JP2005254408A - Electrode wire for electric discharge machining, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイヤ放電加工に使用する電極線の改善に関するものである。 The present invention relates to improvement of an electrode wire used for wire electric discharge machining.
ワイヤ放電加工は、ワイヤ放電加工用電極線と称される線状の加工電極と被加工物との間で水または油などの加工液を介して間欠的な放電を起こさせながら、被加工物をワイヤ放電加工用電極線に対して相対的に移動させることによって、被加工物を所望の形状に溶融切断する方法である。この方法は、各種の金型の製造などに利用されている。このようなワイヤ放電加工においては、被加工物の仕上がり加工精度および仕上がり表面状態が良好なこと、電極線からの物質が被加工物に付着しないこと、および放電加工時間が短いことなどのような放電加工特性が要求される。そして、このようなワイヤ放電加工に使用される放電加工用電極線としては、電極線として優れた伸線加工性および強度を有するという理由から、従来から黄銅線が用いられている。
最近では、加工電源の改良進歩に伴って、放電加工速度および精度を向上させることができる電極線が望まれている。特に、高電圧でかつ短時間のパルスの繰返し電圧を付与するようなワイヤ放電加工機の電源を使用するような場合において、放電加工速度および精度を高めることのできる電極線が望まれている。 Recently, an electrode wire capable of improving the electric discharge machining speed and accuracy has been desired along with the improvement of the machining power source. In particular, in the case of using a power source of a wire electric discharge machine that applies a high voltage and a pulse repetition voltage for a short time, an electrode wire capable of increasing the electric discharge machining speed and accuracy is desired.
しかしながら、従来の黄銅線を使用した放電加工用電極線では十分に速い放電加工速度を得ることができなかった。そして、黄銅線では、電極線から被加工物への物質の付着量も多く、被加工物の切断表面性状が荒く、また高速で放電加工しようとすれば電極線が断線しやすいという欠点もあった。 However, a sufficiently high electric discharge machining speed could not be obtained with an electrode wire for electric discharge machining using a conventional brass wire. Brass wires also have the disadvantages that the amount of material adhering from the electrode wire to the workpiece is large, the cut surface properties of the workpiece are rough, and the electrode wire is likely to break if electric discharge machining is attempted at high speed. It was.
また、CuまたはCu合金からなる芯材にZn層を被覆したものや、Zn層被覆後に熱処理を施して拡散によって芯材の表面層にCu−Zn合金を生じさせかつその最外表面に酸化皮膜が存在するワイヤ放電加工用電極線も一部で使用されている。しかしながら、前者では被加工物の切断表面性状は改善されるが十分に速い放電加工速度を得ることができず、後者では放電加工速度はある程度改善されるが被加工物の切断表面性状が十分に改善されず、また放電加工を開始する前の電極線の位置決めが容易でないという問題があった。さらに、芯材とその芯材の外周に形成された被覆層とを備えた従来のワイヤ放電加工用電極線は、黄銅線と比較して放電加工特性は向上するが、電極線自身と給電ガイドと案内用ガイドダイスの磨耗損傷が激しくて寿命が短くなって、放電加工コストがかなり高くなるという問題があった。 In addition, a core material made of Cu or Cu alloy is coated with a Zn layer, or a heat treatment is performed after the Zn layer is coated, and a Cu—Zn alloy is formed on the surface layer of the core material by diffusion, and an oxide film is formed on the outermost surface thereof. Some wire electric discharge machining electrode wires are also used. However, in the former, the cut surface property of the workpiece is improved, but a sufficiently high electric discharge machining speed cannot be obtained. In the latter, the electric discharge machining speed is improved to some extent, but the cut surface property of the workpiece is sufficiently improved. There was a problem that the electrode wire was not easily positioned before starting electric discharge machining. Furthermore, the conventional wire electric discharge machining electrode wire provided with a core material and a coating layer formed on the outer periphery of the core material has improved electric discharge machining characteristics as compared with the brass wire, but the electrode wire itself and the feed guide However, there is a problem that the wear damage of the guide dies is severe, the life is shortened, and the electric discharge machining cost is considerably increased.
