualités d'usinage du 20 fil et réduit le phénomène d'écaillage du fil dans les guidages.

Ensuite, selon l'invention, on a recherché à améliorer encore les propriétés favorables de la couche superficielle de cuivre, afin de réduire encore les risques d'écaillage du fil en présence d'une couche superficielle de cuivre très mince. On a 25 alors constaté que le cuivre recuit présente des propriétés améliorées, apparemment grâce à sa plus grande ductilité.

Mais le recuit du cuivre ne doit pas affecter les propriétés mécaniques de l'âme du fil, et l'on a recherché les conditions de fabrication permettant d'obtenir à la fois un fil à 30 grande résistance mécanique et avec une couche superficielle de cuivre très ductile.

Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, la présente invention propose un fil électrode pour usinage par étincelage érosif comprenant une âme en laiton revêtue d'au moins une couche 35 métallique, et dans lequel: - la couche superficielle métallique est en cuivre, - l'épaisseur de la couche superficielle est inférieure à 1 micron.

4244DEP.doc De préférence, le laiton de l'âme contient entre environ W et 37 W de zinc, le complément étant en cuivre.

Le laiton de l'âme doit, de préférence, présenter une charge à rupture supérieure à 700 N/mm2. Des fils à charge à 5 rupture inférieure peuvent toutefois convenir, selon les applications envisagées.

Lors de la fabrication d'un fil électrode, on utilise généralement une étape de tréfilage pour amener le diamètre du fil à une valeur suffisamment faible, de l'ordre de 0,25 mm. Par une 10 telle opération de tréfilage, le laiton est écroui, et il devient ainsi plus dur. Mais simultanément il est le siège de contraintes internes, qui nuisent à son utilisation. Pour réduire les contraintes internes, on procède à un traitement thermique du fil, par échauffement produisant un recuit de détente après tréfilage.

Dans ces conditions, le laiton de l'âme a les propriétés d'un laiton ayant subi un recuit de détente après tréfilage. Le laiton de l'âme présente alors une distance inter-atomique plus régulière. On peut observer cela en soumettant un échantillon de laiton à des rayons X et en observant la diffraction des rayons X; 20 les largeurs de pics de diffraction sont plus faibles dans l'état écroui et détendu que dans l'état écroui mais non détendu.

Dans un tel fil électrode, l'épaisseur de la couche superficielle de cuivre peut avantageusement être comprise entre 0,1 et 0,5 micron. Dans cette gamme d'épaisseurs, on ne constate 25 pas une réduction sensible de la vitesse d'électroérosion, en comparaison de la vitesse d'électroérosion d'un fil de laiton nu.

La couche superficielle en cuivre, très mince, peut être discontinue, sans que cela nuise à la qualité d'électroérosion. On doit cependant conserver un rapport faible entre la surface de 30 laiton apparente et la surface de cuivre.

De préférence, la couche superficielle présente les propriétés d'une couche superficielle en cuivre recuite.

Notamment, la couche superficielle en cuivre peut présenter une dureté inférieure à celle d'une même couche 35 superficielle en cuivre écrouie et non recuite. Cette dureté peut être comparée par les méthodes de nano-dureté.

4244DEP.doc On peut vérifier également que le cuivre de la couche superficielle présente alors une distance inter-atomique plus régulière, résultant d'une recristallisation en phase alpha, que celle d'une même couche superficielle en cuivre écrouie et non recuite.

Selon un premier mode de réalisation, l'âme en laiton est recouverte d'une seule couche superficielle en cuivre.

Selon un autre mode de réalisation, l'âme en laiton est revêtue d'une couche de zinc elle-même revêtue d'une couche 10 superficielle en cuivre.

Pour réaliser un tel fil électrode, on peut utiliser les étapes suivantes: a. on prévoit un fil de laiton dont le diamètre est de 1 ordre de 1 millimètre, avantageusement compris entre 0,9 et 1,2 millimètres, 15 b. on revêt le fil en laiton d'une couche de cuivre par électrolyse en phase aqueuse, selon une épaisseur de 0,36 à 2,4 microns, c. on tréfile le fil ainsi revêtu, pour l'amener au diamètre désiré, avantageusement de l'ordre de 0,25 millimètre.

