JPS6051972B2 - 放電加工用電極材料の製造法 - Google Patents

放電加工用電極材料の製造法

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JPS6051972B2
JPS6051972B2 JP12155778A JP12155778A JPS6051972B2 JP S6051972 B2 JPS6051972 B2 JP S6051972B2 JP 12155778 A JP12155778 A JP 12155778A JP 12155778 A JP12155778 A JP 12155778A JP S6051972 B2 JPS6051972 B2 JP S6051972B2
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copper
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electrode
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JP12155778A
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薫旦 関口
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/04Electrodes specially adapted therefor or their manufacture

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工の電極材料の製造方法に係り、さら
に詳しくは粉末冶金法によつて焼結・溶浸して形成する
電極材料の製造方法に関する。
放電加工は被加工物と加工電極とを絶縁性の加工液の
中に極めて小さいギャップで対向させ、短時間のパルス
性アーク放電を繰返すことによつて、被加工物を加工す
る方法である。非切削加工のため超硬合金、焼入鋼、ダ
イヤモンドなどの高硬度、強じん材料でも容易に加工で
きること、複雑な形状の加工が容易なこと、加工時に働
く力が小さく、熱影響が小さく、加工精度が高いこと、
自動化しやすく経済的であることなどの利点がある。一
方加工速度が遅く、電極消耗があり、被加工物と電極の
ギャップを精密に制御する必要があるなどの欠点がある
が、今日では次第に改善され広範囲に利用されている。
放電加工では10−7〜10−3sの短いアーク放電
によつて被加工物に溶融、蒸発が行われ、それにより電
極に対応した形状が形成されるが、一方電極側にもこれ
と似た現象が起り電極の消耗となる。
しかしその量は被加工物の場合より小さいが、それも電
極材料の材質、放電エネルギーの大小により異なる。電
極材料としては従来銅、アルミニウム、タングステン、
モリブデンなどの純金属、軟鋼、銅合金、亜鉛合金、焼
結合金、グラファイトなどが用いられているがそれぞれ
一長一短がある。たとえば銅、アルミニウムなどは導電
率が高く、電極の形状に加工しやすいが、消耗が激しく
、グラファイトも加工しやすく消耗も比較的少ないが、
じん性に欠け、欠損しやすい。一方銅−タングステン、
銀−タングステンなどの焼結合金は消耗が少ないが、導
電率が低いためアーク放電初期の喰いつき、なじみが悪
いため加工速度が遅い欠点がある。しかし金型に寸法精
度の高い深い形状を刻み込む場合には、従来は銅−タン
グステンの焼結体より所定の形状の電極に機械加工にて
仕上げ、これを放電加工機に取り付けるために被加工物
に接する面の反対面に硬鋼のシャンクを銀ろう付けして
使用していた。しカルこのようなろう材により接合され
た焼結複合体は、接合強度が必ずしも十分でなかつた。
特に接合面積の広い場合や接合部に外力が加わる場合に
はこの難点が顕著であつた。これはろう材と焼結材との
なじみが不十分で微少な空隙が残るためと考えられ、放
電加工中にこの部分で局部放電等を生じ接合部がはく離
脱落することがあつた。本発明はこれらの点にかんがみ
てなされたもので従来の銅−タングステン焼結合金のご
とき高融点金属焼結体の放電加工用電極材料としての消
耗少なく寸法精度保持のできる特性を持ち、かつ加工速
度を増大するとともに、簡単な工程によりシャンク部分
をも強固に一体化できるすぐれた電極材料の製造方法を
提供することを目的とする。
本発明は高融点金属の焼結体に銅又は銀を溶浸させて焼
結体表面に銀層あるいは銅層を設けたのち、少なくとも