それゆえ、本願発明の目的は、放電加工時間を短くすることができ、電極線からの物質が被加工物に付着しにくく、さらには被加工物の切断表面性状が滑らかになるワイヤ放電加工用電極線を低価格で提供することにある。本願発明はまた、電極線の位置決めも容易に行なうことができかつ給電ガイドや案内用ガイドダイスの寿命を短縮させることなく、総合的に放電加工コストを低減し得るワイヤ放電加工用電極線を提供することをも目的としている。 Therefore, the object of the present invention is for wire electric discharge machining, which can shorten the electric discharge machining time, makes it difficult for substances from the electrode wires to adhere to the workpiece, and further smoothes the cut surface properties of the workpiece. It is to provide electrode wires at a low price. The present invention also provides an electrode wire for wire electric discharge machining that can easily position the electrode wire and can reduce the electric discharge machining cost comprehensively without shortening the life of the power feed guide and guide guide die. It is also aimed to do.
本発明によれば、ワイヤ放電加工用電極線は、芯材と、その芯材の外周表面を覆う1種以上の被覆層とを含み、それらの芯材および1種以上の被覆層は互いに異なる材質を有し、1種以上の被覆層の各々はCu、Sn、Ag、Zn、Cs、Mg、およびInからなるグループから選択された金属またはその金属を含む合金からなり、1種以上の被覆層の少なくとも一層の表面に異なる材質の粒状物質が分散していることを特徴としている。 According to the present invention, an electrode wire for wire electric discharge machining includes a core material and one or more types of coating layers covering the outer peripheral surface of the core material, and the core material and the one or more types of coating layers are different from each other. Each of the one or more coating layers is made of a metal selected from the group consisting of Cu, Sn, Ag, Zn, Cs, Mg, and In or an alloy containing the metal. It is characterized in that granular materials of different materials are dispersed on at least one surface of the layer.
このように被覆層の表面に異なる材質の粒状物質が分散していることによって、局所的な集中放電を抑制してきめ細かでかつ発生頻度の高い放電を維持することが容易になり、放電加工時間を短くすることができ、電極線からの物質が被加工物に付着しにくくなり、さらには被加工物の切断表面性状が滑らかになることが見出された。 In this way, the dispersal of particulate materials of different materials on the surface of the coating layer makes it easy to suppress localized concentrated discharge and maintain a fine and frequent discharge, and the electric discharge machining time. It has been found that the material from the electrode wire is less likely to adhere to the workpiece and that the cut surface properties of the workpiece are smooth.
なお、粒状物質の形状は、球状、多角形状などのほかに、どのような形状であってもよい。粒状物質の平均粒径は、電極線の線径の1/3000以上で1/10未満であることが好ましい。なぜならば、粒状物質の直径が電極線の線径の1/3000未満では加工速度の高速化の効果が少なく、1/10以上では高速化の効果が飽和しかつ給電ガイドや案内用ガイドダイスの寿命に悪影響を与えるからである。 In addition, the shape of the granular material may be any shape other than a spherical shape or a polygonal shape. The average particle diameter of the granular material is preferably 1/3000 or more and less than 1/10 of the wire diameter of the electrode wire. This is because if the diameter of the granular material is less than 1/3000 of the wire diameter of the electrode wire, the effect of increasing the processing speed is small, and if it is 1/10 or more, the effect of increasing the speed is saturated and the feed guide or guide guide die is This is because it adversely affects the service life.
