JPH0249849B2

JPH0249849B2 -

Info

Publication number: JPH0249849B2
Application number: JP60113685A
Authority: JP
Inventors: Haruo Tominaga; Teruyuki Takayama; Yoshio Ogura; Tetsuo Yamaguchi
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1985-05-27
Publication date: 1990-10-31
Also published as: JPS61270028A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、放電による溶融作用により、被加工
物（加工対象物）を加工するワイヤ放電加工に用
いられるワイヤ放電加工用電極線に関するもので
ある。〔従来の技術〕第６図は、一般的なワイヤ放電加工法の概略を
説明するものである。この加工法は、被加工物１
に予め開けたスタート穴２に電極線３を挿通し、
この電極線３を挿通方向（第６図では矢印の方
向）に走行させながら、電極線３とスタート穴２
の内壁面との間で放電させ、かつ、被加工物１を
挿通方向と直行する方向に移動させることによ
り、移動軌跡に沿つて被加工物１を溶融させて所
定の形状に加工する方法である。この図におい
て、電極線３は例えば供給リール４から連続的に
送り出され、被加工物１の両側のコロ５を通つて
巻き取りリール６に巻き取られるとともに、この
巻き取りリール６とコロ５との間に配されるテン
シヨンローラ７によつて張力を調整されるように
なつている。また、図示しないが、放電加工部分
には加工液が供されて、電極線３の冷却および加
工屑の除去等を行なうようになつている。従来、このようなワイヤ放電加工に使用される
電極線３としては、直径0.05mm（ミリメートル）
〜0.3mm程度の銅線、黄銅線（Cu65％、Zn35％合
金）、亜鉛めつき黄銅線あるいは特殊用途として
タングステン線、モリブデン線等が用いられてい
る。〔発明が解決しようとする問題点〕ところで、これらの電極線３は、放電加工中、
約300℃の高温に熱せられ、電極素材自体に大き
な熱的負担が加わる一方、安定放電を維持して加
工精度、加工速度を上げるために行われるテンシ
ヨンローラ７の張力調整時の張力も加わることか
ら高温強度（高温時における引張強度）が高いこ
とが要求されている。しかしながら、銅線は電極
線としての細線への伸線加工性は良いものの、引
張強度が小さく、使用中に断線して放電加工作業
の効率を著しく低下させるおそれがある。また、
黄銅線は、室温での引張強度が断線の２倍程度の
強さであるが、300℃前後の高温強度は銅よりわ
ずかに高い程度であり、加工速度を上げようとす
ると、やはり断線する傾向がある。また、亜鉛め
つき黄銅線は、表面亜鉛層の存在によつて放電安
定性は増加されるものの、亜鉛メツキ皮膜が存在
する分だけ高温強度が低下し加工速度を上げよう
とすると、やはり断線する傾向がある。さらにタ
ングステン線、モリブデン線は高温強度は高い
が、伸線加工性が悪く、かつ、消耗品として使用
される電極線としては効果である等の問題点があ
つた。〔問題点を解決するための手段〕本発明のワイヤ放電加工用電極線は、従来の電
極線における前述の問題点を解決するためになさ
れたもので、10〜70％の被覆率で銅を被覆した銅
被覆鋼線の外周面に0.1μｍ（ミクロンメートル）
以上、15μｍ以下の厚さの銅−亜鉛合金層を設
け、この銅−亜鉛合金層の平均亜鉛濃度が10重量
％以上50重量％未満であると共にこの銅−亜鉛合
金層に銅地から表層に向かつて亜鉛濃度が高くな
るように濃度勾配がつけられたものである。前記ワイヤ放電加工用電極線において、銅被覆
鋼線の銅の被覆率が10％未満であると、導電率が
低くなるため、放電性能が低下して加工速度が上
がらず、70％より大きいと、高温強度が低くなる
ため、張力を上げた場合に断線しやすくなる。ま
た、銅−亜鉛合金層が存在しないと、銅地が露出
しているため放電性能、すなわち、加工速度が著
しく低下する。さらに、その銅−亜鉛合金層の平均亜鉛濃度が
10重量％以上50重量％未満であると共にこの銅−
亜鉛合金層に銅地から表層に向かつて亜鉛濃度が
高くなるように濃度勾配がつけられていない場
合、十分な加工速度が得られない。さらに、銅−亜鉛合金層の厚さが0.1μｍ未満で
あると、十分な放電性能が得られず、加工速度の
増大効果が得られないか、もしくは被加工物（主
として鉄鋼材料の場合）の鉄分と、電極線の銅分
