JPS597526A - ワイヤカツト放電加工用電極材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤカット放電加工装置の線電極材料として
好適な金属材料に関する。

ワイヤカット放電加工装置は、ワイヤ電極と被加工体と
の間で放電現象を起させ、上記放電により生ずる熱およ
び衝撃で被加工体を切断加工するもので、複雑な形状を
有するプレス金型のような工作物の加工に適している。

一般にワイヤカット放電加工においては、工作物の表面
の仕上げ状態および寸法精度が良好なこと、加工所要時
間が短いこと等が要求されているが、これら等を満足さ
せるためには、ワイヤ電極と被加工体との間で起る放電
による加工効率を向上させる必要がある。一方、放電加
工装置の電源形式と被加工体の材質、表面の仕上り状態
、寸法精度等が指定されると、放電加工時間等は使用す
（２） るワイヤ電極の材質および線径等によって左右されるこ
とになる。

而して、ワイヤ電極材料としては線引加工が容易である
こと、導電性が良好なこと、電極として使用した時、加
工速度が大で、且つ、好ましくは消耗比が小さいこと、
耐熱性が良好で特に高温時に抗張力が劣゛化せず使用中
に切断し離いこと、また、加工硬化がしにくく、且つ、
２次元加工、３次元加工更には線電極を巻き若しくは曲
げた箇所での加工が可能であること、親水性がよいこと
等々の性質が要求される。

このため、電極材料としては、一般的には純銅、若しく
は黄銅等の銅合金が用いられており、また、亜酸化鋼を
添加した銅合金も提案されている。

銅電極は導電率の点では良好な値を有するが、消耗比が
６０％前後である上、抗張力等の機械的強度、耐熱性の
点でも不充分であり、また黄銅線は抗張力等の機械的強
度および加工速度の点においては銅線より優れているが
、導電性および消耗比の点においては幾分劣っている。

そして硬銅をいるため、くせが残存しており、ガイド間
において充分大きな張力で張って移動させるようにしな
いと、充分な直線性が出にくく、加工精度とワイヤ断線
の問題が相矛盾していた。

一方、純銅に亜酸化銅Ｃｕ２Ｏを１−５％配合した合金
線は、導電性が純銅と大差なく、消耗比も２０〜３０％
前後であり、加工速度も優れているが、難切断性につい
てはなお問題がある。

他方タングステンやそリブデンまたはその合金を約０．
１籠φ前後、又はそれ以下に線引したワイヤ電極もある
が、高価なため、もっばら特殊用途に使用されていたに
すぎなかった。

また、ワイヤカット放電加工装置は、ワイヤ電極を一般
的には一方のリールから他方のリールへ移動せしめ、加
工液を供給しつつパルス放電を行なわせて放電加工する
ことにより所望の形状を加工するものであるので、この
間のワイヤ電極はブレーキローラとピンチローラ間、キ
ャプスタンとピンチローラ間、案内ローラおよび案内ガ
イド等（Ｏ） 々を通過する度にねじりや曲げが加えられ、これによっ
てワイヤ電極は加工硬化を生じ、このため直線性が損な
われたり、また、逆にワイヤ電極を強く曲げた部分で加
工を行おうとする場合には小さな曲げ半径を得ることが
不可能となり、従って、被加工体のオーバハングした部
分、例えば、押し出しダイのホロ一部分、トリムダイの
切刃部分等の輪郭形状の加工が行えないという問題点が
あった。

而して２、ワイヤカット放電加工用電極材として希土類
元素を含有するものは公知である。

例えば、（１１特開昭５３−４９３９７号公報には、Ｃ
ｕ又はＣｕ＋Ｃｕ２Ｏ合金に重量百分率で０．１〜５％
の希土類元素の１種又は２種以上を含有せしめた電極材
が、また（２）特開昭５６−９０９４３号公報には１〜
４０％Ｚｎと、Ｍｎ、　ＭＨ１希土類元素のいずれか１
種又は２種以上を合計０．１〜３％を含み、残部Ｃｕか
らなるワイヤカット放電加工電極用合金が記載されてい
るが如くである。