芯材の外周表面に直接接している第1の被覆層はCu−Zn合金からなり、この被覆層の表面に異なる材質の粒状物質が分散していることが好ましい。また、粒状物質がCu−Zn合金からなり、この合金のZn濃度が第1被覆層のZn濃度より高いことが好ましい。さらに、第1被覆層がCu−37〜55質量%Zn合金で、粒状物質がCu−49〜70質量%Zn合金であることが好ましい。さらにまた、粒状物質は、Cu−Zn合金のβ相およびβ’相の少なくとも一方とγ相とを含むことが好ましい。なぜならば、第1被覆層のCu−Zn合金のZn濃度が37質量%未満では高速化の効果が少なく、55質量%より多くなれば細線への伸線加工が困難となってコストアップになるからである。また、粒状物質のCu−Zn合金のZn濃度が49質量%未満では高速化の効果が少なく、70質量%を超えれば高速化の効果が飽和しかつ給電ガイドや案内用ガイドダイスの寿命に悪影響を与えるからである。なお、粒状物質は、Cu−Zn合金のβ相およびβ’相の少なくとも一方とγ相とを含むことが好ましいが、Cu、Zn、またはCu−Zn合金の酸化物であってもよい。 The first coating layer in direct contact with the outer peripheral surface of the core material is preferably made of a Cu—Zn alloy, and it is preferable that granular materials of different materials are dispersed on the surface of the coating layer. Moreover, it is preferable that a granular material consists of a Cu-Zn alloy and the Zn density | concentration of this alloy is higher than the Zn density | concentration of a 1st coating layer. Furthermore, it is preferable that the first coating layer is a Cu-37 to 55% by mass Zn alloy and the particulate material is a Cu-49 to 70% by mass Zn alloy. Furthermore, it is preferable that the particulate material includes at least one of a β phase and a β ′ phase of a Cu—Zn alloy and a γ phase. This is because if the Zn concentration of the Cu—Zn alloy of the first coating layer is less than 37% by mass, the effect of speeding up is small, and if it exceeds 55% by mass, it becomes difficult to draw into a thin wire and the cost increases. Because. Also, if the Zn concentration of the Cu—Zn alloy, which is a granular material, is less than 49% by mass, the effect of increasing the speed is small, and if it exceeds 70% by mass, the effect of increasing the speed is saturated and the life of the power feed guide and guide guide die is adversely affected. Because it gives. The particulate material preferably includes at least one of a β phase and a β ′ phase of a Cu—Zn alloy and a γ phase, but may be Cu, Zn, or an oxide of a Cu—Zn alloy.
さらに、1種以上の被覆層の最外層がAg、Sn、Cs、Zn、Cu、およびCu−Zn合金からなるグループから選択された金属または合金である場合に、高速化の効果がより優れていることが見出された。この場合には、最外層が放電時に気化しやすいかまたは熱伝導性が優れている等の特性を有しているので、電極線の放電時の温度上昇を抑制するように作用することができ、厳しい放電加工条件下でも電極線の断線を発生させることなく、より高速の放電加工が可能になると考えられる。また、複数の被覆層の最外層を金属または合金で形成すれば、一般に硬度が高い化合物被覆層が給電ガイドや案内用ガイドダイスの磨耗や損傷を助長して寿命を短くさせることもなく、放電加工をスタートさせる前の電極線の位置決め作業も容易に行なわれ得る。なお、その最外層は、連続的層であってもよいし、不連続的層であってもよい。また、最外層の最大厚さは電極線の線径の1/6000以上で1/40未満であることが好ましい。なぜならば、最外層の最大厚さが1/6000未満では高速化の効果が少なく、1/40以上では高速化の効果が飽和するからである。 Furthermore, when the outermost layer of the one or more kinds of coating layers is a metal or alloy selected from the group consisting of Ag, Sn, Cs, Zn, Cu, and Cu—Zn alloy, the effect of speeding up is more excellent. It was found that In this case, since the outermost layer has characteristics such as being easily vaporized at the time of discharge or having excellent thermal conductivity, it can act to suppress the temperature rise during discharge of the electrode wire. It is considered that higher-speed electric discharge machining can be performed without causing disconnection of the electrode wire even under severe electric discharge machining conditions. In addition, if the outermost layer of a plurality of coating layers is formed of a metal or alloy, a compound coating layer having a high hardness generally does not shorten the service life by promoting wear and damage of the power supply guide and guide guide die, and reducing the life. The positioning operation of the electrode wire before starting the processing can be easily performed. The outermost layer may be a continuous layer or a discontinuous layer. The maximum thickness of the outermost layer is preferably 1/6000 or more and less than 1/40 of the wire diameter of the electrode wire. This is because when the maximum thickness of the outermost layer is less than 1/6000, the effect of increasing the speed is small, and when it is 1/40 or more, the effect of increasing the speed is saturated.
