JP6728915B2 - Electrode wire for wire electrical discharge machining - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤ放電加工用電極線に関するものである。 The present invention relates to an electrode wire for wire electric discharge machining.
ワイヤ放電加工においては、液体中に浸漬された被加工物と電極線との間に電圧が印加され、放電によって生じた熱により被加工物が溶融することにより、被加工物が加工される。ワイヤ放電加工に用いられる電極線（ワイヤ放電加工用電極線）としては、鋼からなる芯線の表面に銅−亜鉛合金（Ｃｕ−Ｚｎ合金）からなる被覆層が形成されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。 In wire electric discharge machining, a voltage is applied between a work piece immersed in a liquid and an electrode wire, and the work piece is processed by melting the work piece by the heat generated by the electric discharge. As an electrode wire used in wire electric discharge machining (electrode wire for wire electric discharge machining), a wire having a coating layer made of a copper-zinc alloy (Cu-Zn alloy) formed on the surface of a core wire made of steel is known. (For example, refer to Patent Document 1).
鋼からなる芯線の表面に銅−亜鉛合金からなる被覆層が形成された上記電極線では、放電性が不十分となる場合がある。そこで、鋼からなる芯線の表面に銅−亜鉛合金からなる被覆層が形成されたワイヤ放電加工用電極線の放電性を改善することを目的の１つとする。 In the above electrode wire in which the coating layer made of a copper-zinc alloy is formed on the surface of the core wire made of steel, the dischargeability may be insufficient. Therefore, it is an object of the present invention to improve the dischargeability of a wire electric discharge machining electrode wire in which a coating layer made of a copper-zinc alloy is formed on the surface of a core wire made of steel.
本発明に従ったワイヤ放電加工用電極線は、鋼からなる芯線と、芯線の表面を被覆し、銅−亜鉛合金からなる被覆層と、を備える。被覆層の平均結晶粒径は０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。 The electrode wire for wire electric discharge machining according to the present invention includes a core wire made of steel, and a coating layer covering the surface of the core wire and made of a copper-zinc alloy. The average crystal grain size of the coating layer is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
上記ワイヤ放電加工用電極線によれば、鋼からなる芯線の表面に銅−亜鉛合金からなる被覆層が形成されたワイヤ放電加工用電極線の放電性を改善することができる。 According to the wire electrode for wire electric discharge machining, it is possible to improve the electric discharge property of the electrode wire for wire electric discharge machining in which the coating layer made of the copper-zinc alloy is formed on the surface of the core wire made of steel.
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願のワイヤ放電加工用電極線は、鋼からなる芯線と、芯線の表面を被覆し、銅−亜鉛合金からなる被覆層と、を備える。被覆層の平均結晶粒径は０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。
[Description of Embodiments of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described. An electrode wire for wire electric discharge machining according to the present application includes a core wire made of steel, and a coating layer covering the surface of the core wire and made of a copper-zinc alloy. The average crystal grain size of the coating layer is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
本発明者らは、鋼からなる芯線の表面に銅−亜鉛合金からなる被覆層が形成されたワイヤ放電加工用電極線の放電性が低くなる原因について検討を行った。その結果、被覆層の表面の平滑性が高いことに起因して放電性が低下していることが明らかとなった。すなわち、ワイヤ放電加工用電極線からの放電は、電極線の表面の凸部から発生する。そして、上記銅−亜鉛合金からなる被覆層の表面の平滑性が高いため、放電性が低下する。 The present inventors have investigated the cause of the low electric discharge property of the electrode wire for wire electric discharge machining in which the coating layer made of copper-zinc alloy is formed on the surface of the core wire made of steel. As a result, it became clear that the dischargeability was lowered due to the high smoothness of the surface of the coating layer. That is, the electric discharge from the wire electric discharge machining electrode wire is generated from the convex portion on the surface of the electrode wire. Then, since the surface of the coating layer made of the copper-zinc alloy has high smoothness, the dischargeability is lowered.
