JP2001018123A - 放電加工用電極線 - Google Patents

放電加工用電極線

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JP2001018123A
JP2001018123A JP11195663A JP19566399A JP2001018123A JP 2001018123 A JP2001018123 A JP 2001018123A JP 11195663 A JP11195663 A JP 11195663A JP 19566399 A JP19566399 A JP 19566399A JP 2001018123 A JP2001018123 A JP 2001018123A
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洋光 黒田
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幸一 田村
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正義 青山
Hideo Kono
秀雄 河野
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隆裕 佐藤
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外径が0.07mm以下であり、高温引張強度が
高く、伸縮加工性が良好で、高い導電率を有した放電加
工用電極線を提供するものである。 【解決手段】 外径が0.07mm以下の放電加工用電極線
において、Cu−0.15〜0.25wt%Sn−0.15〜0.25wt%
In合金又はCu−0.02〜0.2 wt%Zr合金からなる心
線2の外周に、電極線の外径Dに対する層厚tの比(t
/D)が0.1〜0.2の範囲で、Cu−Zn合金の被
覆層3を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電加工用電極線
に係り、特に、外径が0.07mm以下で、被覆型の放電加
工用電極線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に使用されている放電加工用電極線
(以下、電極線と示す)としては、Zn濃度が32〜3
6wt%であるCu−35Zn合金単体からなるCu−
35Zn合金線(65/35黄銅線)がある。
【0003】ところで、一般に、放電加工時における電
極線は200〜400℃にまで昇温するといわれてお
り、高温の熱負荷がかかる。また、放電加工時、電極線
には加工速度・加工精度向上のための張力も負荷されて
いる。このため、電極線においては、高温引張強度が高
いことが要求されている。
【0004】上述した黄銅線は、室温での引張強度は銅
線の約2倍もあるものの、300℃前後の高温での引張
強度は、銅線よりも僅かに高い程度である。このため、
黄銅線からなる電極線において、生産性を向上すべく、
負荷する張力を高めて加工速度を上げると、断線が生じ
てしまう。
【0005】近年、生産性向上の観点から、電極線の加
工速度の向上が望まれており、例えば、Cu−2.0 wt%
Sn、Cu−0.3 wt%Sn、Cu−13wt%Zn、Cu−
0.6wt%Ag、Cu−4.0 wt%Zn−0.3 wt%Snから
なるCu合金線を心線とし、この心線の外周に高Zn濃
度のCu−Zn合金被覆層を設けた被覆型の電極線が提
案されている。
【0006】また、加工精度向上の観点から、電極線の
更なる細径化、特に外径が0.07mm以下の極細電極線が
望まれており、例えば、高温強度が高いW又はMo単体
からなる単線(W線、Mo線)や、最近では、鋼線から
なる心線の外周にCu−Zn合金被覆層を設けた複合線
(黄銅被鋼線)が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た被覆型の電極線は、心線として引張強度が高いCu合
金を用いているものの、引張強度が十分ではないと共
に、引張強度を高めた分、導電率が低下している。
【0008】また、上述したW線又はMo線或いは黄銅
被鋼線といった従来の極細電極線は、高温引張強度を優
先しているため、常温又は低温における伸線加工性が良
好でないといった問題、または導電率が低く放電特性な
どが良好でないといった問題を有していた。
【0009】そこで本発明は、上記課題を解決し、外径
が0.07mm以下であり、高温引張強度が高く、伸線加工
性が良好で、高い導電率を有した放電加工用電極線を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、外径が0.07mm以下の放電加工用
電極線において、Cu−0.15〜0.25wt%Sn−0.15〜0.
