JP2000308924A - ワイヤ電極、およびその製造方法 - Google Patents

ワイヤ電極、およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性でかつ主として張力を受け止める芯
と、侵食の際に摩耗する２つの層からなる外被とを有す
る放電加工切断のためのワイヤ電極を提供する。 【解決手段】 該ワイヤ電極は、外被の内層がほぼ均質
な合金からなり、高速切断のために役立つ組成を有して
おり、かつ外被の外層は８０％を上回る亜鉛割合を有
し、精密切断のために適切な組成を有しており、かつ外
層の層厚さは、残りの外被の層厚さの５分の１までであ
る。 【効果】 高速切断にも精密切断にも使用することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、実質的に張力を受
け止める導電性の芯および少なくとも２つの層からなる
外被を有する放電加工による切断のためのワイヤ電極に
関する。
【０００２】
【従来の技術】加工材料をこのようなワイヤ電極で侵食
するかもしくは切断することができる。この場合、切断
はほとんど常に主切断（高速切断(Schnellschnitt)）お
よび１回または複数回の後切断（精密切断(Feinschnit
t)）により行う。高速切断の課題は、加工材料の完全な
材料から輪郭を切り出すことである。これは侵食するべ
き材料の量が多いために時間のかかる切断の作業工程で
ある。加工時間をできる限り少なく保つために極めて高
い放電エネルギーで作業する。このためには高いＺｎ含
有率を有する外被層を有するワイヤが最も好適であり、
これは侵食の際にも比較的わずかに消費されるのみであ
る。外被層が切断間隙中で完全に消費されないことを保
証するためには、同時に侵食のためのエロージョンワイ
ヤ(Erodierdraht)を著しい速度で切断間隙中を通過させ
なくてはならない。このことにより確かに迅速に切断さ
れるが、しかし切断もしくは侵食された加工材料側が多
くの適用にとって十分な品質では無いという欠点を有す
る。エネルギーの大きい放電プロセスは切断面の非平坦
性を後に残す。その他の点では切断間隙が電極の摩滅に
より円錐形となる。このことは１回または複数回の後切
断を必要とする。
【０００３】次いで後切断または精密切断の間、加工材
料の表面を後処理するしかない。この場合、表面を研磨
しかつ形に相応しない輪郭を除去しなくてはならない。
要求される加工材料の品質（平行性、表面品質、寸法安
定性）を達成するために、これは比較的小さな放電エネ
ルギーで達成される。この場合、特に目標とされる加工
材料の表面品質にあわせて後切断の数を調整する。
【０００４】エロージョンワイヤ(Erodierdraht)と加工
材料との間での加工材料を侵食する放電を脱イオン化し
た空間で行う。この脱イオン空間中で、ワイヤ電極と加
工材料との間に一般にスパークオーバー(Ueberschlag)
を行うことができるためには、本来のインパルスを開始
するためにここに導電性のチャンネルを設置しなくては
ならない。この設置にとって元素亜鉛が特に有利である
ことが判明した。これにより極めてわずかなエネルギー
もしくは電流の場合でさえ、迅速で安全な第一の導電ブ
リッジを形成することが可能になる。このことはまさに
精密切断にとって有利である。そのため亜鉛で被覆した
ワイヤ電極は広く普及している。このようなワイヤ電極
の心材は任意のものであってもよく、有利には銅、黄
銅、鋼および複合材ワイヤ（鋼−銅）である。この亜鉛
被覆した電極は出力の弱いジェネレータを用いる比較的
古いＷＥＤＭ−機械の場合、被覆していない電極に対し
て、明らかな切断結果の性能向上が可能である。もう１
つの利点は特に、亜鉛の極めて容易な揮発性により、極
くわずかな電気エネルギーの場合でも安定した侵食工程
が可能であったことである。このことは前記のとおり、
極めて精密な表面の侵食のための前提である。
【０００５】今日ではジェネレータの開発が、常にエネ