これに対し、本願のワイヤ放電加工用電極線においては、被覆層を構成する銅−亜鉛合金の結晶粒が大きくなっている。具体的には、被覆層を構成する銅−亜鉛合金の平均結晶粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲とされる。これにより、電極線の表面に十分な凸部が形成され、放電性が改善する。このように、本願のワイヤ放電加工用電極線によれば、鋼からなる芯線の表面に銅−亜鉛合金からなる被覆層が形成されたワイヤ放電加工用電極線の放電性を改善することができる。さらに放電性を改善する観点から、被覆層を構成する銅−亜鉛合金の平均結晶粒径は０．２μｍ以上０．６μｍ以下とすることが好ましい。 In contrast, in the wire electric discharge machining electrode wire of the present application, the crystal grains of the copper-zinc alloy forming the coating layer are large. Specifically, the average crystal grain size of the copper-zinc alloy forming the coating layer is set in the range of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less. As a result, sufficient protrusions are formed on the surface of the electrode wire, and the dischargeability is improved. Thus, according to the wire electric discharge machining electrode wire of the present application, it is possible to improve the electric discharge property of the wire electric discharge machining electrode wire in which the coating layer made of the copper-zinc alloy is formed on the surface of the core wire made of steel. .. Further, from the viewpoint of improving dischargeability, the average crystal grain size of the copper-zinc alloy forming the coating layer is preferably 0.2 μm or more and 0.6 μm or less.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層の結晶方位はランダムであってもよい。このようにすることにより、表面に十分な凸部がより確実に形成される。 In the electrode wire for wire electric discharge machining, the crystal orientation of the coating layer may be random. By doing so, a sufficient convex portion is formed on the surface more reliably.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、高周波応答性インピーダンスは、１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの範囲において８Ω以上２５Ω以下であってもよい。このようにすることにより、より良好なワイヤ放電加工を実現することができる。 In the wire electric discharge machining electrode wire, the high frequency responsive impedance may be 8Ω or more and 25Ω or less in the range of 1 MHz to 50 MHz. By doing so, better wire electric discharge machining can be realized.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、芯線の表面には、鋼の結晶粒界に沿って延びる凹部が形成されていてもよい。被覆層は、当該凹部に侵入していてもよい。このようにすることにより、アンカー効果によって被覆層が芯線から剥離することが抑制される。 In the above wire electric discharge machining electrode wire, a recess may be formed on the surface of the core wire, the recess extending along the grain boundary of the steel. The coating layer may penetrate into the recess. By doing so, the coating layer is prevented from peeling from the core wire due to the anchor effect.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、凹部の深さは、０．５μｍ以上２μｍ以下であってもよい。凹部の深さを０．５μｍ以上とすることにより、十分なアンカー効果が得られる。凹部の深さを２μｍ以下とすることにより、凹部の形成が芯線の強度に与える影響を抑制することができる。 In the wire electrode for wire electric discharge machining, the depth of the recess may be 0.5 μm or more and 2 μm or less. By setting the depth of the recesses to 0.5 μm or more, a sufficient anchor effect can be obtained. By setting the depth of the recesses to 2 μm or less, the influence of the formation of the recesses on the strength of the core wire can be suppressed.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、芯線の表面を含む領域には、炭素の含有量が１質量％以下であって芯線の内部に比べて炭素含有量が低い層が形成されていてもよい。このようにすることにより、芯線の表面に鋼の結晶粒界に沿って延びる凹部を形成することが容易となる。 In the electrode wire for wire electric discharge machining, a layer having a carbon content of 1% by mass or less and having a lower carbon content than the inside of the core wire may be formed in a region including the surface of the core wire. By doing so, it becomes easy to form a recess extending along the grain boundary of the steel on the surface of the core wire.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、長手方向に垂直な断面における芯線の真円度は０．５μｍ以上６μｍ以下であってもよい。このようにすることにより、適切な深さの凹部を芯線の表面に形成することが容易となる。 In the wire electrode for wire electric discharge machining, the roundness of the core wire in a cross section perpendicular to the longitudinal direction may be 0.5 μm or more and 6 μm or less. By doing so, it becomes easy to form a recess having an appropriate depth on the surface of the core wire.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層は、４５質量％以上９５質量％以下の亜鉛を含んでいてもよい。このような成分組成を有する銅−亜鉛合金は、被覆層を構成する材料として好適である。 In the electrode wire for wire electric discharge machining, the coating layer may contain 45% by mass or more and 95% by mass or less of zinc. The copper-zinc alloy having such a component composition is suitable as a material forming the coating layer.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層はγ相を含んでいてもよい。γ相を含む銅−亜鉛合金は、被覆層を構成する材料として好適である。 In the electrode wire for wire electric discharge machining, the coating layer may include a γ phase. A copper-zinc alloy containing a γ phase is suitable as a material forming the coating layer.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、引張強さが２０００ＭＰａ以上３２００ＭＰａ以下であってもよい。このような範囲の引張強さを有することにより、ワイヤ放電加工において断線することが抑制される。 The above-mentioned electrode wire for wire electric discharge machining may have a tensile strength of 2000 MPa or more and 3200 MPa or less. By having the tensile strength in such a range, breakage in wire electric discharge machining is suppressed.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層の硬度は３００ＨＶ以上４００ＨＶ以下であってもよい。このようにすることにより、被覆層に十分な強度を付与することができる。 