De préférence, après tréfilage, on fait subir au fil un 20 échauffement produisant un recuit de détente de l'âme en laiton, réalisant simultanément un recuit du cuivre de la couche superficielle.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes 25 de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique de face d'une machine d'électroérosion à fil; - la figure 2 illustre, en comparaison, les propriétés 30 d'allongement relatif du cuivre écroui et du laiton écroui en fonction de la charge appliquée; - la figure 3 est une courbe similaire illustrant l'allongement relatif du laiton et du cuivre, dans le cas d'un fil de cuivre recuit à 2800 et d'un fil de laiton nu recuit à 4500; - la figure 4 illustre la charge à rupture d'un fil de laiton nu et d'un fil de cuivre en fonction de la température atteinte pendant le recuit; 4244DEP. doc - la figure 5 est une illustration similaire aux figures 2 et 3, montrant l'allongement relatif d'un fil de cuivre recuit à 3650C et d'un fil de laiton nu ayant subi un recuit de détente à 3490C; - la figure 6 illustre l'écart de vitesses et l'écart de cotes lors 5 d'un usinage réalisé d'une part à l'aide d'un fil en laiton nu, d'autre part avec un fil en laiton cuivré selon la présente invention; - la figure 7 illustre l'évolution de l'état de surface de la pièce usinée à l'aide d'un fil selon la présente invention, comparée à 10 l'usinage réalisé à l'aide d'un fil en laiton nu, au cours des étapes successives d'usinage; et - les figures 8 et 9 sont des vues schématiques en perspective, à grande échelle, de fils électrode selon deux modes de réalisation de la présente invention.

On considère tout d'abord la figure 1, qui illustre une machine d'usinage par étincelage érosif au moyen d'un fil. La machine d'électroérosion telle qu'illustrée sur la figure 1 comprend essentiellement une enceinte 1 d'usinage contenant un diélectrique tel que de l'eau, des moyens tels que des poulies 2 et 20 3 et des guides fils 20 et 30 pour tenir un fil électrode 4 et le tendre dans une zone d'étincelage 5 à l'intérieur de l'enceinte 1, un support de pièce 6 et des moyens 7 pour déplacer le support de pièce 6 par rapport au fil électrode 4 dans la zone d'étincelage 5.

La pièce à usiner 8, tenue par le support de pièce 6, est placée 25 dans la zone d'étincelage 5. Les guides fils 20, 30 sont de part et d'autre de la pièce à usiner 8, et guident le fil électrode 4 avec précision. Ils ont pour cela une position proche de la pièce à usiner 8, et leur diamètre est peu supérieur à celui du fil électrode 4, par exemple un diamètre de 254 gim pour un fil 30 électrode 4 de 250 gm. Le fil électrode 4 défile longitudinalement comme indiqué par la flèche 9 dans la zone d'étincelage 5 au regard de la pièce à usiner 8. Un générateur électrique 10, connecté électriquement d'une part au fil électrode 4 par une ligne 18 et un contact 18a qui touche le fil électrode 4 lors de son passage dans 35 le diélectrique de l'enceinte 1 entre la poulie 2 et le guide fil 20, et d'autre part à la pièce à usiner 8 par une ligne 19, génère dans la zone d'étincelage 5 une énergie électrique appropriée pour 4244DEP.doc faire apparaître des arcs électriques entre la pièce à usiner 8 et le fil électrode 4.

En général, la poulie 2 est freinée, et la poulie 3 est motrice, pour tendre le fil lors de son défilement dans la zone d'étincelage 5.

La machine comprend des moyens de commande pour adapter l'énergie électrique, la vitesse de défilement du fil électrode 4, et le déplacement de la pièce à usiner 8 en fonction des étapes d'usinage.

Comme on le voit sur la figure 1, par déplacement de la pièce à usiner 8 dans une direction transversale selon la flèche 11, l'étincelage érosif produit progressivement la pénétration du fil électrode 4 dans la masse de la pièce à usiner 8 qui est conductrice de l'électricité, et produit une fente. Ensuite, par 15 déplacement de la pièce à usiner 8 dans un sens perpendiculaire au fil électrode 4 et à la flèche 11, on produit une découpe perpendiculaire, pour réaliser par exemple une pièce à deux facettes perpendiculaires.