そして本発明者の種々の試験研究によれば、Ｃｕ（５） （４） やＣｕ　−Ｚｎ等の各種黄綱等Ｇｏ系合金から成る電極
材に対する希土類元素の添加、含有は、抗張力および離
断性の向上に有効で、且つ放電加工の性能、特に希土類
元素の放電発生等に対する寄与の結果と思われる加工速
度の増大に有効であるが、上述の如き従来公知の添加量
の下限が重量百分率で０゜１％と言う値は、使用済のワ
イヤ電極が再溶解等して何等かの再生、再使用されるに
しても高価な希土類元素の大部分は使い捨てであってワ
イヤ電極を高価としている丈でなく、上述の如き利点、
効果のある希土類元素入りワイヤ電極の安価で、大量の
供給をその線引き等の製造上の難点からも難しくしてい
ることが判った。

即ち、上記（１１の公知例に記載された具体例によれば
、希土類元素の添加量の下限は、最小の場合で０．６％
、また上記（２）の公知例によれば、同じく希土類元素
の添加含有量の下限は最小の場合で０゜２％、概ね０，
５〜０．６％以上であるが、本発明者の前々種々なる試
験研究によれば、Ｃｕ−Ｚｎ黄銅合金、重量百分率で１
０〜５０％Ｚｎ、残部が不純物（６） （多くても０．２％好ましくは約０．１％程度以下の不
純物）とＣｕとから成る電極材に於て、希土類元素の添
加含有量が重量百分率で０．１またはそれ以上になると
、添加により含有せしめられた希土類元素が、不純物と
して合金の結晶粒界に析出して、割れを生ずるようにな
るため、実際の産業上の利用としては、希土類元素の添
加含有量の上限を重量百分率で０．１％以下としなけれ
ばならないことが判った。

そして、希土類元素の添加含有による上述の如き、Ｃｕ
−Ｚｎ黄銅、特に１０〜５０％Ｚｎ、残部が不純物とＣ
ｕとからなる黄銅合金電極材における抗張力の増大およ
び加工速度の増大の効果は、希土類元素の添加含有量が
、例えば０．０５％またはそれ以下の如き０．１％未満
の電極材に於ても顕著に存し、０．０１％〜０．１％未
満の添加含有量の範囲に於て有効なことが判った。

以上の結果、重量百分率１０〜５０％のＺｎと、０．０
１％以上〜０．１％未満の希土類元素を１種類または２
種類以上を含有し、残部を不純物とＣｕとからなるワイ
ヤカット放電加工用電極材が本発明として提案される。

Ｚｍ含有量の上限は、Ｃｕが約９０％以上のＣｕ電極材
よりも抗張力が大きく、且つ加工速度等の加工性能が優
れた黄銅合金を基礎合金とするためであり、またその上
限は、Ｚｎが５０％以上でＣｕプアになると上述黄銅合
金としての特性を失うだけでなく、電気伝導度の低下、
および加工性能も加工が不安定となって低下するからで
あり、好ましくはｚｒＩは２５〜４５％とすることが望
ましい。

また、不純物としては、Ｃｕは電解、電気鋼、純銅等は
スリーナイン乃至フォーナインの純度であるがその中に
は＾ｓ、　Ｂｌ、　５ｂＳＰｂ、　Ｓ、　Ｆｅ、　Ｎｉ
、＾Ｕ＋　Ａｇ、その他ＭｎＸＰ　ＳＳｅ、、５ＩＳＳ
ｎｓ　Ｔｅｓ　０２等が、また亜鉛地金には９８．０乃
至フォーナインにおよぶ種々のものがあるが、その中に
はＰｂＳＦｅ、　Ｃｄ、　Ｓｎ等が残存しており、また
Ｚｎ−Ｃｕ合金の製造においてスクラップの利用による
ＰｂＳＳｎ、　Ｆｅ等の混入が避けられないがｐｂは黄
銅中に固溶せず、薄膜となって粒界に存在したり、微粒
となって粒内に分散（７） し、材質を脆くする外層延性を害するから、後述のよう
に線引きにより約０．２　ｆｉφ前後の線材とする本発
明電極材、特に後述の如く上記線引きを通常常温（冷間
）加工を主として行うものであるから、最大でも０．１
％以下にする必要がある。

Ｓｂ、　Ａｓは、後者＾Ｓに脱酸作用があるものの、合
金を脆くし、結晶を粗大化するので０．０１％以下とし
、Ｂｉも上記ｐｂと同様な害があるので好まくは０゜０
１〜０．０２％以下とし、またＺｎ地金に多く含有され
ている可能性のあるＣｄは切削加工性を改善し約１％位
まで固溶するが、本発明電極材に対する直接的な寄与に
は格別のものが考えられないので、０゜０５％程度以下
とし、不純物全体として約０．２％以下、好ましくは０
．１％以下とすることが好ましい。