とが溶融反応を起こして加工面に付着する傾向が
大となり、加工精度が悪くなる。銅−亜鉛合金層
の厚さが15μｍより厚いと強度低下が生じて断線
しやすくなり、また熱処理時間が長くなつたり設
備費が高くつくなど経済的に不利になる。〔実施例〕以下、本発明の実施例を説明すると、第１図に
示すように、このワイヤ放電加工用電極線は、銅
被覆線１１が芯材とされ、その外周面に0.1μｍ〜
15μｍの範囲のほぼ一定の厚さで銅−亜鉛合金層
１２が設けられ、全体の直径が約0.2mmに形成さ
れたものである。前記銅被覆鋼線１１は、いわゆる銅線あるいは
鉄線合金鋼線等の鋼線に10〜70％の被覆率で銅を
被覆してなるものである。ただし、被覆率とは、
全体の断面積に対する銅部分の断面積の割合を意
味している。このようなワイヤ放電加工用電極線は、次のよ
うな方法で製造される。例えば0.49mmの直径を有
する銅被覆鋼線を塩化亜鉛浴（１中に塩化亜鉛
42ｇ（グラム）、塩化アンモニウム210ｇを含有す
る水溶液）中に浸漬し、電気亜鉛めつき処理を施
すことにより銅被覆鋼線の外周面に所定厚さの亜
鉛層を形成する。次いで、これら銅被覆鋼線およ
び亜鉛層を無酸化炉中の不活性ガス（たとえば窒
素ガス）雰囲気で300℃、１時間加熱し、銅被覆
鋼線と亜鉛層との間に銅−亜鉛合金層を生成させ
亜鉛層を完全に銅−亜鉛合金層に変化させる。し
かる後にこれらを伸線加工して全体の直径が0.2
mmになるように仕上げるものである。なお、電気
亜鉛めつき処理の次に伸線加工を行ない、その後
に加熱を行なう順序で製造してもよい。このようにして形成されたワイヤ放電加工用電
極線は銅被覆鋼線１１を芯材としているため、優
れた高温強度および導電率を備え、また、平均亜
鉛濃度が10重量％以上50重量％未満であると共に
この銅−亜鉛合金層に銅地から表層に向かつて亜
鉛濃度が高くなるように濃度勾配がつけられてい
る銅−亜鉛合金層１２の存在により優れた放電性
能を発揮する。さらに、銅−亜鉛合金層１２によ
つて放電時における被加工物への銅の付着が防止
される。また、電気亜鉛めつきによつて均一な厚
さに設けた亜鉛層を熱処理によつて完全に銅−亜
鉛合金層に変化させるので、ほぼ均一な厚さの銅
−亜鉛合金層１２を得ることができる。次いで、実施例を示して、前述したようにして
製造したワイヤ放電加工用電極線の作用効果をよ
り明確にする。本実施例では、銅被覆鋼線１１の銅の被覆率、
および平均亜鉛濃度が10重量％以上50重量％未満
であると共にこの銅−亜鉛合金層に銅地から表層
に向かつて亜鉛濃度が高くなるように濃度勾配が
つけられている銅−亜鉛合金層１２の厚さを種々
の値に設定した直径0.2mmのワイヤ電極と同じく
直径0.2mmの通常の銅線、黄銅線（Cu65％、Zn35
％）、亜鉛めつき黄銅線および濃度勾配のついて
いない銅−亜鉛合金層の銅被覆鋼線について加工
中における加工速度、加工精度、断線頻度（高温
強度、放電安定性）および経済性を評価する比較
試験を行なつた。この比較試験の結果を第１表に示す。ただし、
放電加工としては、厚さ20mmの被加工物（SKD
−11）から30mm角の板材を切り取る加工を行なつ
た。このときの加工条件は次のとうりである。印加電圧：110V パルス時間：ON→5μs OFF→5μs ピーク電流：10A コンデンサ容量：0.8μF 加工液：純水電極線張力：750ｇｆまた、加工速度は、銅線の加工速度（0.8mm／
分）を基準として、これを１としたときの比率で
表わした。加工精度は、切り取つた板材の寸法誤
差の範囲の広さ（最大値と最小値の差）を狭い順
に、Ａ（0.01mm未満）、Ｂ（0.01〜0.03mm）、Ｃ（0.03
mmより大）で表わした。断線頻度は、断線回数の
少ない順にＡ（断線なく安定）、Ｂ(1)（加工速度を
上げると断線あり、）Ｂ(2)（張力を750ｇｆより大
きくすると断線あり）、Ｂ(3)（放電初期−ワイヤ
電極が被加工物との間で放電を開始する時に断線
することがある。）Ｃ（断線頻発）で表わした。さ
らに、経済性は黄銅線の製造コストを基準として
それより安価にできる場合を〇、効果になる場合
を×で表わした。第１表から明らかなように、ワイヤ電極線のう
ち、銅被覆率が10〜70％、かつ銅−亜鉛合金層
（平均亜鉛濃度が10重量％以上50重量％未満であ
ると共に銅地から表層に向かつて亜鉛濃度が高く
なるように濃度勾配がつけられている）の厚さが
0.1μｍ〜15μｍという本発明の条件を満たすもの
は、銅線、黄銅線、亜鉛めつき黄銅線および濃度
勾配をもたない亜鉛−銅合金層で被覆された銅被
覆鋼線を含む他の電極線に比べて、加工速度、加
工精度、耐断線性、および経済性ともに優れてい
ることがわかる。