On comprend qu'une énergie électrique élevée générée par 20 le générateur électrique 10 permet un étincelage rapide et permet donc un déplacement plus rapide de la pièce à usiner par rapport au fil électrode 4, pour un usinage rapide.

Selon l'invention, on prévoit un fil électrode ayant une âme présentant de bonnes propriétés d'électroérosion, avec une 25 couche superficielle réduisant les phénomènes d'écaillage dans les guidages constitués notamment par les guides fils 20 et 30.

La figure 8 illustre un premier mode de réalisation d'un fil électrode 4 selon l'invention, dans lequel l'âme 12 est en laiton, avantageusement un laiton contenant environ 35 - à 37 % de 30 zinc, et revêtu d'une couche de cuivre 14 dont l'épaisseur E est inférieure à 1 micron.

La figure 9 illustre un second mode de réalisation d'un fil électrode 4 selon l'invention, dans lequel l'âme 12 est également en laiton, contenant avantageusement environ 35 % à 37 % 35 de zinc, et est recouverte d'une couche intermédiaire 13 en zinc, elle-même recouverte d'une couche superficielle 14 en cuivre d'épaisseur E inférieure à 1 micron.

Une épaisseur E de couche de cuivre 14 comprise entre 0,1 et 0,5 micron est avantageuse, car elle ne réduit pas de manière sensible la vitesse d'électroérosion, mais elle réduit par contre sensiblement les phénomènes d'écaillage du fil dans les guidages de 5 la machine d'électroérosion. Les opérations de maintenance de la machine peuvent ainsi être espacées, sans nécessiter le nettoyage des guidages.

On va maintenant décrire l'amélioration des propriétés du fil par le traitement de recuit de détente après tréfilage.

Comme dans tous les procédés de fabrication de fils pour électroérosion, le fil selon l'invention est fabriqué à partir d'un fil de plus grand diamètre, en réduisant ensuite son diamètre par une opération de tréfilage pour l'amener à un diamètre utile D de l'ordre de 0,25 millimètre. Or une telle opération de tréfilage 15 provoque l'écrouissage du métal constituant le fil. On sait qu'un métal écroui présente des propriétés de plus grande dureté et de plus faible plasticité.

Ainsi, la dureté Vickers du cuivre écroui est de 110 tandis que celle du laiton contenant 36 % de zinc, dans le même 20 état, est de 150. Ces informations sont publiées dans le document "les propriétés du cuivre et de ses alliages", édité par le Centre d'Information du Cuivre, Laitons et Alliage, Paris.

Parallèlement, l'allongement d'un fil de laiton écroui ou d'un fil de cuivre écroui est relativement faible. Les courbes 25 d'allongement en fonction de la charge du laiton écroui et du cuivre écroui sont illustrées sur la figure 2. On constate qu'une charge de 400 N/mm2 déforme le cuivre de 1 2 tandis que le laiton n'est déformé que de 0,5 %. Par cette figure, on comprend que, dans un fil électrode selon la présente invention, la surface du fil en 30 cuivre épouse plus facilement la surface des guidages que si elle était en laiton. Cela pourrait expliquer la réduction des phénomènes d'écaillage.

On a ensuite vérifié que l'écart entre le cuivre et le laiton persiste quand le fil est soumis à un recuit de 35 recristallisation, pour être livré avec une charge à rupture de l'ordre de 400 à 500 N/mm2.

4244DEP.doc Il Cette vérification est illustrée sur la figure 3, montrant les courbes de traction d'un fil de cuivre recuit à 280WC et d'un fil de laiton recuit à 4500C. Le fil de laiton contenant environ 36 % de zinc. Les deux fils, précédemment écrouis par tréfilage, 5 ont été recuits par effet Joule, c'est-à-dire.par passage d'un courant électrique ayant élevé leur température pendant une durée de 5 secondes environ. La mesure de la tension et du courant en fin de recuit a permis de calculer la température du fil. On constate que la différence des propriétés mécaniques des fils est 10 sensiblement la même quand le laiton a été porté à une température suffisante pour recristalliser.

