JP2004160655A - ワイヤー電極 - Google Patents

Abstract

【課題】純粋なベータ−相からなるジャケット層を備えたワイヤー電極と比較してなお良好な切断能力を有するワイヤー電極
【解決手段】コアの外側の層が銅又は大部分がアルファ−層を有する銅−亜鉛−合金からなる１層又は多層のコアを備え、及び亜鉛又は亜鉛−合金からなるジャケット層を備えているワイヤー電極の製造方法において、拡散が生じる温度より下の温度でジャケット層をコア上に設置し、引き続きこのワイヤー電極を加熱し、その際、加熱速度は１秒あたり少なくとも１０℃であり、加熱温度は５００℃を上回るが、有利に８００℃を上回らず、加熱時間は生じさせるべきジャケット層の厚さ及び相に依存して選択され、有利に１０から３００秒の間にあり、引き続きこのワイヤー電極を冷却し、その際、冷却速度は１秒当たり１０℃より大きいことを特徴とするワイヤー電極
【選択図】図７

Description

本発明は、コアの外側の層が銅又は大部分がアルファ−相を有する銅−亜鉛−合金からなる１層又は多層のコアを備え、及び亜鉛又は亜鉛−合金からなるジャケット層を備えている、特に火花加工法（Funkenerodierverfahren）のためのワイヤー電極並びにワイヤー電極の製造方法に関する。

火花加工方法用のワイヤー電極は、原則として高い強度のコアを用いて製造され、このコアは更に良好な導電体であるのが好ましい。高い強度のために、黄銅からなるコアが適しているか、または鋼芯を銅−又は黄銅−層が取り巻いている複合コア（Verbundkerne）が適している。この種のワイヤー電極の切断能力を高めるためにこの上に、通常亜鉛又は亜鉛合金からなるジャケット層が設置される。著しく良好な切断能力は純粋な亜鉛被覆を備えたワイヤー電極により達成される。もちろんこの電極の切断能力は、高度の加工品（hohe Werkstuecke）を切断すべき場合には減少する。この理由は、ジャケット層の純粋な亜鉛が蒸発し、それにより短時間に消費されてしまうことにあり、その結果このワイヤー電極はコア材料で切断することになり、このことが切断能力を全体的に低下させている。

ジャケット層の亜鉛が合金の成分である場合に高度な加工品において特別な切断能力を達成する試みがなされた。有利にここではジャケット層が均質なベータ−黄銅から製造することが示された。この種の電極は高度の加工品の場合にも著しく良好な切断能力を示した。しかし、この種の電極は比較的製造においてコストがかかるという欠点がある。この場合、一方でコアの正確な合金組成を保持し、他方で平衡状態を達成するために長時間にわたり高い温度で拡散を実施しなければならない。この状態は引き続き急速な冷却により固定されなければならない。ここでは、前記の方法において、ジャケット層中での相の割合を正確に制御することはきわめて困難である。製造プロセスにおける僅かな変動により、ジャケット層中にベータ−黄銅の他にアルファ−及び／又はガンマ−黄銅も存在することになる。

本発明の課題は、一方で、冒頭に述べた種類のワイヤー電極を、純粋なベータ−相からなるジャケット層を備えたワイヤー電極と比較してなお良好な切断能力を示すように構成することであり、他方で、本発明の課題は、廉価な方法で、ジャケット層を主に均質なガンマ−又はイプシロン−黄銅から製造することができるワイヤー電極の製造方法を提供することであった。

前記の課題は、請求項１又は２に記載されたワイヤー電極により解決される。

本発明の対象は銅又は大部分アルファ−相を有する銅−亜鉛−合金からなる単一層のコアを備えているか、又はコアの外側の層が銅又は大部分アルファ−相を有する銅−亜鉛−合金からなる多層のコアを備えており、及び亜鉛又は亜鉛−合金からなるジャケット層を備えているワイヤー電極において、拡散が生じる温度より下の温度でジャケット層をコア上に設置し、引き続きこのワイヤー電極を加熱し、その際、加熱速度は１秒当たり少なくとも１０℃であり、加熱温度は５００℃を上回るが８００℃を上回らず、加熱時間は１０〜３００秒の間で生じさせるべきジャケット層の厚さ及びガンマ−相、イプシロン−相又はガンマ−相及びイプシロン−相に依存して選択され、引き続きこのワイヤー電極を冷却し、その際、冷却速度を１秒当たり１０℃より大きくすることにより製造されたワイヤー電極である。