25wt%In合金又はCu−0.02〜0.2 wt%Zr合金から
なる心線の外周に、電極線の外径Dに対する層厚tの比
(t/D)が0.1〜0.2の範囲で、Cu−Zn合金
の被覆層を設けたものである。
【0011】請求項2の発明は、外径が0.07mm以下の
放電加工用電極線において、Cu−0.15〜0.25wt%Sn
−0.15〜0.25wt%In合金又はCu−0.02〜0.2 wt%Z
r合金からなる心線の外周に、電極線の外径Dに対する
層厚tの比(t/D)が0.1〜0.2の範囲で、α相
の単相組織からなるCu−Zn合金の被覆層を設けたも
のである。
【0012】請求項3の発明は、上記Cu−Zn合金の
Zn濃度が32〜38wt%である請求項1又は請求項
2いずれかに記載の放電加工用電極線である。
【0013】請求項4の発明は、上記被覆層の外周にZ
n層を設けた請求項1乃至請求項3いずれかに記載の放
電加工用電極線である。
【0014】上記数値範囲を限定した理由を以下に述べ
る。
【0015】心線材料をCu合金としたのは、真直性に
優れ、加工機に対する取り扱いが容易であるためであ
る。特に、Cu合金として、Cu−0.15〜0.25wt%Sn
−0.15〜0.25wt%In合金又はCu−0.02〜0.2 wt%Z
r合金を選択したのは、導電率、引張強度、および耐熱
性に優れているためである。
【0016】また、Cu−Zn合金の被覆層のZn濃度
を32〜38wt%の範囲に限定したのは、この範囲に
おいて、Cu−Zn合金をα相の単相組織とすることが
できるためである。このα相の範囲内では、引張強さ及
び硬さがZn濃度の増加につれて増大するものの、冷間
加工を行うのに十分な伸び(50%以上)を有してい
る。したがって、伸線加工等による製造が容易となる。
ここで、Zn濃度は、汎用品として知られているCu−
35Zn合金(65/35黄銅)のZn濃度範囲である
32〜36wt%が好ましい。このCu−35Zn合金
は、勿論α相の単相組織からなり、冷間加工が容易に可
能であると共に、汎用品であるため、市場での入手性お
よび経済性の点でも優れている。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0018】本発明の放電加工用電極線の横断面図を図
1に示す。
【0019】図1に示すように、本発明の電極線1は、
外径が0.07mm以下であり、Cu−0.15〜0.25wt%Sn
−0.15〜0.25wt%In合金(又はCu−0.02〜0.2 wt%
Zr合金)からなる心線2の外周に、電極線の外径Dに
対する層厚tの比(t/D)が0.1〜0.2の範囲
で、Cu−Zn合金の被覆層、特に、α相の単相組織か
らなるCu−Zn合金被覆層3を設けたものである。
【0020】電極線1の外径Dに対して被覆層3の層厚
tがあまり薄くなると、電極線1の引張強度が低下して
放電加工時に断線が生じ易くなるため、t/Dは0.1
以上とし、逆に、被覆層3の層厚tがあまり厚くなる
と、電極線1の導電率が低下して放電特性が悪化するた
め、t/Dは0.2以下としている。
【0021】被覆型の電極線において、心線を構成する
Cu合金の引張強度と導電率との間には、引張強度を向
上させると、導電率が低下してしまうという関係があ
る。そこで、電極線1の心線2においては、引張強度と
導電率との兼ね合いを図ったものであり、高い引張強度
と高い導電率を兼ね備えている。
【0022】心線2が高導電率を有していることから、
電極線1の放電特性、熱伝導性が良好となり、電極線1
の加工速度を速くすることができると共に、放電加工時
における電極線1の温度上昇を抑制することができる。
また、心線2は熱伝導性が良好であることと相俟って、
耐熱性も良好であることから、電極線1の温度が上昇し
た時(放電加工時)の引張強度低下の度合いが小さく、
かつ、心線2の引張り強度自体も高いため、加工電流を
増加させても電極線1の断線頻度が少ない。
【0023】また、電極線1のCu−Zn合金被覆層3
は、α相の単相組織からなるCu−Zn合金であるた
め、α相とβ相との混合組織或いはβ相の単相組織から
なるCu−Zn合金よりも、導電率および引張強度は劣
るものの、常温又は低温における絞り率(伸び率)が大
きい。ここで、心線2はCu合金であることから常温又
は低温における加工性は良好であり、かつ、Cu−Zn
合金被覆層3の常温又は低温における加工性も良好であ
ることから、電極線1は冷間加工による製造が可能とな
る。
【0024】すなわち、本発明によれば、心線2の外周
に、t/Dが0.1〜0.2の範囲でCu−Zn合金被
覆層3を被覆することで、高温引張り強度が高く、か
つ、従来の極細電極線よりも大幅に導電率が高い極細の
電極線1を得ることができる。このため、従来の極細電
極線よりも、速い加工速度で放電加工を行うことができ
ると共に放電加工に伴う断線の頻度が少なく、かつ、加
工精度も良好である。
【0025】次に、本発明の他の実施の形態を添付図面
に基づいて説明する。
【0026】本実施の形態の放電加工用電極線の横断面
図を図2に示す。尚、図1と同様の部材には同じ符号を
付している。
【0027】図2に示すように、本実施の形態の電極線
11は、外径が0.07mm以下であり、Cu−0.15〜0.25
wt%Sn−0.15〜0.25wt%In合金(又はCu−0.02〜
0.2wt%Zr合金)からなる心線2の外周に、電極線の
外径Dに対する層厚tの比(t/D)が0.1〜0.2
の範囲で、Cu−Zn合金の被覆層、特に、α相の単相
組織からなるCu−Zn合金被覆層3を設け、そのCu
−Zn合金被覆層3の外周にZn層4を設けたものであ
る。
【0028】Zn層4の層厚は特に限定するものではな
い。しかし、電極線11の製造工程の最後に熱処理を施
すことで、Cu−Zn合金被覆層3のCu−Zn中にZ
n層4のZnが固溶し、電極線11の最外周部にα相と
β相との混合組織或いはβ相の単相組織からなるCu−
Zn合金被覆層5が形成される。ここで、Cu−Zn合
金被覆層5は、Zn含有量が約43wt%の時、その引