【表】

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次のよう
な優れた効果を得ることができる。 10〜70％の被覆率で銅を被覆した銅被覆鋼線
を芯材としたので、高い導電率を維持しなが
ら、かつ高温強度を高めることができる。すな
わち、高電流が流れても、ジユール熱によるワ
イヤ電極線の昇温が少ないので、さらに加工速
度を早めるために、高電流を流してワイヤ電極
線が昇温しても、高温強度が高いので断線を防
止し、放電加工作業の効率を高めることができ
る。導電率の良好な銅被覆鋼線の外周面に0.1μｍ
〜15μｍの厚さにわたつて、平均亜鉛濃度が10
重量％以上50重量％未満であると共に銅地から
表層に向かつて亜鉛濃度が高くなるように濃度
勾配がつけられた銅−亜鉛合金層を設けたの
で、放電性能が向上し、かつ、銅地の表面露出
による被加工物への銅の付着が防止されて、加
工速度の低下を防止することができる。素材的に伸線加工性が良好で、かつ、安価に
製造することができる。つまり本発明のワイヤ
電極線は、鋼、銅、および平均亜鉛濃度が10重
量％以上50重量％未満であると共に銅地から表
層に向かつて亜鉛濃度が高くなるように濃度勾
配がつけられた銅−亜鉛合金層の特性が極めて
良好に利用、調整され、これらの相乗作用によ
つて前記の効果をも得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のワイヤ電極線の一実施例の
構成を示す横断面図、第２図ａは、本発明の条件
を説明する際の一例として示したワイヤ電極線の
縦断面を示す一部を省略した図、第２図ｂは同ワ
イヤ電極線の銅、亜鉛の濃度分布を示す図、第３
図ａは、本発明の条件を説明する際の一例として
示したワイヤ電極線の縦断面を示す一部を省略し
た図、第３図ｂは、同ワイヤ電極線の銅、亜鉛濃
度分布を示す図、第４図ａは、本発明の条件を説
明する際の一例として示したワイヤ電極線の縦断
面を示す一部を省略した図、第４図ｂは、同ワイ
ヤ電極線の銅、亜鉛濃度分布を示す図、第５図は
銅−亜鉛合金層1μｍの50重量％銅被覆鋼線の最
外層に形成されている銅−亜鉛合金層の平均亜鉛
濃度を種々の値に設定した際の対黄銅線加工速度
比を示す図、第６図は、一般的なワイヤ放電加工
法の概略を説明する概略斜視図である。１１……銅被覆鋼線、１２……銅−亜鉛合金
層。

Claims

【特許請求の範囲】

１鋼線に10〜70％の被覆率で銅を被覆してなる
銅被覆鋼線が芯材とされ、この銅被覆鋼線には
0.1μｍ〜15μｍの厚さの銅−亜鉛合金層が設けら
れ、この銅−亜鉛合金層の平均亜鉛濃度が10重量
％以上50重量％未満であると共にこの銅−亜鉛合
金層に銅地から表層に向かつて亜鉛濃度が高くな
るように濃度勾配がつけられていることを特徴と
するワイヤ放電加工用電極線。