JPS61241027A - ワイヤ放電加工用電極線およびその製造方法 - Google Patents

ワイヤ放電加工用電極線およびその製造方法

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JPS61241027A
JPS61241027A JP8159785A JP8159785A JPS61241027A JP S61241027 A JPS61241027 A JP S61241027A JP 8159785 A JP8159785 A JP 8159785A JP 8159785 A JP8159785 A JP 8159785A JP S61241027 A JPS61241027 A JP S61241027A
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Haruo Tominaga
晴夫 冨永
Teruyuki Takayama
高山 輝之
Yoshio Ogura
小椋 善夫
Tetsuo Yamaguchi
哲夫 山口
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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
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/08Wire electrodes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

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】 「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)を加工づるワイヤ放電加工に用いられるワイヤ
放電加工用電極線およびその製造方法に関するものであ
る。
「従来の技術」 第2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
向く第2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を挿通方向と直交する方向に移動させることに
より、移動軌跡に沿って被加工物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を通って巻き取りリール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
に配されるテンションローラ7によって張力を調整され
るようになっている。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っている。
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0605〜0.3mm程度の銅線、黄銅
線(Cu65%、Zn35%合金)亜鉛メッキ黄銅線、
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、安定放電に維持して加工精度、加工速度を
上げるために行われるテンションローラ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j曵が銅線の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。
さらに、亜鉛メッキ黄銅線の場合、亜鉛による放電安全
性は、増加されるものの、亜鉛メッキ皮膜が存在する分
だけ高温強度が、低下し、加工速度を一ヒげようとする
と、やはり、断線する傾向がある。さらにまた、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
は高価である等の問題点があった。
「問題点を解決するための手段」 本発明のワイヤ放電加工電極線は、従来のワイヤ電極線
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0.1〜15μmの厚さにわたって、編地から表
層に向かって亜鉛濃度が高くなるようなa度勾配がつけ
られた銅−亜鉛合金層を設けたものおよびこの銅−亜鉛
合金層上にさらに酸化亜鉛および酸化銅からなる0、 
1〜5μmの酸化物皮膜で被覆したものである。
また、本発明のワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、
銅被覆鋼線の外周面に、亜鉛メッキ浴で、電気亜鉛メッ
キによって亜鉛層を形成した後、さらに酸素artiが
25〜70体積%の酸化性雰囲気で熱処理を施して銅被
覆aiaと亜鉛層との間に、編地から表層に向かって、
亜鉛濃度が高くなるような11度勾配がつけられた銅−
亜鉛合金層を生成させ、亜鉛層を完全に銅−亜鉛合金層
に変化させると同時に、表面から酸化を進行させ表層に
酸化亜鉛および酸化銅からなる酸化物皮膜を生成せしめ
る方法である。
前記ワイヤ放電加工用電極線(以下、ワイヤ電極線と言
う。)において銅被1/R#9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編地が露出して
いるため放電性能、すなわち、加工速度が著るしく低F
する。
さらに、その銅−亜鉛合金層も、編地から表層に向かっ
て亜鉛濃度が高(なるような濃度勾配を有する銅−亜鉛
合金層でない場合は、十分な加工速度増加が得られない
ざらに、そのa度勾配を有する銅−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、鋼鉄材料の場合)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。濃度勾配を有する銅−・亜