さらに、電極線の横断面において1種以上の被覆層中に占める粒状物質の面積割合が0.05%以上で30%未満であれば、高速加工と被加工物の表面平滑性をより一層両立させることができる。すなわち、1種以上の被覆層中に占める粒状物質の面積割合が0.05%未満では高速化の効果が十分でなく、30%を超えれば表面平滑化の効果が十分でなくなる。 Furthermore, if the area ratio of the particulate matter in one or more kinds of coating layers in the cross section of the electrode wire is 0.05% or more and less than 30%, both high-speed machining and surface smoothness of the workpiece are more compatible. Can be made. That is, if the area ratio of the particulate material in one or more kinds of coating layers is less than 0.05%, the effect of increasing the speed is not sufficient, and if it exceeds 30%, the effect of smoothing the surface becomes insufficient.
上述のワイヤ放電加工用電極線の製造方法に関しては、芯材にCu、Sn、Ag、Zn、Cs、Mg、およびInからなるグループから選択された金属またはその金属を含む合金のからなる1種以上の被覆層を形成する工程と、形成された被覆層の少なくとも一層の表面に異なる材質の粒状物質を分散させる工程を経ることによって、放電加工時間を短くすることができ、かつ電極線からの物質が被加工物に付着しにくく、被加工物の切断表面性状が滑らかになるワイヤ放電加工用電極線を低価格で提供し得ることが見出された。 Regarding the method of manufacturing the above-mentioned electrode wire for wire electric discharge machining, the core material is made of a metal selected from the group consisting of Cu, Sn, Ag, Zn, Cs, Mg, and In or an alloy containing the metal. By passing through the process of forming the above coating layer and the process of dispersing granular materials of different materials on at least one surface of the formed coating layer, the electrical discharge machining time can be shortened, and from the electrode wire It has been found that an electrode wire for wire electric discharge machining can be provided at a low price, since the substance is less likely to adhere to the workpiece and the cut surface properties of the workpiece are smooth.
より具体的には、少なくとも表面層にCuを含む芯材の外周表面に、Sn、In、Zn、およびMgからなるグループから選択された金属またはそれを含む合金の被覆層の1種以上を形成する工程と、その後に熱処理によって複数の拡散層を形成する工程と、その後に伸線加工を施す工程を含む製造方法を適用することができる。 More specifically, at least one kind of a coating layer of a metal selected from the group consisting of Sn, In, Zn, and Mg or an alloy containing the same is formed on the outer peripheral surface of the core material containing Cu in the surface layer. A manufacturing method including a step of forming a plurality of diffusion layers by heat treatment, and a step of performing wire drawing after that can be applied.
なお、熱処理の前に芯材上に1種以上の金属または合金の被覆層を形成する工程において、芯材に直接接する被覆層としてZn層を形成することが好ましい。また、複数の拡散層を形成する工程において、形成される拡散層の少なくとも一層はβ相とγ相あるいはβ’相とγ相を含むことが好ましい。さらに、複数の拡散層を形成する工程の後に、Sn、Ag、Zn、およびCsからなるグループから選択された金属またはそれを含む合金からなる1種以上の被覆層をさらに形成する工程を含むことが好ましい。 In the step of forming one or more metal or alloy coating layers on the core material before the heat treatment, it is preferable to form a Zn layer as the coating layer in direct contact with the core material. In the step of forming a plurality of diffusion layers, it is preferable that at least one of the formed diffusion layers includes a β phase and a γ phase or a β ′ phase and a γ phase. Further, after the step of forming a plurality of diffusion layers, the method further includes the step of further forming one or more coating layers made of a metal selected from the group consisting of Sn, Ag, Zn, and Cs or an alloy containing the same. Is preferred.
すなわち、本発明において、異なる材質の粒状物を分散させて電極線を製造する場合に、加工性の低い相を熱拡散反応によって形成させ、次の伸線加工工程によってその加工性の低い相を細分して粒状物として分散させることが可能であることが見出された。さらに、加工性の低い拡散反応相の表面に加工性の良好な材料層を形成すれば、伸線加工時に粒状物をより均一に分散させることが可能であることが見出された。 That is, in the present invention, when producing an electrode wire by dispersing particles of different materials, a phase with low workability is formed by a thermal diffusion reaction, and the phase with low workability is formed by the next wire drawing step. It has been found that it is possible to subdivide and disperse as particulates. Furthermore, it has been found that if a material layer having good workability is formed on the surface of a diffusion reaction phase having low workability, it is possible to more uniformly disperse the particulate matter during wire drawing.
以下において、本発明の実施の形態のより具体的な例として、種々の実施例を説明する。 Hereinafter, various examples will be described as more specific examples of the embodiment of the present invention.