In the electrode wire for wire electric discharge machining, the hardness of the coating layer may be 300 HV or more and 400 HV or less. By doing so, sufficient strength can be imparted to the coating layer.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層の厚みは１μｍ以上８μｍ以下であってもよい。被覆層の厚みは１μｍ未満の場合、ワイヤ放電加工用電極線の導電性および放電性が不十分となるおそれがある。一方、被覆層の厚みが８μｍを超えると、ワイヤ放電加工用電極線の太さが過大となり精密な加工が阻害される。また、ワイヤ放電加工用電極線の太さを大きくすることなく被覆層の厚みを大きくすると、芯線が細くなり、引張強さが不十分となるおそれがある。被覆層の厚みを１μｍ以上８μｍ以下とすることにより、このような問題を回避することができる。 In the wire electrode for wire electric discharge machining, the thickness of the coating layer may be 1 μm or more and 8 μm or less. When the thickness of the coating layer is less than 1 μm, the electrical conductivity and dischargeability of the wire electric discharge machining electrode wire may be insufficient. On the other hand, when the thickness of the coating layer exceeds 8 μm, the thickness of the electrode wire for wire electric discharge machining becomes excessively large, which hinders precise machining. Further, if the thickness of the coating layer is increased without increasing the thickness of the electrode wire for wire electric discharge machining, the core wire may be thin and the tensile strength may be insufficient. By setting the thickness of the coating layer to be 1 μm or more and 8 μm or less, such a problem can be avoided.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、芯線は０．６質量％以上１．１質量％以下の炭素を含んでいていてもよい。炭素の含有量を０．６質量％以上とすることにより、ワイヤ放電加工用電極線に十分な強度を付与することが容易となる。炭素の含有量を１．１質量％以下とすることにより、ワイヤ放電加工用電極線の製造段階における加工が容易となる。 In the electrode wire for wire electric discharge machining, the core wire may include carbon in an amount of 0.6% by mass or more and 1.1% by mass or less. By setting the carbon content to be 0.6% by mass or more, it becomes easy to impart sufficient strength to the electrode wire for wire electric discharge machining. By setting the carbon content to be 1.1% by mass or less, the working of the electrode wire for wire electric discharge machining in the manufacturing stage becomes easy.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、線径は２０μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。線径を２０μｍ以上とすることにより、十分な強度を確保することが容易となる。線径を２００μｍ以下とすることにより、精密な加工が容易となる。 In the above wire electrode for wire electric discharge machining, the wire diameter may be 20 μm or more and 200 μm or less. By setting the wire diameter to 20 μm or more, it becomes easy to secure sufficient strength. By setting the wire diameter to 200 μm or less, precise processing becomes easy.
上記ワイヤ放電加工用電極線の長手方向に垂直な断面において、被覆層の面積率は１５％以上４５％以下であってもよい。このようにすることにより、十分な引張強さを確保しつつ所望の導電性および放電性を得ることが容易となる。 The area ratio of the coating layer may be 15% or more and 45% or less in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire electric discharge machining electrode wire. By doing so, it becomes easy to obtain desired conductivity and dischargeability while ensuring sufficient tensile strength.
上記ワイヤ放電加工用電極線において、導電度が１０％ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）以上２０％ＩＡＣＳ以下であってもよい。このようにすることにより、ワイヤ放電加工用電極線に適切な導電性を付与することができる。 In the wire electrode for wire electric discharge machining, the conductivity may be 10% IACS (International Annealed Copper Standard) or more and 20% IACS or less. By doing so, it is possible to impart appropriate conductivity to the electrode wire for wire electric discharge machining.
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本発明にかかるワイヤ放電加工用電極線の実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
[Details of Embodiment of Present Invention]
Next, an embodiment of a wire electric discharge machining electrode wire according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態におけるワイヤ放電加工用電極線である電極線１は、鋼からなる芯線１０と、芯線１０の表面１１を被覆し、銅−亜鉛合金からなる被覆層２０とを備える。芯線１０を構成する鋼は、たとえば０．６質量％以上１．１質量％以下の炭素を含む。芯線１０を構成する鋼としては、たとえばＪＩＳ規格Ｇ３５０２に規定されるピアノ線材を採用することができる。被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金は、たとえば４５質量％以上９５質量％以下の亜鉛を含む。被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金は、γ相を含んでいてもよい。被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金は、添加元素として銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、カドミウム（Ｃｄ）および水銀（Ｈｇ）からなる群から選択される１種以上の元素を含んでいてもよい。このような添加元素が含まれることにより、加工速度を上昇させることができる。被覆層２０の厚みは、たとえば１μｍ以上８μｍ以下である。
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 1, an electrode wire 1 which is an electrode wire for wire electric discharge machining according to the present embodiment covers a core wire 10 made of steel and a surface 11 of the core wire 10 and a coating layer 20 made of a copper-zinc alloy. With. The steel forming the core wire 10 contains, for example, 0.6 mass% or more and 1.1 mass% or less of carbon. As the steel forming the core wire 10, for example, a piano wire rod defined in JIS G3502 can be adopted. The copper-zinc alloy forming the coating layer 20 contains, for example, 45% by mass or more and 95% by mass or less of zinc. The copper-zinc alloy forming the coating layer 20 may include a γ phase. The copper-zinc alloy forming the coating layer 20 is one or more selected from the group consisting of silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), cadmium (Cd), and mercury (Hg) as additional elements. It may contain an element. By including such an additional element, the processing speed can be increased. The coating layer 20 has a thickness of, for example, 1 μm or more and 8 μm or less.