本発明電極材は、合金中の各元素組成が所定の割合とな
るように混合溶製して鋳造するが、ワイヤ電極の製造は
、例えば次のようである。

重量百分率で約３５％Ｚｎｓ約０．０５％希土類元素、
ミツシュメタル（約４７％Ｃｅ％約３１％Ｌａ、約１５
％Ｎｄ、約４．５％Ｐｒｓ残部その他の希土類元素）、
（９） （８） 残部的０．１以下の不純物とＣｕからなる電極材合金を
混合溶解して鋳造した。該合金は従来の黄銅合金同様、
約６００℃以下、特に約４００　’Ｃ前後で低温焼鈍硬
化または異常硬化を生ずるので、それを避ける熱間鍛造
および圧延を行い、次いで線径約２ｆｉφ迄熱間線引き
をした。

次いで、線径１ｆｉφ迄冷間（常温）線引き加工を行い
、約８００℃で溶体化処理して急冷した後、約０．６鶴
φ迄急間線引き加工を行い、次いで約６００℃で約１０
分固溶体化処理した後急冷し、これを線径的０．２鶴φ
迄約１４段階で冷間加工した。

得られたワイヤ電極の抗張力は約２．８　ｋｇ　（約８
９ｋｉｒ／ｍ２）であった。

本発明は畝上の観点にたってなされたものであって、そ
の目的とするところは、良好な導電率および耐熱性を有
し、抗張力が高く、離断性で加工速度が大、且つ線引加
工を容易に行うことができるワイヤカット放電加工用電
極材を提供することにある。

而して、本発明の要旨とするところは、重量百（１０） 分率で１０〜５０％のＺｎと残部が不純物とＣｕから成
る黄銅に０．０１％以上〜０．１％未満のＹ、Ｓｍ、ミ
ッシユメタル等の希土類元素を１種または２種以上添加
含有せしめて成るワイヤカット放電加工用電極材である
。而して、この希土類元素は単体として配合されること
もあるが、Ｙ２０３　、Ｃｅ２Ｏ３、Ｇｄ２０３　、Ｌ
ａ２　ｏ、、　、Ｓｍ２　ｏ３等の希土類酸化物として
含有することもある。また更に、連室にＬｉ、　Ｉｎ５
Ｔｉ、　ＴｅおよびＺｎ等の元素を単独若しくは混合し
て若干含有せしめることもある。

而して、本発明にかかるワイヤカット放電加工用電極材
を使用し、下記の加工条件下に設定して加工を行った。

以下、その実施例を従来公知の電極材を用いた加工例と
対比して示す。

く加工条件〉 無負荷電圧　　　　　　　　１３０■ τＯＮ　　　　　　　　　　　　６〜１５μ５Ｔｃｒｒ
　　　　　　　　　　　　７μｓ加工液上下各ノズル吐
出量　３＃／ｍ１ｎｌ　１１　） ワイヤ電極テンション　　　１０００ｇワイヤ電極径　
　　　　　　０．２鶴φ被加工体の厚さ及び材質　　２
０ｍ、５ＫＤＩＩ〔実施例　ｌ〕 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　　３４　、９４％Ｃｕ　　
　　　　　　　　　　６４．９５％ミツシュメタル　　
　　　０．１％ の本発明にかかるワイヤカット放電加工用電極材から成
るワイヤ電極を使用して放電加工を行ったところ、約２
．８６Ｎ／ｍｉｎの線加工送り速度で、しかも約７Ａの
平均加工電流を得ることができた。

また、そのワイヤ電極の抗張力は約２．８瞳を示した。

これに対して、 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　　３４．８％Ｃｕ　　　　
　　　　　　　　６４　、８％ＺｎＳＣｕ以外の添加物
　　　０．４％ｌ　１９　） の従来公知の０社製ワイヤカット放電加工用電極材を使
用して放電加工を行なったところ線加工送り速度は約２
．３ｆｉ／ｌｌ１ｉｎであり、平均加工電流は５Ａであ
った。また、上記ワイヤ電極の抗張力は約２．２ｋｇで
あった。

なお、本実施例のワイヤカッ［放電加］−用電極材に混
入させるミッシユメタルを０．１９（以上混入させると
前述の如く線引が困難になる丈でなく高価となる等の問
題点がある。また、０．２％以上希土類を混入させると
通常の方法および装置では綿引きが殆ど困難になる。