Avec des métaux dans les états cités, une charge de N/mm2 suffit à déformer le cuivre de 10 Y, alors que le laiton n'est pas sensiblement déformé. On comprend alors l'intérêt d'avoir 15 à la surface du fil pour électroérosion un métal tel que le cuivre à l'état recuit: le cuivre se déforme alors facilement et sensiblement, pour épouser la surface des guidages.

On a ensuite cherché à obtenir le même état du cuivre recuit, mais en conservant les propriétés mécaniques du fil écroui. 20 On a pour cela cherché à recuire le cuivre, sans recuire l'âme de laiton.

Pour cela, on a répété les essais de recuit par effet Joule de fils écrouis par tréfilage, et on a mesuré leurs propriétés mécaniques.

En mesurant les charges à rupture en fonction de la température de recuit, d'une part sur un fil de cuivre, d'autre part sur un fil de laiton, on a obtenu les courbes de la figure 4.

On constate alors qu'il existe une zone de température, comprise entre 3000C et 3900C environ, permettant de recuire le 30 cuivre sans affecter sensiblement les propriétés de résistance mécanique du laiton: le cuivre a une charge de rupture réduite, peu supérieure à 200 N/mm2, tandis que le laiton conserve dans ce cas une charge de rupture élevée, supérieure à 1 000 N/mm2. Il est alors possible de réaliser, en production, un fil électrode dont 35 l'âme en laiton présente une grande charge à rupture, par exemple supérieure à 700 N/mm2, permettant une traction importante du fil lors de l'électroérosion, tandis que la couche superficielle en 4244DEP.doc cuivre présente de grandes propriétés d'allongement pour réduire les phénomènes d'écaillage.

Dans cet intervalle de températures de recuit, on a tracé les courbes de traction d'un fil de cuivre et d'un fil de laiton, ces courbes étant représentées sur la figure 5.

Dans cette gamme de températures de recuit, le cuivre a une faible limite d'élasticité, et un fort allongement, tandis que le laiton a une forte limite d'élasticité et un faible allongement.

Dans cette plage de températures, le laiton subit un recuit de 10 détente qui fait disparaître ses tensions internes.

En réalisant un fil ayant une âme de laiton et une fine couche de cuivre, en l'écrouissant par tréfilage, puis en lui faisant subir un recuit de détente tel que mentionné ci-dessus, on obtient un fil présentant toutes les propriétés électriques et 15 mécaniques d'un fil de laiton, avec une surface comparable à celle d'un fil de cuivre recuit peu dur et très ductile.

On réduit ainsi encore les phénomène d'écaillage, sans perdre pour autant les propriétés d'érosion telles que la vitesse d'électroérosion et l'état de surface de la pièce usinée.

Ces effets sont démontrés par les expériences suivantes, réalisées avec un fil de laiton nu et un fil de laiton cuivré selon l'invention, ayant environ 0,5 micron de cuivre sur une âme de 0,250 millimètres de diamètre en laiton.

Ainsi, la figure 6 illustre deux courbes - la première courbe, repérée par des losanges, est la vitesse relative d'usinage à l'aide d'un fil de laiton cuivré selon l'invention, par rapport à la vitesse d'usinage à l'aide d'un fil de laiton nu, au cours des diverses opérations d'usinage réalisées sur une machine de marque Charmilles Robofil 2020. La séquence 30 d'usinage repérée par la lettre E3 est une séquence d'ébauche. Les séquences d'usinage repérées par les lettres E17 et E8 sont des séquences de finition. Les séquences d'usinage repérées par les lettres E10, E13, E21 et E22 sont des séquences de surfaçage; - la seconde courbe, illustrée par les triangles, illustre l'écart 35 relatif des cotes réalisées avec le fil de laiton cuivré selon l'invention, par rapport aux cotes réalisées à l'aide d'un fil de laiton nu, au cours des même étapes d'usinage.

La figure 7 illustre, pour les mêmes étapes d'usinage et les mêmes deux fils de laiton cuivré selon l'invention et de laiton nu, les paramètres de rugosité de pièces usinées obtenues. On constate qu'il n'y a pas de différence significative entre les deux fils.

Cela démontre que l'on a pu, grâce au fil selon l'invention, conserver les propriétés d'usinage d'un fil de laiton, tout en réduisant sensiblement les phénomènes d'écaillage dans les guidages de la machine d'électroérosion.