図２は、図１の被覆層２０の表面２１付近を拡大して示す図である。図２を参照して、被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金は多結晶体であって、内部に結晶粒界２２が形成されている。結晶粒界２２に取り囲まれる各領域が結晶粒である。そして、被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。 FIG. 2 is an enlarged view showing the vicinity of the surface 21 of the coating layer 20 of FIG. Referring to FIG. 2, the copper-zinc alloy forming coating layer 20 is a polycrystal, and crystal grain boundaries 22 are formed inside. Each region surrounded by the crystal grain boundaries 22 is a crystal grain. The average crystal grain size of the copper-zinc alloy forming the coating layer 20 is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
電極線１においては、被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金の結晶粒が、平均結晶粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲にまで大きくなっている。これにより、電極線１の表面２１に十分な凸部が形成され、放電性が改善している。このように、電極線１は、放電性が改善された電極線となっている。 In the electrode wire 1, the crystal grains of the copper-zinc alloy forming the coating layer 20 are enlarged to an average crystal grain size of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less. As a result, sufficient protrusions are formed on the surface 21 of the electrode wire 1, and the dischargeability is improved. Thus, the electrode wire 1 is an electrode wire with improved dischargeability.
被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金の結晶粒の結晶方位はランダムであることが好ましい。これにより、被覆層２０の表面２１にランダムな凹凸が形成される。その結果、表面２１に十分な凸部がより確実に形成される。 The crystal orientation of the crystal grains of the copper-zinc alloy forming the coating layer 20 is preferably random. As a result, random irregularities are formed on the surface 21 of the coating layer 20. As a result, sufficient protrusions are formed on the surface 21 more reliably.
電極線１の高周波応答性インピーダンスは、１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの範囲において８Ω以上２５Ω以下であることが好ましい。これにより、より良好なワイヤ放電加工を実現することができる。 The high frequency responsive impedance of the electrode wire 1 is preferably 8Ω or more and 25Ω or less in the range of 1 MHz to 50 MHz. Thereby, a better wire electric discharge machining can be realized.
電極線１の引張強さは、２０００ＭＰａ以上３２００ＭＰａ以下とすることが好ましい。これにより、ワイヤ放電加工において断線することが抑制される。電極線１の引張強さは、２３００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。 The tensile strength of the electrode wire 1 is preferably 2000 MPa or more and 3200 MPa or less. This suppresses disconnection in wire electric discharge machining. The tensile strength of the electrode wire 1 is more preferably 2300 MPa or more and 3000 MPa or less.
電極線１において、被覆層２０の硬度は３００ＨＶ以上４００ＨＶ以下とすることが好ましい。これにより、被覆層２０に十分な強度を付与することができる。 In the electrode wire 1, the hardness of the coating layer 20 is preferably 300 HV or more and 400 HV or less. Thereby, sufficient strength can be given to the coating layer 20.
電極線１の線径は２０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。線径を２０μｍ以上とすることにより、十分な強度を確保することが容易となる。線径を２００μｍ以下とすることにより、精密な加工が容易となる。 The wire diameter of the electrode wire 1 is preferably 20 μm or more and 200 μm or less. By setting the wire diameter to 20 μm or more, it becomes easy to secure sufficient strength. By setting the wire diameter to 200 μm or less, precise processing becomes easy.
電極線１の長手方向に垂直な断面において、被覆層２０の面積率は１５％以上４５％以下とすることが好ましい。これにより、十分な引張強さを確保しつつ所望の導電性および放電性を得ることが容易となる。 In the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrode wire 1, the area ratio of the coating layer 20 is preferably 15% or more and 45% or less. As a result, it becomes easy to obtain desired conductivity and dischargeability while ensuring sufficient tensile strength.
電極線１おいて、導電度は１０％ＩＡＣＳ以上２０％ＩＡＣＳ以下であることが好ましい。これにより、電極線１に適切な導電性を付与することができる。 The conductivity of the electrode wire 1 is preferably 10% IACS or more and 20% IACS or less. This makes it possible to impart appropriate conductivity to the electrode wire 1.