(実施例1)
線径0.8mmφのCu−0.5質量%Sn合金芯材上にZn層を厚さ約35μmにめっきし、さらにその上にMg層を厚さ約5μmにめっきした素材を準備し、これに400℃で30時間の拡散熱処理を施した。この拡散熱処理によって、芯材上にCu−約40質量%Zn層とその上のMg−約50質量%Zn層が形成され、Mg層は残存していなかった。
(Example 1)
Prepare a material in which a Zn layer is plated to a thickness of about 35 μm on a Cu-0.5 mass% Sn alloy core with a wire diameter of 0.8 mmφ, and a Mg layer is further plated to a thickness of about 5 μm. Was subjected to diffusion heat treatment at 400 ° C. for 30 hours. By this diffusion heat treatment, a Cu—about 40 mass% Zn layer and an Mg—about 50 mass% Zn layer thereon were formed on the core material, and the Mg layer did not remain.
拡散熱処理された素材は、厚さ約5μmのSn層がめっきされ、その後に0.2mmφまで伸線加工された。こうして得られた実施例1の電極線における構造的特徴が、表1中で電極線No.1の特徴として要約されている。 The diffusion-heat treated material was plated with a Sn layer having a thickness of about 5 μm, and then drawn to 0.2 mmφ. The structural characteristics of the electrode wire of Example 1 obtained in this way are shown in Table 1. Summarized as one feature.
表1から分かるように、最外層の薄いSn層は、伸線加工によって引き伸ばされた結果として不連続状態になっていた。また、Mg−約50質量%Zn層は、硬くて脆い性質を有し、伸線加工によって粉砕されて粒状物質になっていた。Mg−Zn合金の状態図によれば、約50質量%Zn近傍の組成領域においてMg7Zn3の金属間化合物が形成され得ることが示されている。一般に金属間化合物は、硬くて脆い性質を有している。 As can be seen from Table 1, the outermost thin Sn layer was discontinuous as a result of being drawn by wire drawing. Further, the Mg—about 50 mass% Zn layer had a hard and brittle nature, and was pulverized by wire drawing into a granular material. According to the phase diagram of the Mg—Zn alloy, it is shown that an Mg 7 Zn 3 intermetallic compound can be formed in a composition region near about 50 mass% Zn. In general, intermetallic compounds are hard and brittle.
なお、粒状物質の粒径は、以下のようにして測定された。まず、電極線の横断面を顕微鏡観察し、画像処理によって各粒子の断面積が測定される。そして、その粒子の断面積に相当する面積を有する円の直径を求めて、これが粒径とみなされた。 In addition, the particle size of the granular material was measured as follows. First, the cross section of the electrode wire is observed with a microscope, and the cross sectional area of each particle is measured by image processing. Then, the diameter of a circle having an area corresponding to the cross-sectional area of the particle was obtained, and this was regarded as the particle size.
表1中の粒状物質に関する「割合」は、電極線の横断面において芯材上に形成された全ての被覆層の面積中に占める粒状物質の面積割合を表している。 The “ratio” relating to the granular substance in Table 1 represents the area ratio of the granular substance in the area of all the coating layers formed on the core material in the cross section of the electrode wire.
(実施例2)
線径0.9mmφの銅被覆鋼線芯材上にZn層を厚さ約40μmに形成した素材を準備し、これに380℃で50時間の熱処理を施した。この熱処理によって、芯材上にCu−約35質量%Zn層、Cu−約45質量%Zn層、およびCu−約50質量%Zn層がこの順に形成されていた。
(Example 2)
A material in which a Zn layer was formed to a thickness of about 40 μm on a copper-coated steel wire core material having a wire diameter of 0.9 mmφ was prepared, and subjected to heat treatment at 380 ° C. for 50 hours. By this heat treatment, a Cu—about 35 mass% Zn layer, a Cu—about 45 mass% Zn layer, and a Cu—about 50 mass% Zn layer were formed in this order on the core material.
熱処理された素材は、厚さ約2μmのAg層がめっきされ、その後に0.2mmφまで伸線加工された。こうして得られた実施例2の電極線における構造的特徴も、表1中で電極線No.2の特徴として要約されている。 The heat-treated material was plated with an Ag layer having a thickness of about 2 μm, and then drawn to 0.2 mmφ. The structural characteristics of the electrode wire of Example 2 obtained in this way are also shown in Table 1. It is summarized as two features.