Le fil d'électroérosion selon l'invention s'écaille beaucoup moins à la friction, et il est possible qu'il se corrode plus lentement.

Par rapport à d'autres métaux nobles ou conducteurs, le cuivre est relativement peu cher, de sorte que le fil selon 15 l'invention peut être réalisé à moindre cot.

Grâce aux propriétés particulières du fil électrode selon l'invention, il n'est pas nécessaire de laisser à la surface du fil une quantité importante de lubrifiant.

Le fil d'électroérosion selon l'invention présente 20 l'aspect d'un fil de cuivre, tout en ayant les meilleurs propriétés d'un fil de laiton. Lorsque le fil électrode selon l'invention a subi un recuit de détente

après tréfilage, le laiton de l'âme présente encore une charge à rupture supérieure à 700 N/mm2. On peut 25 constater, par les mesures appropriées, que le laiton de l'âme présente alors une distance inter-atomique régulière, contrairement au laiton écroui dans lequel les distances atomiques sont irrégulières, par suite des tensions mécaniques internes résultant de l'écrouissage.

Dans le fil selon la présente invention, la couche superficielle présente avantageusement les propriétés d'une couche en cuivre recuite. On peut notamment comparer la dureté de la couche superficielle en cuivre du fil selon l'invention, par des méthodes de nano-dureté. On peut égalementvérifier que la couche 35 superficielle en cuivre d'un tel fil présente une distance interatomique plus régulière.

4244DEP.doc La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

4244DEP.doc

Claims (11)

REVENDI CATIONS

1 - Fil électrode pour usinage par étincelage érosif, comprenant une âme (12) en laiton revêtue d'au moins une couche métallique, caractérisé en ce que: - la couche superficielle métallique (14) est en cuivre, l'épaisseur (E) de la couche superficielle (14) est inférieure à 1 micron.

2 - Fil électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le laiton de l'âme (12) contient entre environ 35 6 et environ 37 9 de zinc.

3 - Fil électrode selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, le laiton de l'âme (12) présente une charge à rupture supérieure à 700 N/mm2.

4 - Fil électrode selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le laiton de l'âme (12) a les propriétés d'un laiton ayant subi un recuit de détente après tréfilage.

- Fil électrode selon la revendication 4, caractérisé en ce que le laiton de l'âme (12) présente une distance inter-atomique 20 régulière.

6 - Fil électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) de la couche superficielle (14) est comprise entre 0,1 et 0,5 micron.

7 - Fil électrode selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche superficielle (14) en cuivre est discontinue, avec un rapport faible entre la surface de laiton apparente et la surface de cuivre.

8 - Fil électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche superficielle 30 (14) en cuivre présente les propriétés d'une couche superficielle en cuivre recuite.

9 - Fil électrode selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche superficielle (14) en cuivre présente une dureté inférieure à celle d'une même couche superficielle en cuivre 35 écrouie et non recuite.

4244DEP.doc - Fil électrode selon la revendication 9, caractérisé en ce que le cuivre de la couche superficielle (14) présente une distance inter-atomique plus régulière que celle d'une même couche superficielle en cuivre écrouie et non recuite.

il - Fil électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'âme en laiton (12) est revêtue d'une seule couche superficielle (14) en cuivre.

12 - Fil électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'âme en laiton (12) 10 est revêtue d'une couche de zinc (13) elle-même revêtue d'une couche superficielle (14) en cuivre.

13 - Procédé de réalisation d'un fil électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes: a. on prévoit un fil de laiton dont le diamètre est de l'ordre de 1 millimètre, avantageusement compris entre 0,9 et 1,2 millimètres, b. on revêt le fil en laiton d'une couche de cuivre par électrolyse en phase aqueuse, selon une épaisseur de 0,36 à 2,4 microns, c. on tréfile le fil ainsi revêtu, pour l'amener au diamètre 20 désiré, avantageusement de l'ordre de 0,25 millimètre.

14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que, après tréfilage, on fait subir au fil un échauffement produisant un recuit de détente de l'âme en laiton, réalisant simultanément un recuit de la couche superficielle en cuivre.

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