次に、本実施の形態の電極線１の製造方法の一例について説明する。図３を参照して、本実施の形態における電極線１の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として原料鋼線準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえばＪＩＳ規格Ｇ３５０２に規定されるピアノ線材からなる鋼線が準備される。具体的には、図４を参照して、所望の電極線１の線径を考慮して適切な線径を有する原料鋼線５０が準備される。原料鋼線５０の長手方向に垂直な断面は円形である。原料鋼線５０は、たとえば圧延工程および伸線工程を含むプロセスにより準備される。 Next, an example of a method of manufacturing the electrode wire 1 of the present embodiment will be described. Referring to FIG. 3, in the method for manufacturing electrode wire 1 according to the present embodiment, first, a raw steel wire preparation step is performed as step (S10). In this step (S10), for example, a steel wire made of a piano wire defined in JIS G3502 is prepared. Specifically, referring to FIG. 4, raw material steel wire 50 having an appropriate wire diameter in consideration of the desired wire diameter of electrode wire 1 is prepared. The cross section of the raw material steel wire 50 perpendicular to the longitudinal direction is circular. Raw material steel wire 50 is prepared by a process including, for example, a rolling process and a wire drawing process.
次に、工程（Ｓ２０）としてパテンティング工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において準備された原料鋼線５０に対してパテンティングが実施される。具体的には、原料鋼線５０がオーステナイト化温度（Ａ１点）以上の温度域に加熱された後、Ｍｓ点よりも高い温度域まで急冷され、当該温度域で保持される熱処理が実施される。これにより、原料鋼線５０の鋼組織がラメラ間隔の小さい微細パーライト組織となる。 Next, a patenting process is implemented as a process (S20). In this step (S20), patenting is performed on the raw steel wire 50 prepared in the step (S10). Specifically, after the raw material steel wire 50 is heated to a temperature range equal to or higher than the austenitizing temperature (A 1 point), it is rapidly cooled to a temperature range higher than the M s point, and a heat treatment is performed in which the temperature is maintained. To be done. As a result, the steel structure of the raw material steel wire 50 becomes a fine pearlite structure with a small lamella spacing.
次に、工程（Ｓ３０）としてＣｕ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）が実施された原料鋼線５０の表面に銅層（Ｃｕ層）が形成される。具体的には、図４および図５を参照して、原料鋼線５０の表面５１を覆うように、銅層５２が形成される。銅層５２は、たとえばめっきにより形成することができる。 Next, a Cu layer forming step is performed as a step (S30). In this step (S30), a copper layer (Cu layer) is formed on the surface of the raw material steel wire 50 subjected to the step (S20). Specifically, referring to FIGS. 4 and 5, copper layer 52 is formed to cover surface 51 of raw steel wire 50. The copper layer 52 can be formed by plating, for example.
次に、工程（Ｓ４０）としてＺｎ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）が実施された原料鋼線５０の表面に亜鉛層（Ｚｎ層）が形成される。具体的には、図５を参照して、原料鋼線５０の表面５１上に形成された銅層５２の表面５３を覆うように、亜鉛層５４が形成される。亜鉛層５４は、たとえばめっきにより形成することができる。 Then, a Zn layer forming step is performed as a step (S40). In this step (S40), a zinc layer (Zn layer) is formed on the surface of the raw material steel wire 50 subjected to the step (S30). Specifically, referring to FIG. 5, zinc layer 54 is formed so as to cover surface 53 of copper layer 52 formed on surface 51 of raw steel wire 50. The zinc layer 54 can be formed by plating, for example.
工程（Ｓ３０）および（Ｓ４０）において形成される銅層５２および亜鉛層５４の厚みは、被覆層２０を構成する所望の銅−亜鉛合金の成分組成を考慮して決定することができる。また、銅層５２および亜鉛層５４の形成順は上記の順に限られず、亜鉛層５４を形成した後に銅層５２を形成してもよい。 The thicknesses of the copper layer 52 and the zinc layer 54 formed in the steps (S30) and (S40) can be determined in consideration of the composition of the desired copper-zinc alloy constituting the coating layer 20. The order of forming the copper layer 52 and the zinc layer 54 is not limited to the above order, and the copper layer 52 may be formed after forming the zinc layer 54.
次に、工程（Ｓ５０）として合金化工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ３０）および（Ｓ４０）において形成された銅層５２および亜鉛層５４に対して合金化処理が実施される。具体的には、銅層５２および亜鉛層５４を有する原料鋼線５０に対して、たとえば２００℃以上５００℃以下の温度域に加熱して１時間以上６時間以下の時間保持する熱処理が実施される。これにより、図５および図６を参照して、銅層５２および亜鉛層５４が合金化され、銅−亜鉛合金からなる被覆層５６が得られる。 Next, an alloying process is implemented as a process (S50). In this step (S50), alloying treatment is performed on the copper layer 52 and the zinc layer 54 formed in the steps (S30) and (S40). Specifically, heat treatment is performed on the raw steel wire 50 having the copper layer 52 and the zinc layer 54, for example, by heating it in a temperature range of 200° C. or higher and 500° C. or lower and holding it for 1 hour or longer and 6 hours or shorter. It As a result, referring to FIGS. 5 and 6, the copper layer 52 and the zinc layer 54 are alloyed, and the coating layer 56 made of a copper-zinc alloy is obtained.