表1から分かるように、Cu−約50質量%Zn層は、硬くて脆い性質を有し、伸線加工によって粉砕されて粒状物質になっていた。なお、Cu−Zn合金の状態図によれば、約50質量%Zn近傍の組成領域においてはβ相および/またはβ’相にγ相が混在し得ることが示されている。ここで、β’層はβ層と同じ組成を有しているが規則格子化された状態であって、β相に比べて硬い性質を有している。γ層はCu5Zn8金属間化合物を主成分とする相であって、β’層に比べても、さらに硬くて脆い性質を有していることが知られている。 As can be seen from Table 1, the Cu—about 50 mass% Zn layer had a hard and brittle nature and was pulverized by wire drawing into a particulate material. Note that the phase diagram of the Cu—Zn alloy shows that the γ phase can be mixed in the β phase and / or the β ′ phase in the composition region in the vicinity of about 50 mass% Zn. Here, the β ′ layer has the same composition as the β layer, but is in a regular lattice state, and has a harder property than the β phase. The γ layer is a phase mainly composed of a Cu 5 Zn 8 intermetallic compound, and is known to have a harder and more brittle property than the β ′ layer.
(実施例3)
線径1.0mmφのCu−20質量%Zn合金芯材上にZn層を厚さ約50μmに形成した素材を準備し、これを850℃で90秒間維持した後に急冷する熱処理を施した。この熱処理では、850℃に設定された炉内を90秒間で素材を通過させ、その後に素材が水冷された。この熱処理によって、芯材上にCu−約45質量%Zn層およびCu−約59質量%Zn層がこの順に形成されていた。
(Example 3)
A material in which a Zn layer was formed to a thickness of about 50 μm on a Cu-20 mass% Zn alloy core material having a wire diameter of 1.0 mmφ was prepared, and this was maintained at 850 ° C. for 90 seconds and then subjected to a heat treatment for rapid cooling. In this heat treatment, the material was passed through the furnace set at 850 ° C. for 90 seconds, and then the material was cooled with water. By this heat treatment, a Cu—about 45 mass% Zn layer and a Cu—about 59 mass% Zn layer were formed in this order on the core material.
熱処理された素材は、その表面に付加的なめっき層が施されることなく、0.2mmφまで伸線加工された。こうして得られた実施例3の電極線における構造的特徴も、表1中で電極線No.3の特徴として要約されている。この実施例3において、Cu−約59質量%Zn層は、硬くて脆いγ相のみからなっている。 The heat-treated material was drawn to 0.2 mmφ without any additional plating layer on the surface. The structural characteristics of the electrode wire of Example 3 obtained in this way are also shown in Table 1. 3 features are summarized. In Example 3, the Cu—about 59 mass% Zn layer consists only of a hard and brittle γ phase.
(実施例4)
線径0.8mmφのCu−20質量%Zn合金芯材上にZn層を厚さ約38μmにめっきした素材を準備し、これに390℃で45時間の熱処理を施した。この熱処理によって、芯材上にCu−約45質量%Zn層およびCu−約65質量%Zn層がこの順に形成されていた。
Example 4
A material in which a Zn layer was plated to a thickness of about 38 μm on a Cu-20 mass% Zn alloy core material having a wire diameter of 0.8 mmφ was prepared, and subjected to heat treatment at 390 ° C. for 45 hours. By this heat treatment, a Cu—about 45 mass% Zn layer and a Cu—about 65 mass% Zn layer were formed in this order on the core material.
熱処理された素材は、厚さ約10μmのZn層がめっきされ、その後に0.2mmφまで伸線加工された。こうして得られた実施例4の電極線における構造的特徴も、表1中で電極線No.4の特徴として要約されている。この実施例4においても、Cu−約65質量%Zn層は、硬くて脆いγ相のみからなっている。 The heat-treated material was plated with a Zn layer having a thickness of about 10 μm, and then drawn to 0.2 mmφ. The structural characteristics of the electrode wire of Example 4 obtained in this way are also shown in Table 1. 4 features are summarized. Also in Example 4, the Cu—about 65 mass% Zn layer is composed of only a hard and brittle γ phase.