電極面を銀あるいは銅にて形成することを特徴とする。
こうして得られた電極材料は初期放電時の被加工物への
喰いこみを著しく改善する。さらに焼結体のシャンクと
の取付面(以下シャンク面という。)を同時に銀あるい
は銅で形成することもできる。シャンク面に純銅層又は
純銀層を残すのはシャンク材の一般金属体との接合性を
改良するためである。純銅層又は純銀層の存在により低
温での簡単な作業のはんだ付けが可能となる利点がある
。又必要ない場合には機械加工にて除けばよい。シャン
ク材の一般金属体としてはマネツトチヤツクが可能な鉄
系金属であることが作業が簡単でありかつ安価であるこ
とから好ましい。本発明の製造方法により放電加工の電
極材として電極面から銅層、銅−タングステン又は銅−
モリブデン、あるいは銀層、銀−タングステン又は銀−
モリブデンの2層構造複合電極材、さらには銅層、銅−
タングステン又は銅−モリブデン、銅.層、あるいは銀
層、銀−タングステン又は銀−モリブデン、銀層の3層
構造複合電極材が得られる。
本発明のごとく被加工物に接する電極面に銅層又は銀層
を設けることにより放電加工の開始時に電気伝導度の高
い層にてアーク放電を行なうこ−とによりスムーズな放
電となり、被加工物を電極に対応する形状に加工し始め
、銅層又は銀層を消耗したのちは銅又は銀一タングステ
ン又はモリブデン焼結体が電極として作用するが、この
時点では焼結体の形状が被加工面の形状に適応するよう
になつており、アーク放電もスムーズに進行するととも
に電極の消耗も少なく、精密な寸法を被加工物上に形成
させることができる。又銅層又は銀層を電極材の電極面
とするシャンクー体化電極材も本発明の製造方法にて作
ることができる。
前述の3層構造複合電極材の工程において、タングステ
ン又はモリブデンスケルトンを作り、グラファイト容器
中に必要な電極面の厚さ゛に相当する”架台を設け、そ
の上にスケルトンを載せ、さらにグラファイト容器とス
ケルトンとの隙間に銅粉又は銀粉あるいは銅片又は銀片
を埋め、スケルトンのシャンク面に銀とコバルト又はニ
ッケルとを60:40の割合で混合した混合粉を敷き、
この上にシャンク材の所定形状に加工した高融点金属た
とえば硬鋼(S45C)を重ね合わせる。この場合粉は
細かい方が方散がよく好ましく、通常は−300メッシ
ュ程度であり、混合粉量はO・1〜0・2y/Clt程
度でよい。この混合粉はそのままでも又水、アルコール
などでペースト状としてもよく、メッシュプレートでも
よい。次いで水素雰囲気中で1300〜1000℃に加
熱すればタングステン又はモリブデンスケルトンに銅又
は銀が溶浸するとともに架台分に相当する厚さの電極面
の銅層又は銀層が付着するとともに、シャンク面では混
合粉が溶浸に用いた銅又は銀に溶解し強固な接合層を作
り、電極面より銅層又は銀層、銅又は銀一タングステン
又はモリブデン焼結体、接合層、シャンク材の4層構造
複合電極材が1回の溶浸工程によソー体製造できる。な
お銅−タングステン、銀−タングステン等に酸化トリウ
ムおよび又は酸化ジルコニウムを1:1鍾量%の範囲で
添加することにより、加工速度を改善することができる
が、10%を越えるとかえつて消耗が増大する。又酸化
ジルコニウムは放射性物質でないため取扱い上有利であ
る。以下本発明の実施例を述べる。実施例1 平均粒径3pのタングステン粉末に平均粒径3μの酸化
トリウム5重量%を添加して混合し、直径20T!$L
、高さ2−の円柱状金型に入れ成形圧4t/dにて成形
する。
成形後水素雰囲気中にて1000℃、1時間焼結しスケ
ルトンを作る。次いで溶浸するのであるが、その方法は
電極面の片面の場合には第1図aの断面図に示すように
、所定の断面形状をもつたグラファイト容器13にスケ
ルトン11を置き、純銅からなる溶浸材12を隙間につ
める。
この場合溶浸材はスケルトン中にしみ込ませる所要量と
純銅の積層部となつて残る量の合計量を使用する。連続
水素炉にこのグラファイト容器を装入して、溶浸条件と
して1200℃、3吟で炉を通過させ、溶浸材をとかし
てスケルトン中に均一にしみこませると第1図aにみら
れるような状態になる。次にこれを取り出すと上部は純
銅層の電極素材が得られる。第1図B,c,dに示すご
とき所定の形状の電極材とするため純銅層を3蒜残し、
外周部はスケルトン寸法に機械加工する。この方法によ
り電極面14に3Tr$L厚の純銅層をもち連続して銅
を約30%含有するタングステン焼結体15よりなる2
層構造複合電極材が得られた。実施例2 実施例1と同様な方法にてタングステンスケルトンを作