次に、工程（Ｓ６０）として伸線工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、表面５１を覆うように被覆層５６が形成された原料鋼線５０が伸線加工（引抜き加工）される。これにより、芯線１０と、芯線１０の表面１１を被覆する被覆層２０とを備える電極線１が得られる。原料鋼線５０および被覆層５６は、それぞれ電極線１の芯線１０および被覆層２０に対応する。 Next, a wire drawing process is performed as a process (S60). In this step (S60), the raw steel wire 50 having the coating layer 56 formed so as to cover the surface 51 is subjected to wire drawing (drawing). Thereby, the electrode wire 1 including the core wire 10 and the coating layer 20 that covers the surface 11 of the core wire 10 is obtained. The raw steel wire 50 and the coating layer 56 correspond to the core wire 10 and the coating layer 20 of the electrode wire 1, respectively.
次に、工程（Ｓ７０）として結晶粒成長工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ６０）において得られた電極線１の被覆層２０の結晶粒を粗大化させる処理が実施される。図７は、工程（Ｓ６０）が完了した時点における被覆層２０の表面２１付近を拡大して示す図である。図７を参照して、被覆層２０を構成する銅−亜鉛合金は多結晶体であって、内部に結晶粒界２２が形成されている。結晶粒界２２に取り囲まれる各領域が結晶粒である。そして、工程（Ｓ６０）が完了した時点では、被覆層２０は微細な結晶粒からなる銅−亜鉛合金から構成される。 Next, a crystal grain growing step is performed as a step (S70). In this step (S70), a process of coarsening the crystal grains of the coating layer 20 of the electrode wire 1 obtained in the step (S60) is performed. FIG. 7 is an enlarged view showing the vicinity of the surface 21 of the coating layer 20 at the time when the step (S60) is completed. Referring to FIG. 7, the copper-zinc alloy forming coating layer 20 is a polycrystal and has crystal grain boundaries 22 formed therein. Each region surrounded by the crystal grain boundaries 22 is a crystal grain. Then, when the step (S60) is completed, the coating layer 20 is composed of a copper-zinc alloy composed of fine crystal grains.
工程（Ｓ７０）においては、このような微細な結晶粒を有する被覆層２０に対して、たとえば２００℃以上３００℃以下の温度域に加熱されて３０分間以上１２０分間以下の時間保持される熱処理が実施される。これにより、結晶粒が成長して粗大化し、図２に示すように平均結晶粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下となる。このようにして、本実施の形態の電極線１が得られる。 In the step (S70), the coating layer 20 having such fine crystal grains is subjected to a heat treatment of being heated in a temperature range of, for example, 200° C. or higher and 300° C. or lower and being held for 30 minutes or longer and 120 minutes or shorter. Be implemented. As a result, the crystal grains grow and become coarse, and the average crystal grain size becomes 0.1 μm or more and 1.0 μm or less as shown in FIG. In this way, the electrode wire 1 of the present embodiment is obtained.
（実施の形態２）
次に、他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図１および図２を参照して、実施の形態２におけるワイヤ放電加工用電極線である電極線１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２の電極線１は、芯線１０の表面１１の状態において更なる特徴を有している。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment which is another embodiment will be described. With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the electrode wire 1 which is the electrode wire for wire electric discharge machining in the second embodiment basically has the same structure as in the first embodiment, and has the same effect. Play. However, the electrode wire 1 according to the second embodiment has a further characteristic in the state of the surface 11 of the core wire 10.
図８は、実施の形態２における芯線１０と被覆層２０との界面付近を拡大して示す図である。図８を参照して、芯線１０を構成する鋼は多結晶体であって、内部に結晶粒界１２が形成されている。芯線１０の表面１１には、鋼の結晶粒界１２に沿って延びる凹部１３が形成されている。凹部１３の深さは、たとえば０．５μｍ以上２μｍ以下である。そして、被覆層２０は、凹部１３に侵入している。 FIG. 8 is an enlarged view showing the vicinity of the interface between the core wire 10 and the coating layer 20 in the second embodiment. Referring to FIG. 8, the steel forming core wire 10 is a polycrystalline body, and grain boundaries 12 are formed inside. The surface 11 of the core wire 10 is provided with a recess 13 extending along the grain boundary 12 of steel. The depth of the recess 13 is, for example, 0.5 μm or more and 2 μm or less. Then, the coating layer 20 penetrates into the recess 13.