〔実施例　２〕 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　３９．９８５％Ｃｕ　　　
　　　　　　　　５９　、９８５％ミソシュメタル　　
　　　０．０３％ の本発明にかかるワイヤカット放電加工用電極材で放電
加工を行ったところ約２．８ｗ／ｍｉｎの線加工送り速
度を得ることができた。

〔実施例　３〕 （１３） ＼１　　ｔノ ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　３９．９９％Ｃｏ　　　　
　　　　　　　５９　、９９％Ｙ　　　　　　　　　　
　　Ｏ，０２％のワイヤカット放電加工用電極材で放電
加工を行った場合には、約２．９　ｗ　／　ｓｉｎの線
加工送り速度を得ることができた。

〔実施例　４〕 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　３９　、９９５％Ｃｕ　　
　　　　　　　　　５９．９９５％Ｓｍ　　　　　　　
　　　　　０．０１％のワイヤカット放電加工用電極材
で放電加工を行った場合には、約２．８　ｗ　／　ｍｉ
ｎの線加工送り速度を得ることができた。

（実施例　５〕 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　３９　、９８％Ｃｕ　　　
　　　　　　　　５９．９８％ミツシュメタル　　　　
　０，０３％ （１４） Ｙ２　０３　　　　　　　　　　　　０．０１％のワイ
ヤカット放電加工用電極材で放電加工を行った場合には
、約３．１　ｍ／ｍｉｎの線加工送り速度を得ることが
できた。

〔実施例　６〕 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　３９．９７５％Ｃｕ　　　
　　　　　　　　５９．９７５％ミツシュメタル　　　
　　０．０３％ Ｃｅ２０３　　　　　　　　　０．０２％のワイヤカッ
ト放電加工用電極材で放電加工を行っＦ場合には、約３
．Ｏｗ　／　＋ｌ１ｉｎの線加工送り速度を得ることが
できた。

〔実施例　７〕 ワイヤ電極の合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　３９．９６％Ｃｕ　　　　
　　　　　　　５９．９６％ミフシェメタル　　　　　
０．０３％ Ｔｔ　　　　　　　　　　　　　Ｏ，０５％のワイヤカ
ット放電加工用電極材で放電加工を行った場合には、約
３．２　ｔｍ／　ｍｔｎの線加工送り速度を得ることが
できた。

これに対して、 合金組成 Ｚｎ　　　　　　　　　　　　４０％ Ｃｕ　　　　　　　　　　　　６０％ の従来公知のワイヤカット放電加工用電極材を使用して
放電加工を行ったところ線加工送り速度は約２．２　ｖ
ｎａ　／　ｍｉｎであった。

本発明は畝上の如く構成されるので、本発明のワイヤカ
ット放電加工用電極材による時には、線引加工を容易に
行うことができると共に、良好な導電率をよび耐熱性を
有し、しかも抗張力が高いので、電極に癖がつきにくい
上、消耗比が低く、且つ使用中にほとんど断線すること
が無いので、高い電流密度で加工することができ、加工
速度が大で作業の能率を大幅に向上させることができる
のである。

特許出願人　株式会社井上ジャパックス研究所代理人（
７５２４）最上正太部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）重量百分率で１０〜５０％のＺｎと、０．Ｏ１％以
   上〜０．１％未満の希土類元素を１種類または２種類以
   上を含有し、残部を不純物とＣｕとしたことを特徴とす
   るワイヤカット放電加工用電極材。 ２）上記希土類元素がＹである特許請求の範囲第１項記
   載のワイヤカット放電加工用電極材。 ３）上記希土類元素がＳｍである特許請求の範囲第１項
   記載のワイヤカット放電加工用電極材。 ４）上記希土類元素がミッシユメタルである特許請求の
   範囲第１項記載のワイヤカット放電加工用電極材。 ５）上記希土類元素がＬａ、　Ｃｅ、　Ｎｄ、またはＰ
   ｒの少なくとも１＠を主成分とするミッシユメタルであ
   る特許請求の範囲第１項または第４項のいずれかに記載
   のワイヤカット放電加工用電極材。 （１） ６）上記希土類元素をＹ２０３　、Ｃｅ２０３　、Ｇｄ
   ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３，５ＩＩ１２０３等の希土類酸化物
   として含有する特許請求の範囲第１項記載のワイヤカッ
   ト放電加工用電極材。