ルギーの豊富なスパークを発生させることを可能にし
た。このことにより亜鉛の容易な揮発性の利点は欠点と
なる。というのも亜鉛はプロセス中に極めて迅速に連行
され、ひいてはまさに高速切断の際の侵食のためにもは
や利用することができないからである。この侵食性の摩
耗を相殺するための亜鉛層の厚さの増大は効果がないこ
とが判明した。
【０００６】ここで黄銅で被覆したワイヤ電極は対策を
もたらすことができた。この黄銅で被覆したワイヤ電極
は、コアワイヤの被覆として亜鉛含有率の高い黄銅合金
を使用する。この開発でその極めて低い気化温度および
高い侵食性摩耗の欠点を有する亜鉛層が、亜鉛含有率の
高い合金層により交換された。これは外部の外被層が侵
食性の摩耗に対して純粋な亜鉛層よりも高い安定性を有
するという利点を有する。この亜鉛含有率の高い黄銅層
の厚さはさらに実質的に純粋な亜鉛層よりも厚くてもよ
い。従って高速切断のためにこの種の電極を用いて出力
の大きいジェネレータを有する新規のＷＥＤＭ機械をも
また運転することができた。しかし亜鉛被覆した電極に
対する欠点は、侵食した加工材料の表面品質が、亜鉛被
覆したワイヤ電極で侵食した加工材料の表面と同じ高品
質ではないことである。拡散性の外被層を有するワイヤ
を用いた複数回の後切断の場合でさえ、Ｚｎ被覆した電
極で達成されたような表面品質は達成されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題は
一方では加工材料の精密な表面を製造する、つまり精密
切断を実施することができ、かつ他方では著しい速度で
高速切断方法を用いて加工材料を切断することができる
方法ならびにワイヤ電極を提案することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、導電性で、かつ主として張力を受け止める芯と、２
つの層からなり侵食の際に摩耗する外被とを有する放電
加工切断のためのワイヤ電極において、外被の内層がほ
ぼ均質な合金からなり、高速切断のために役立つ組成を
有しており、かつ外被の外層は精密切断のために適切
な、８０％を上回る亜鉛割合を有する組成を有してお
り、かつ外層の層厚さは、残りの外被の層厚さの５分の
１までであることを特徴とするワイヤ電極、またはａ）
第一工程でワイヤ電極の芯上に有利にメッキ、電気メッ
キ、粉末被覆またはファイヤーメタライジング(Feuerme
tallisieren)により内層を塗布し、 ｂ）場合により第二工程でワイヤ電極を拡散焼きなまし
させ、 ｃ）次の工程で外層を内層上に施与し、 ｄ）引き続き外被の組成をほぼ変化させずに規定の直径
へワイヤ電極を変形させ、その際、実質的な拡散を招く
であろうワイヤ電極の加熱を行わないことを特徴とする
ワイヤ電極の製造方法により解決される。
【０００９】本発明によるこのようなワイヤ電極は高速
切断にも精密切断にも適切である。高速切断のために
は、加工材料とワイヤ電極との間の火花放電の際に、高
い電流が流れる。この場合、外被の外層は直接除去され
るので、この層は高速切断のためにほとんど貢献しな
い。抵抗性のある内層は、高速切断の際の主要な負荷を
引き受ける。精密切断を行う場合、比較的わずかな電流
が流れるのみであり、かつ外層のみ、つまり亜鉛含有率
の高い層のみが消費される。従って本発明によるワイヤ
電極は、ユニバーサル電極(Universalelektrode)であ
り、これは高速切断にも精密切断にも適切であり、該電
極を用いて加工材料の精密な表面が製造される。従って
加工プロセスの間の電極の交換はもはや必要ではない。
というのも本発明による電極で高速切断も精密切断も実
施することができるからである。このことは一方では停
止時間／交換時間を節約し、かつ加工材料をその都度新
たに処理し、かつ調整する必要がない。
【００１０】外被の外層が１００％まで亜鉛からなって
いる場合には有利である。外被の内層は有利には亜鉛を
３７〜６０％含有している。内層の亜鉛は有利には黄銅