本発明のもう一つの対象は、銅又は完全に又は大部分アルファ−相からなる銅−亜鉛−合金からなる単一層のコアを備えているか、又はコアの外側の層が銅又は完全に又は大部分アルファ−相からなる銅−亜鉛−合金からなる多層のコアを備えており、その際このコアは亜鉛−合金からなるジャケット層により覆われているワイヤー電極において、前記の亜鉛−合金が大部分ガンマ−相からなることを特徴とするワイヤー電極である。

外側のジャケット層はガンマ−又はイプシロン−相からなり、特に有利にガンマ層だけからなる。有利に、ガンマ−又はイプシロン−相中にはなお不活性な硬質相（ダイヤモンド、窒化ホウ素、セラミック又は黒鉛）が導入されていてもよく、このことは浸食される材料に対する浸食ワイヤーの切削及び搬送挙動（Ab- und Austragsverhalten）を更に改善させるという利点をもたらす。

場合により硬質の、不活性の材料が添加された純粋なガンマ−相の選択は、切断挙動においてベータ−相よりも更に有利である。従来の方法、つまり長時間の拡散を用いて、この種のガンマ−相はほとんど純粋な形で製造できない。原則として、アルファ−、ベータ−及び／又はガンマ−相の成分を有する混合構造が得られる。

本発明により、早い加熱速度及び早い冷却速度並びに比較的僅かな保持時間（Haltezeit）により限定される極端に短い拡散時間のために不平衡状態を利用するガンマ−又はイプシロン−黄銅からの均質なジャケット層の製造方法によるワイヤー電極が提案される。意想外に、まずイプシロン−黄銅、次にガンマ−黄銅が形成され、その際、ガンマ−黄銅はジャケット層において、ベータ−黄銅よりもかなり大きな成長速度を有し、これは本発明により提案された短い拡散時間において一般的に形成される限り、成長の一部分がガンマ−相のようなものとなる。ベータ−相は実際に検出限界を下回り、単に全く僅かな周辺部であることが示され、この周辺部は全体のジャケット層にわたるガンマ−相のコア領域の側に限られる。本発明による方法により、従って純粋なイプシロン−又はガンマ−相を、従来の拡散加熱（Diffusionsgluehung）の際にアルファ−、ベータ−及びガンマ相の順番の相を示すであろうワイヤー電極の場合にも製造することが可能である。

例１：
＊ コア：ＣｕＺｎ ５；１．０ｍｍで亜鉛メッキ３０μｍ；
１．０から０．４０ｍｍへの伸線加工；
加熱：２００℃／ｓでの加熱、
加熱温度＝６００℃
冷却速度＝３００℃／ｓｅｃ；
０．４０から０．２５ｍｍへの伸線加工。

例２：
＊ コア：ＣｕＺｎ ５；１．２ｍｍで亜鉛メッキ３０μｍ；
１．２から０．６０ｍｍへの伸線加工；
加熱：４０℃／ｓでの加熱、
加熱温度＝８００℃
冷却速度＝６０℃／ｓｅｃ；
０．６０から０．２５ｍｍへの伸線加工
本発明を次に図面につき詳説する。