本実施の形態の電極線１においては、芯線１０の表面１１に、鋼の結晶粒界１２に沿って延びる凹部１３が形成されている。そして、被覆層２０が凹部１３に侵入している。そのため、アンカー効果によって被覆層２０が芯線１０から剥離することが抑制されている。このように、本実施の形態の電極線１は、被覆層２０の剥離が抑制されたワイヤ放電加工用電極線となっている。 In the electrode wire 1 of the present embodiment, the core wire 10 has a surface 11 in which a recess 13 extending along a grain boundary 12 of steel is formed. Then, the coating layer 20 has entered the recess 13. Therefore, peeling of the coating layer 20 from the core wire 10 is suppressed by the anchor effect. In this way, the electrode wire 1 of the present embodiment is a wire electric discharge machining electrode wire in which peeling of the coating layer 20 is suppressed.
電極線１において、芯線１０の表面１１を含む領域には、炭素の含有量が１質量％以下であって芯線１０の内部に比べて炭素含有量が低い層（図８参照；電極線１の長手方向に垂直な断面において、表面１１の外形形状に対する内接円１８よりも表面１１側の領域に対応する層）が形成されていてもよい。これにより、芯線１０の表面１１に鋼の結晶粒界に沿って延びる凹部１３を形成することが容易となる。 In the electrode wire 1, in a region including the surface 11 of the core wire 10, a layer having a carbon content of 1 mass% or less and having a lower carbon content than the inside of the core wire 10 (see FIG. 8; In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, a layer corresponding to a region closer to the surface 11 than the inscribed circle 18 with respect to the outer shape of the surface 11 may be formed. Thereby, it becomes easy to form the concave portion 13 extending along the grain boundary of the steel on the surface 11 of the core wire 10.
電極線１において、長手方向に垂直な断面における芯線１０の真円度は０．５μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。これにより、適切な深さの凹部１３を芯線１０の表面１１に形成することが容易となる。ここで、図８を参照して、真円度とは、電極線１の長手方向に垂直な断面における表面１１の外形形状に対する外接円１９と内接円１８との直径の差を意味する。 In the electrode wire 1, the roundness of the core wire 10 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction is preferably 0.5 μm or more and 6 μm or less. Thereby, it becomes easy to form the recess 13 having an appropriate depth on the surface 11 of the core wire 10. Here, referring to FIG. 8, the circularity means the difference in diameter between the circumscribed circle 19 and the inscribed circle 18 with respect to the outer shape of the surface 11 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrode wire 1.
次に、実施の形態２における電極線１の製造方法について説明する。実施の形態２における電極線１は、基本的には実施の形態１の場合と同様に製造することができる。しかし、実施の形態２における製造方法は、伸線の表面に鋼の結晶粒界に沿って延びる凹部が形成され、当該凹部に被覆層が侵入するように電極線１が製造されるという更なる特徴を有している。 Next, a method of manufacturing the electrode wire 1 according to the second embodiment will be described. The electrode wire 1 in the second embodiment can be basically manufactured in the same manner as in the first embodiment. However, in the manufacturing method according to the second embodiment, a concave portion extending along the grain boundary of steel is formed on the surface of the wire drawing, and the electrode wire 1 is manufactured so that the coating layer enters the concave portion. It has features.
具体的には、図３を参照して、工程（Ｓ１０）が実施の形態１の場合と同様に実施された後、工程（Ｓ２０）としてパテンティング工程が実施される。ここで、実施の形態１の工程（Ｓ２０）において実施されるパテンティング処理においては、原料鋼線５０をＡ１点以上の温度域に加熱する処理は、脱炭の発生を抑制する観点から酸素分圧を極力低減した不活性ガス雰囲気中において実施される。しかし、実施の形態２のパテンティング処理においては、意図的に酸素分圧を上昇させた雰囲気中において原料鋼線５０をＡ１点以上の温度域に加熱する処理が実施される。図９は、パテンティング処理終了後における原料鋼線５０の表面５１付近を拡大して示す概略断面図である。図９を参照して、意図的に酸素分圧を上昇させた雰囲気中において原料鋼線５０をＡ１点以上の温度域に加熱する処理が実施されることにより、原料鋼線５０の表面５１において脱炭が発生する。本実施の形態において、結晶粒全体が脱炭状態となるフェライト脱炭は生じておらず、結晶粒界５７に沿って脱炭が発生する部分脱炭が生じている。その結果、表面５１から結晶粒界５７に沿って延びる脱炭領域５８が形成される。 Specifically, referring to FIG. 3, after step (S10) is performed in the same manner as in the first embodiment, a patenting step is performed as step (S20). Here, in the patenting process performed in the step (S20) of the first embodiment, the process of heating the raw material steel wire 50 to a temperature range of A 1 point or higher is oxygen from the viewpoint of suppressing the occurrence of decarburization. It is carried out in an inert gas atmosphere whose partial pressure is reduced as much as possible. However, in the patenting process of the second embodiment, a process of heating the raw material steel wire 50 to a temperature range of A 1 point or higher in an atmosphere in which the oxygen partial pressure is intentionally increased is performed. FIG. 9 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the vicinity of the surface 51 of the raw material steel wire 50 after completion of the patenting process. Referring to FIG. 9, the surface 51 of the raw material steel wire 50 is subjected to the treatment of heating the raw material steel wire 50 to a temperature range of A 1 point or higher in the atmosphere in which the oxygen partial pressure is intentionally increased. Decarburization occurs in. In the present embodiment, ferrite decarburization in which all the crystal grains are in the decarburized state has not occurred, but partial decarburization in which decarburization occurs along the crystal grain boundaries 57 has occurred. As a result, a decarburized region 58 extending from the surface 51 along the crystal grain boundary 57 is formed.