合金として存在しており、その亜鉛含有率は４０〜４８
％である。有利には内層は、均質なβ−構造および／ま
たはγ−構造を有している。このような立方晶の空間中
心配置された(raumzentrierten)結晶格子の場合、亜鉛
原子は、加工材料とワイヤ電極との間のアーク放電の点
火のために、ワイヤ電極から溶出することができるが、
しかし他方では消費が限定されるように固定されて結合
している。
【００１１】さらに内層が少なくとも２．５μｍの厚さ
を有していると有利である。ワイヤ電極の外層は、有利
には０．５〜５μｍの層厚さを有している。
【００１２】第一の特に有利なワイヤ電極の実施態様で
は、芯が直径０．２５ｍｍを有するＣｕＺｎ２０からな
り、内層が亜鉛４５％の割合を有し、かつ厚さ１５〜２
０μｍであり、他方、外層が２〜３μｍの厚さを有す
る。ワイヤ電極は少なくとも８００Ｎ／ｍｍ2の引っ張
り強さを有していると有利である。
【００１３】第２の特に適切な実施態様は、ＣｕＺｎ３
５からなる芯、亜鉛４５％の割合を有し、厚さ１０〜１
５μｍである内層および厚さ１〜２μｍを有する外層を
有する。ワイヤ電極のこの第二の実施態様は、有利には
少なくとも９００Ｎ／ｍｍ2の引っ張り強さを有してい
る。ワイヤ電極は第一の実施態様でも第二の実施態様で
も本発明によれば１２〜５０ＭＳ／ｍの比導電率を有す
る。
【００１４】前記のワイヤ電極を製造するための本発明
による方法を、以下の本発明によるプロセス工程に分け
ることができる：第一の工程で、芯の上に内層を施与す
る。これは有利にはメッキ、電気メッキ、粉末被覆また
はファイヤーメタライジングにより行うことができる。
その後、場合により第二工程でワイヤ電極の拡散焼きな
ましを行う。引き続き次の工程で外層を内層上に施与す
る。規定の直径へのその後の変形は、外被の組成および
構造が変化しないように行い、その際、実質的な拡散を
招くであろうワイヤ電極の加熱を行わない。
【００１５】有利には流動床炉中を通過中に３５０℃か
ら６００℃に上昇する温度で、２分の加熱時間で拡散焼
きなましを行うことができる。
【００１６】拡散焼きなましの後、拡散状態の固定のた
めに急速な冷却を行う。
【００１７】
【実施例】２つの有利な実施例を以下に詳細に記載す
る：本発明によるワイヤ電極のための第一の実施例は、
０．２５ｍｍの直径を有し、その際、外層の層厚さは２
〜３μｍであり、内層の層厚さは１５〜２０μｍであ
る。外層は、純粋な亜鉛層であり、他方、内層は４５％
の亜鉛割合を有する黄銅層である。このワイヤ電極のワ
イヤは、約８００Ｎ／ｍｍ2の引っ張り強さおよび１７
ＭＳ／ｍの比導電率を有する。
【００１８】本発明によるワイヤ電極のための第二の実
施例は、同様に０．２５ｍｍの全直径を有しており、そ
の際、外層の層厚さは１〜３μｍであり、内層の層厚さ
は１０〜１５μｍである。外層は、再び純粋な亜鉛層で
あり、他方、内層は第一の実施例においてと同様に４５
％の亜鉛割合を有している黄銅層である。ワイヤ電極の
このワイヤの引っ張り強さは約９００Ｎ／ｍｍ2であ
り、その際、比導電率は１５ＭＳ／ｍである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/08 Ｃ２２Ｆ 1/08 Ｋ Ｃ２３Ｃ 10/28 Ｃ２３Ｃ 10/28 28/02 28/02 // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２５ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２５ ６３１ ６３１Ａ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ (72)発明者 ベルント ノイザー ドイツ連邦共和国 ヘルボルン−メルケン バッハ ハービヒツヴェーク ７

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性でありかつ主に張力を受け止める