図２中には出発材料が示されている。これはアルファ−黄銅からなるコア並びに亜鉛（イータ−亜鉛）からなるジャケット層からなる。加熱を行い、短時間の保持時間の後、コアとジャケット層との間の領域にイプシロン−亜鉛−層が形成される（図３）、その際、加熱時間の経過と共に、それにより増加する拡散と共に、イータ−亜鉛−層がイプシロン−亜鉛−層へ移行する（図４）。図４では、同時にコアとイプシロン−亜鉛−層との間での移行領域中に狭い層、つまりガンマ−層が形成される。更に加熱時間を保持することでガンマ−層が広がり、イプシロン−亜鉛−層は拡散の進行により再度ガンマ−層へ移行される（図５）。本質的に遅い成長速度で、ガンマ−黄銅−層とアルファ−黄銅−コアとの間の移行領域中で狭いベータ−黄銅−層が形成される（図６）。

図７中では、ジャケット層がガンマ−黄銅−層へ移行する瞬間が示されており、その際、コアとガンマ−ジャケット層との間の移行領域中でベータ−ジャケット層は図６に示された図と比較して僅かに拡大しているだけである。もちろんガンマ−結晶中で個々のベータ−黄銅−インゼル（Beta-Messing-Insel）が形成され、これはガンマ−ジャケット層が分解し始めることを表す。最終的に、図７中には、時間的経過においてイプシロン−ジャケット層が充分に分解され、ベータ−混晶がコアの周辺領域に形成される状態を示す。

イプシロン−、ガンマ−又はベータ−ジャケット層の本発明による製造は、拡散の進行の間に不平衡状態を利用し、次いで拡散プロセスを中断し、それぞれ所望のジャケット層が生じたときに不平衡状態を固定することよりなる。この状態が達成されるとき、この構造を急速な冷却により固定しなければならない。

本発明により構成された電極ワイヤーの断面図 図１によるジャケット層及びコアの断面の拡大図 加熱時間に依存して周辺区域内で形成される層の拡大図 加熱時間に依存して周辺区域内で形成される層の拡大図 加熱時間に依存して周辺区域内で形成される層の拡大図 加熱時間に依存して周辺区域内で形成される層の拡大図 加熱時間に依存して周辺区域内で形成される層の拡大図

Claims (8)

1. 銅からなるか又は大部分アルファ−相を有する銅−亜鉛−合金からなる単一層のコアを備えているか、又はコアの外側の層が銅からなるか又は大部分アルファ−相を有する銅−亜鉛−合金からなる多層のコアを備えており、及び亜鉛又は亜鉛−合金からなるジャケット層を備えているワイヤー電極において、拡散が生じる温度より下の温度でジャケット層をコア上に設置し、引き続きこのワイヤー電極を加熱し、その際、加熱速度は１秒当たり少なくとも１０℃であり、加熱温度は５００℃を上回るが８００℃を上回らず、加熱時間は１０〜３００秒の間で生じさせるべきジャケット層の厚さ及びガンマ−相、イプシロン−相又はガンマ−相及びイプシロン−相に依存して選択され、引き続きこのワイヤー電極を冷却し、その際、冷却速度を１秒当たり１０℃より大きくすることにより製造されたワイヤー電極。
2. ワイヤー電極を、冷却の前、冷却中又は冷却後に、その最終直径に伸線加工する請求項１記載のワイヤー電極。
3. ワイヤー電極を加熱の前に成形する請求項１又は２記載のワイヤー電極。
4. 銅からなるか又は完全に又は大部分アルファ−相からなる銅−亜鉛−合金からなる単一層のコアを備えているか、又はコアの外側の層が銅からなるか又は完全に又は大部分アルファ−相からなる銅−亜鉛−合金からなる多層のコアを備えており、その際このコアは亜鉛−合金からなるジャケット層により覆われているワイヤー電極において、前記の亜鉛−合金が大部分ガンマ−相からなることを特徴とするワイヤー電極。
5. ジャケット層がガンマ−相だけからなる請求項１又は４記載のワイヤー電極。
6. ジャケット層に不活性の硬質相が添加されている請求項１又は４記載のワイヤー電極。
7. 不活性の相がダイヤモンド、窒化ホウ素、セラミック又は黒鉛からなる請求項６記載のワイヤー電極。
8. ジャケット層に黒鉛が添加されている請求項６記載のワイヤー電極。

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