(実施例5)
線径0.8mmφのCu−20質量%Zn合金芯材上にZn層を厚さ約40μmにめっきした素材を準備し、これを870℃に60秒間維持した後に急冷する熱処理を施した。この熱処理によって、芯材上にCu−約45質量%Zn層およびCu−約55質量%Zn層がこの順に形成されていた。
(Example 5)
A material in which a Zn layer was plated to a thickness of about 40 μm on a Cu-20 mass% Zn alloy core material having a wire diameter of 0.8 mmφ was prepared, and this was maintained at 870 ° C. for 60 seconds and then subjected to heat treatment for rapid cooling. By this heat treatment, a Cu—about 45 mass% Zn layer and a Cu—about 55 mass% Zn layer were formed in this order on the core material.
熱処理された素材は、厚さ約10μmのZn層がめっきされ、その後に0.3mmφまで伸線加工された。こうして得られた実施例5の電極線における構造的特徴も、表1中で電極線No.5の特徴として要約されている。この実施例5において、Cu−約55質量%Zn層は、β相および/またはβ’相とγ相とからなっている。 The heat-treated material was plated with a Zn layer having a thickness of about 10 μm, and then drawn to 0.3 mmφ. The structural characteristics of the electrode wire of Example 5 obtained in this way are also shown in Table 1. Summarized as 5 features. In Example 5, the Cu—about 55 mass% Zn layer is composed of a β phase and / or a β ′ phase and a γ phase.
(実施例6)
線径0.2mmφの鋼線芯材上に厚さ10μmの銅層とさらにその上に厚さ10μmのZn層をめっきした素材を準備し、これに380℃で10時間の熱処理を施した。この熱処理によって、芯材上にCu−約38質量%Zn層およびCu−約49質量%Zn層がこの順に形成されていた。
(Example 6)
A material in which a copper layer having a thickness of 10 μm and a Zn layer having a thickness of 10 μm on the steel wire core material having a wire diameter of 0.2 mmφ was prepared, and heat treatment was performed at 380 ° C. for 10 hours. By this heat treatment, a Cu—about 38 mass% Zn layer and a Cu—about 49 mass% Zn layer were formed in this order on the core material.
熱処理された素材は、その表面に付加的なめっき層が施されることなく、0.05mmφまで伸線加工された。こうして得られた実施例6の電極線における構造的特徴も、表1中で電極線No.6の特徴として要約されている。本実施例6における粒状物質Cu−約49質量%Zn中でも、β相および/またはβ’相に少量のγ相が混在し得る。 The heat-treated material was drawn to 0.05 mmφ without any additional plating layer on the surface. The structural characteristics of the electrode wire of Example 6 obtained in this way are also shown in Table 1. 6 features are summarized. Among the particulate material Cu of about 49 mass% Zn in Example 6, a small amount of γ phase can be mixed in the β phase and / or β ′ phase.
(従来例)
従来例による電極線の1例であって被覆層を有しないCu−35.2質量%Znの放電加工用電極線が、本発明による電極線に対する比較の対象として採用された。
(Conventional example)
An electrode wire for electric discharge machining of Cu-35.2 mass% Zn, which is an example of the electrode wire according to the conventional example and does not have a coating layer, was adopted as an object for comparison with the electrode wire according to the present invention.
なお、以上の種々の実施例と従来例による電極線のいずれにおいても、塑性加工(伸線加工)の影響による線癖をなくすために、伸線加工の後に軽く通電熱処理が行なわれている。そして、各実施例において最終的に得られた電極線は、いずれも表面が滑らかで線癖のない伸直性に優れたものであった。 Note that, in any of the above-described various embodiments and the electrode wires according to the conventional example, a light energization heat treatment is performed after the wire drawing in order to eliminate wire wrinkles due to the influence of plastic working (wire drawing). The electrode wires finally obtained in each example were all excellent in straightness with smooth surfaces and no wrinkles.