    芯と、２つの層からなり侵食の際に摩耗する外被とを有
    する放電加工切断のためのワイヤ電極において、外被の
    内層がほぼ均質な合金からなり高速切断のために役立つ
    組成を有しており、かつ外被の外層は８０％を上回る亜
    鉛割合を有し精密切断のために適切な組成を有してお
    り、かつ外層の層厚さは残りの外被の層厚さの５分の１
    までであることを特徴とする、ワイヤ電極。
  2. 【請求項２】 外層が１００％まで亜鉛からなる、請求
    項１記載のワイヤ電極。
  3. 【請求項３】 内層が亜鉛３７〜６０質量％の亜鉛含有
    率を有する、請求項１または２記載のワイヤ電極。
  4. 【請求項４】 内層が黄銅からなり、かつ４０〜４８質
    量％の亜鉛割合を有する、請求項１から３までのいずれ
    か１項記載のワイヤ電極。
  5. 【請求項５】 内層が均質なβ−構造および／またはγ
    −構造を有する、請求項１から４までのいずれか１項記
    載のワイヤ電極。
  6. 【請求項６】 内層が少なくとも２．５μｍの層厚さを
    有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のワイ
    ヤ電極。
  7. 【請求項７】 外層が０．５〜５μｍの層厚さを有す
    る、請求項１から６までのいずれか１項記載のワイヤ電
    極。
  8. 【請求項８】 芯がＣｕＺｎ２０からなり、内層が亜鉛
    ４５質量％の割合および１５〜２０μｍの層厚さを有
    し、かつ外層が２〜３μｍを有する、請求項１から７ま
    でのいずれか１項記載のワイヤ電極。
  9. 【請求項９】 ワイヤ電極が少なくとも８００Ｎ／ｍｍ
    2の引っ張り強さを有する、請求項８記載のワイヤ電
    極。
  10. 【請求項１０】 芯がＺｎ３５〜３７質量％を有するＣ
    ｕＺｎ合金からなり、内層が亜鉛４５質量％の割合およ
    び１０〜１５μｍの層厚さを有し、かつ外層が１〜２μ
    ｍを有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の
    ワイヤ電極。
  11. 【請求項１１】 ワイヤ電極が少なくとも９００Ｎ／ｍ
    ｍ2の引っ張り強さを有する、請求項１０記載のワイヤ
    電極。
  12. 【請求項１２】 ワイヤ電極が１２〜５０ＭＳ／ｍの比
    導電率を有する、請求項８から１１までのいずれか１項
    記載のワイヤ電極。
  13. 【請求項１３】 １つの芯および１つの内層と１つの外
    層とからなる外被を有する請求項１から１２までのいず
    れか１項記載のワイヤ電極の製造方法において、 ａ）第一工程でワイヤ電極の芯上に有利にメッキ、電気
    メッキ、粉末被覆またはファイヤーメタライジングによ
    り内層を塗布し、 ｂ）場合により第二工程でワイヤ電極を拡散焼きなまし
    させ、 ｃ）次の工程で外層を内層上に施与し、 ｄ）引き続き外被の組成がほぼ同一のままであるように
    規定の直径へのワイヤ電極の変形を行い、その際実質的
    な拡散を招くワイヤ電極の加熱を行わないことを特徴と
    する、ワイヤ電極の製造方法。
  14. 【請求項１４】 流動床炉中を通過中に拡散焼きなまし
    を３５０℃から６００℃に上昇する温度および２分の焼
    きなまし時間で行う、請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 拡散焼きなましの後、得られた構造の
    固定のために急速な冷却を行う、請求項１３または１４
    記載の方法。
  16. 【請求項１６】 内層の構造が、α＋βからなるか、ま
    たはβもしくはγのみからなるか、またはβ＋γからな
    る構造を有する、請求項１５記載の方法。
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