り、第2図aの断面図、bの平面図に示すように、所定
の断面形状をもつたグラファイト容器23の底部にグラ
ファイト製架台27を置き純銅からなる溶浸材22の一
部を載置し、この架台27上に前記のスケルトン21を
置き、残余の溶浸材22を入れる。
溶浸材はスケルトン中にしみ込ませる所要量と純銅の積
層部となつて残る量の合計量を使用する。次いで実施例
1と同様な溶浸条件にて溶浸させれば第2図aにみられ
るような状態になる。これを取り出すと底部と上部に純
銅層のある電極素材が得られる。第2図C,d,eに示
すごとき所定の形状の電極材とするため電極面24の純
銅層を3WU1L1上部のシャンク面26の純銅層を0
.3wun残し、外周部はスケルトン寸法に機械加工す
る。この方法により電極面24に3順厚の純銅層をもち
連続して銅を約30%含有するタングステン焼結体25
さらに連続してシャンク面26に0.3Wrfft厚の
純銅層をもつ3層構造複合電極材が得られた。第3図に
示すように架台34および上部覆い35を用いる方法で
もよい。
実施例3 シャンク材との一体形成の製造方法は、実施例1と同様
な方法にてタングステンスケルトンを作り、第4図aの
断面図、bの平面図に示すように、所定の断面形状をも
つたグラファイト容器43の底部にグラファイト製架台
47を置き純銅からなる溶浸材の一部を載置し、この架
台47上に前記スケルトン41を置く。
一方シャンク材として所定形状に加工した硬W4(S4
5C)48の電極材に接する面に接合材46として銀と
コバルトとを60:40の割合で混合した混合粉を水と
アルコールにてペースト状として塗布し、スケルトン4
1に積層し残余の溶浸材42を入れる。溶浸材はスケル
トン中にしみ込ませる所要量と純銅の電極部と接合部の
合計量を使用する。次いで実施例1,2と同様な溶浸条
件にて溶浸させれば第4図aにみられるような状態にな
る。これを取り出すと底部に純銅層があり中間に接合層
のある電極素材が得られる。第4図C,dに示すごとき
所定の形状の電極材とするため電極面44の純銅層を3
Tm1n残し、外周部はスケルトン寸法に機械加工する
。この方法により電極面44に3WL厚の純銅層をもち
連続して銅を約30%含有するタングステン焼結体45
、さらに連続して銀、コバルト、鉄、銅を含む強固な接
合層49、最後に硬鋼のシャンク材よりなる4層構造複
合電極材が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の2層構造複合電極材の一実施例を
示す図、第2図は本発明方法の3層構造複合電極材の一
実施例を示す図、第3図は本発明・方法の管状3層構造
複合電極材の一実施例を示す図、第4図は本発明方法の
4層構造複合電極材の一実施例を示す図である。 11,21,31,41・・・・・タングステンスケル
トン、12,22,32,42・・・・・・溶浸材(銅
)、13,23,33,43・・・・・・グラファイト
容器、14,24,44!・・・・純銅層(電極面)、
15,25,45・・・・・・銅約30%含有タングス
テン焼結体、26・・・・・純銅層(シャンク面)、2
7,34,47・・・・・・架台、35・・・・・上部
覆い、46・・h・・接合材、48・ ・・シャンク材
、49・・・・・接合層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高融点金属タングステン又はモリブデンに銅又は銀
    を溶浸してなる放電加工用電極材料の製造方法において
    、溶浸時に所要量より過剰の銅又は銀をもつて溶浸を行
    ない銅層又は銀層を電極材料表面に付着させ、この銅層
    又は銀層にて少なくとも電極材料の電極面を形成するこ
    とを特徴とする銅又は銀−タングステン又はモリブデン
    層状複合放電加工用電極材料の製造方法。 2 電極面以外の他面にコバルトおよび又はニッケルと
    銀よりなる接合材を介し一般金属体を接合する特許請求
    の範囲第1項に記載の放電加工用電極材料の製造方法。 3 一般金属体はマグネツトチヤツクが可能な鉄系金属
    である特許請求の範囲第1項および第2項記載の放電加
    工用電極材料の製造方法。
JP12155778A 1978-10-04 1978-10-04 放電加工用電極材料の製造法 Expired JPS6051972B2 (ja)

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