表1に示された電極線をワイヤ放電加工機に取付けて同一条件の下で放電加工を行なって、放電加工速度、被加工物の切断面における付着物量、被加工物の表面性状、電極線の断線回数、給電ガイドや案内用ガイドダイスの寿命、および断線時の自動給線性について調査し、その結果が表2に示されている。なお、放電加工速度は、単位時間当りの加工断面積(加工送り速度と被加工物厚さの積)として求められた後に、従来の電極による放電加工速度を基準の1.0とする比率として示されている。また、被加工物の切断面における付着物量も、従来の電極線を用いた場合を100とする相対的な比率で示されている。さらに、給電ガイドや案内用ガイドダイスの寿命についても、従来の電極線を用いた場合を100とする相対的な比率で示されている。なお、被加工物としてはJIS規格におけるSKD−11材が用いられ、その厚さは60mmであった。 The electrode wire shown in Table 1 is attached to a wire electric discharge machine, and electric discharge machining is performed under the same conditions. Electric discharge machining speed, amount of deposit on the cut surface of the workpiece, surface property of the workpiece, electrode wire Table 2 shows the number of disconnections, the service life of the power supply guide and guide guide die, and the automatic feedability at the time of disconnection. The electric discharge machining speed is obtained as a cross-sectional area per unit time (the product of the machining feed rate and the workpiece thickness), and then the ratio of the electric discharge machining speed by the conventional electrode as 1.0 as a reference. It is shown. Moreover, the amount of deposits on the cut surface of the workpiece is also shown in a relative ratio of 100 when a conventional electrode wire is used. Further, the lifespan of the power supply guide and the guide guide die is also shown in a relative ratio where the case where the conventional electrode wire is used is 100. In addition, the SKD-11 material in JIS standard was used as a workpiece, and the thickness was 60 mm.
表1および表2から分かるように、本発明による放電加工用電極線は、従来のものに比べて放電加工特性(加工速度、被加工物の表面性状など)が著しく向上し、また自動給線性にも優れて電極線の位置決めも容易に行なうことができ、かつ給電ガイドや案内用ガイドダイスの寿命を短縮させることなく、総合的に放電加工コストを低減させることができる。 As can be seen from Tables 1 and 2, the electrical discharge machining electrode wire according to the present invention has significantly improved electrical discharge machining characteristics (machining speed, surface properties of the workpiece, etc.) compared to the conventional one, and automatic wire feeding. In addition, the electrode wire can be easily positioned, and the electric discharge machining cost can be reduced comprehensively without shortening the life of the power supply guide and the guide guide die.
なお、上述の粒状物質の代わりにCu、Zn、およびCu−Zn合金のいずれかの酸化物からなる粒状物質を含む電極線であっても、本発明の効果を同等以上に発揮させることができる。そのような酸化物粒状物質は、Cu、Zn、およびCu−Zn合金のいずれかの層を形成した後に、酸化性雰囲気中で熱処理し、その後に伸線加工することによって形成することができる。 Note that the effect of the present invention can be exhibited to the same extent or more even when the electrode wire includes a granular material made of an oxide of Cu, Zn, or a Cu-Zn alloy instead of the above-described granular material. . Such an oxide particulate material can be formed by forming any layer of Cu, Zn, and Cu—Zn alloy, then heat-treating in an oxidizing atmosphere, and then drawing.
Claims (16)
前記芯材の外周表面を覆う1種以上の被覆層とを含み、
前記芯材および前記1種以上の被覆層は互いに異なる材質を有し、
前記1種以上の被覆層の各々は、Cu、Sn、Ag、Zn、Cs、Mg、およびInからなるグループから選択された金属またはその金属を含む合金からなり、
前記1種以上の被覆層の少なくとも一層の表面上に異なる材質の粒状物質が分散していることを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。 A core material,
One or more coating layers covering the outer peripheral surface of the core material,
The core material and the one or more coating layers have different materials from each other,
Each of the one or more coating layers is made of a metal selected from the group consisting of Cu, Sn, Ag, Zn, Cs, Mg, and In or an alloy containing the metal,
An electrode wire for wire electric discharge machining, wherein granular materials of different materials are dispersed on at least one surface of the one or more types of coating layers.
After the step of forming the plurality of diffusion layers, the method further includes the step of forming one or more coating layers of a metal selected from the group consisting of Sn, Ag, Zn, and Cs or an alloy containing the metal, and thereafter The method of manufacturing an electrode wire for wire electric discharge machining according to any one of claims 13 to 15, wherein the wire drawing process is performed on the wire.
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