張強さが最大となる。また、Cu−Zn合金被覆層5
は、Zn含有量が38〜50wt%の時、Zn含有量が
多いほどその導電率が高くなる。このため、Cu−Zn
合金被覆層5中のZn含有量が38〜48wt%(好ま
しくは39〜47wt%)となるようにZn層4の層厚
を調節することが望ましく、層厚0.1〜5.0μmが
特に望ましい。
【0029】尚、本実施の形態の電極線11の製造工程
数が、図1に示した本発明の電極線1の場合より多くな
るということ以外、本実施の形態の電極線11は、本発
明の電極線1と同様の作用効果を発揮する。
【0030】
【実施例】(実施例1)Cu−0.19wt%Sn−0.20wt%
Inからなる外径7.1mmの心線を、Cu−35wt%
Znからなり、外径10mm、管厚1.2mmのCu−
Zn合金管内に挿入して複合管を形成する。なお、Cu
−Zn合金管としては、通常の押出を利用して作製した
ものを用いる。
【0031】この複合管に伸線加工を施してφ7.9m
mの複合線に形成した後、軟化のための熱処理を施す。
最後に、複合線に伸線加工を施して、φ0.07mm、
Cu−Zn合金被覆層の層厚8.8μmの電極線を作製
する。
【0032】(実施例2)Cu−0.16wt%Zrからなる
外径7.1mmの心線を用いる以外は、実施例1と同様
にして、φ0.07mm、Cu−Zn合金被覆層の層厚
8.8μmの電極線を作製する。
【0033】(比較例1)外径7.1mmの鋼線を心線
に用いる以外は、基本的に実施例1と同様にして、φ
0.07mm、Cu−Zn合金被覆層の層厚8.8μm
の電極線を作製する。なお、この時、鋼線からなる心線
は、伸線性が良好でないことがわかり、電極線の製造作
業は困難なものであった。
【0034】実施例1,2および比較例1の電極線にお
ける心線の諸元を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】次に、実施例1,2および比較例1の電極
線における放電加工評価、平均面粗度(μm)の評価を
行った。その評価結果を同じく表1に示す。
【0037】放電加工評価は、放電加工試験機(ソディ
ック製、AP−200)を用いて板厚10mmの被加工
物(JIS KD−20)を加工した時の放電加工速度
を測定したものである。尚、加工速度は、比較例1の加
工速度を1.00とした時の相対比である。また、平均
面粗度は、被加工物の加工面における平均表面粗さ(凹
凸の平均深さ)である。
【0038】この結果、実施例1,2の電極線において
は、比較例1の電極線と比較して、加工速度がそれぞれ
12%、10%も上昇していた。また、比較例1の電極
線の平均面粗度が0.70μmであったのに対して、実
施例1,2の電極線の平均面粗度は0.59μm、0.
60μmであり、平均面粗度が約15%も小さくなって
おり、加工面がより平滑になっている。
【0039】すなわち、本発明の電極線である実施例
1,2の電極線においては、従来の極細電極線である比
較例1の電極線と比較して、放電加工速度および放電加
工精度が向上するという優れた効果を認めることができ
る。
【0040】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、従来の極
細電極線よりも、速い加工速度で放電加工を行うことが
できると共に、加工精度が良好な放電加工用電極線が得
られるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電加工用電極線1の横断面図であ
る。
【図2】他の実施の形態の放電加工用電極線11の横断
面図である。
【符号の説明】
1,11 電極線(放電加工用電極線) 2 心線 3 Cu−Zn合金被覆層(被覆層) 4 Zn層 D 電極線の外径 t 被覆層の層厚
フロントページの続き (72)発明者 青山 正義 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 河野 秀雄 茨城県日立市川尻町4丁目10番1号 日立 電線株式会社豊浦工場内 (72)発明者 佐藤 隆裕 茨城県日立市川尻町4丁目10番1号 日立 電線株式会社豊浦工場内 (72)発明者 沢畠 勝憲 茨城県日立市川尻町4丁目10番1号 日立 電線株式会社豊浦工場内 Fターム(参考) 3C059 AA01 DA06 DB03 DC02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外径が0.07mm以下の放電加工用電極線
    において、Cu−0.15〜0.25wt%Sn−0.15〜0.25wt%
    In合金又はCu−0.02〜0.2 wt%Zr合金からなる心
    線の外周に、電極線の外径Dに対する層厚tの比(t/
    D)が0.1〜0.2の範囲で、Cu−Zn合金の被覆
    層を設けたことを特徴とする放電加工用電極線。
  2. 【請求項2】 外径が0.07mm以下の放電加工用電極線
    において、Cu−0.15〜0.25wt%Sn−0.15〜0.25wt%
    In合金又はCu−0.02〜0.2 wt%Zr合金からなる心
    線の外周に、電極線の外径Dに対する層厚tの比(t/
    D)が0.1〜0.2の範囲で、α相の単相組織からな
    るCu−Zn合金の被覆層を設けたことを特徴とする放
    電加工用電極線。
  3. 【請求項3】 上記Cu−Zn合金のZn濃度が32〜
    38wt%である請求項1又は請求項2いずれかに記載
    の放電加工用電極線。
  4. 【請求項4】 上記被覆層の外周にZn層を設けた請求
    項1乃至請求項3いずれかに記載の放電加工用電極線。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1305624C (zh) * 2001-12-21 2007-03-21 瑟莫康柏克特公司 用于放电加工的电极线、该电极线的制造方法及用途

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