次に、工程（Ｓ３０）〜（Ｓ６０）が実施の形態１の場合と同様に実施される。ここで、本実施の形態においては、図９に示すように、原料鋼線５０の表面５１に、工程（Ｓ２０）において結晶粒界５７に沿って延びる脱炭領域５８が形成されている。脱炭領域５８は、炭素の含有量が少なく、強度が低い領域である。そのため、図９および図８を参照して、工程（Ｓ６０）における伸線加工により、脱炭領域５８は容易に変形し、凹部１３が形成される。そして、凹部１３には、被覆層２０が侵入する。その結果、アンカー効果によって工程（Ｓ６０）において被覆層２０が芯線１０から剥離することを抑制することができる。その後、工程（Ｓ７０）が実施の形態１の場合と同様に実施されることにより、本実施の形態の電極線１が得られる。 Next, steps (S30) to (S60) are performed in the same manner as in the first embodiment. Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, decarburized region 58 extending along crystal grain boundary 57 in step (S20) is formed on surface 51 of raw material steel wire 50. The decarburized region 58 is a region having a low carbon content and low strength. Therefore, referring to FIGS. 9 and 8, decarburization region 58 is easily deformed by the wire drawing process in the step (S60), and recess 13 is formed. Then, the coating layer 20 enters the recess 13. As a result, it is possible to prevent the coating layer 20 from peeling from the core wire 10 in the step (S60) due to the anchor effect. Then, the step (S70) is performed in the same manner as in the case of the first embodiment, whereby the electrode wire 1 of the present embodiment is obtained.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed this time are exemplifications in all respects and are not restrictive in any way. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, not by the above description, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
本願のワイヤ放電加工用電極線は、鋼からなる芯線と、芯線の表面を被覆し、銅−亜鉛合金からなる被覆層とを備えるワイヤ放電加工用電極線に、特に有利に適用され得る。 The wire electric discharge machining electrode wire of the present application can be particularly advantageously applied to a wire electric discharge machining electrode wire including a core wire made of steel and a coating layer covering the surface of the core wire and made of a copper-zinc alloy.
１ 電極線
１０ 芯線
１１ 表面
１２ 結晶粒界
１３ 凹部
１８ 内接円
１９ 外接円
２０ 被覆層
２１ 表面
２２ 結晶粒界
５０ 原料鋼線
５１ 表面
５２ 銅層
５３ 表面
５４ 亜鉛層
５６ 被覆層
５７ 結晶粒界
５８ 脱炭領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode wire 10 Core wire 11 Surface 12 Crystal grain boundary 13 Recess 18 Inscribed circle 19 Outer circle 20 Cover layer 21 Surface 22 Crystal grain boundary 50 Raw material steel wire 51 Surface 52 Copper layer 53 Surface 54 Zinc layer 56 Coating layer 57 Crystal grain boundary 58 Decarburization area
Claims (14)
前記芯線の表面を被覆し、銅−亜鉛合金からなる被覆層と、を備え、
前記被覆層の平均結晶粒径は０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、
前記被覆層の結晶方位はランダムであり、
前記芯線の表面には、鋼の結晶粒界に沿って延びる凹部が形成されており、
前記被覆層は、前記凹部に侵入しており、
前記凹部の深さは０．５μｍ以上である、ワイヤ放電加工用電極線。 A core wire made of steel,
Covering the surface of the core wire, and a coating layer made of copper-zinc alloy,
The average crystal grain size of the coating layer is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less,
Crystal orientation of the coating layer is Ri random der,
On the surface of the core wire, a recess extending along the grain boundary of the steel is formed,
The coating layer has entered the recess,
The depth of the recess Ru der than 0.5 [mu] m, the wire electrical discharge machining electrode wire.
The electrode wire for wire electric discharge machining according to any one of claims 1 to 13 , which has a conductivity of 10% IACS or more and 20% IACS or less.
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