鉛合金層の厚さが15μl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ったり設備
費が高くつくなど経済的に不利になる。
ざらに、最外層に生成された厚み0.1〜5μ暑の酸化
亜鉛および酸化銅からなる酸化物皮膜が存在するもので
は、初期放電(ワイヤ電極線が被加工物との間で放電を
開始する時)においておだやかな万遍なく分散された放
電となり、局部的集中放電が生じることがなく、断線の
恐れがなくより好都合である。この酸化物皮膜の厚さが
0゜1μm未満では上記効果が得られず、5μmを越え
ると強度低下が大きくなって不都合を来す。
「実施例」 以下、本発明の好適な実施例を説明すると、第1図に示
すように、このワイヤ電極線は、銅被覆鋼線11が芯材
とされ、その外周面に0.1〜15μmの範囲の厚さで
、編地から表層に向かって亜鉛濃度が高くなるような濃
度勾配がつけられた銅−亜鉛合金層12が設けられ、さ
らに最外層が酸化亜鉛および酸化銅からなる0、1〜5
μmの酸化物皮膜13が設けられ、全体の直径が約0゜
2111111に形成されたものである。前記銅被覆鋼
線11はいわゆる鋼線あるいは鉄線、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、ここでの被覆率とは、全体の断面積に対する
胴部分の断面積の割合を意味している。
このようなワイヤ電極線は例えば次のような方法で製造
される。例えば、0.4911ffiの直径を有する銅
被覆鋼線を塩化亜鉛浴(14中に塩化亜鉛42g、塩化
アンモニウム210gを含有する水浴液)中に浸漬し、
電気亜鉛メッキ処理を施すこ・とにより、銅被覆鋼線の
外周面に所定の厚さの亜鉛層を形成する。次いで、これ
ら亜鉛層で被覆された銅被覆鋼線に伸線加工を施して全
体の直径が0.2mmとしたあと、酸素濃度30体積%
、残りが窒素によりなる酸化性雰囲気ガスが10011
J/分で流れる500℃に加熱された管状炉中を通過せ
しめ、銅被覆鋼線と亜鉛層との間に編地から表層に向か
って亜鉛濃度が高くなるような濃度勾配がつけられた銅
−亜鉛合金層を生成させ、亜鉛層を銅−亜鉛合金層に変
化させると同時に、表層に酸化亜鉛および酸化銅からな
る酸化物皮膜を生成する。
このようにして、形成されたワイヤ電極線は、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、また編地から表層に向って亜鉛濃度が高く
なるような濃度勾配がつけられた銅−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Jigi12によって放電時における被加工物への
銅の付着が防止される。さらに最外層に酸化亜鉛および
酸化銅からなる酸化物皮膜13を有するため、初期放電
において集中放電とならず、おだやかな万遍なく分散さ
れた放電となり、以後の放電が全周に渡って比較的均一
な放電となり断線しにくくなる。
次いで、実験例を示して、これらワイヤ電極線の作用効
果を明確にする。
本実験例では、銅被覆鋼線11の銅の被覆率、編地から
表層に向かって亜鉛濃度が高くなるような濃度勾配がつ
けられた銅−亜鉛合金層12の厚さおよび酸化亜鉛およ
び酸化銅からなる酸化皮膜13の厚さを種々の値に設定
した直径Q、2mmのワイヤ電極と、同じく直径0.2
1の通常の銅線、黄銅線(Cu65%、Zn 35%)
 、亜鉛メッキ黄銅線、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)
および経演性を評価する比較試験を行なった。
この比較試験の結果を第1表にポリ。ただし、放電加工
としては、厚さ2Qmmの被加工物(SKD−11)か
ら30mm角の板材を切り取る加工を行なった。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  二〇N→5μ5 OFF→5μs ピーク電流  :10A コンデンザ容量二0.8μF 加工液    :純水 電極線張力  ニア50af また、加工速度は、銅線の加工速度(0,8mmZ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、切り取った板材の寸法誤差の範囲の広さく
最大値と最小値の差)を狭い順に、A(0,01mm未
満)、B(0,01〜0゜03mn+) 、C(0,0
3mn+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V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。ざらに、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○、高価になる場
合をX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(編地から表
層に向かって亜鉛8ilr!1が高くなるような濃度勾
配がつけられた)の厚さが0.1〜15μmおよびさら
に酸化亜鉛および酸化銅からなる酸化物皮膜の厚さが0
.1〜5μmという本発明の条件を満たずものは、銅線
、黄銅線、亜鉛めっき黄銅線および濃度勾配をもたない
亜鉛−銅合金層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。
なお、酸化物皮膜および濃度勾配のついた銅−亜鉛合金
層の厚さを酸化性雰囲気の酸素濃度、熱処理温度および
時間との関係で、代表例を示すと、第2表のようになる
〔以下余白〕
第2表 第2表かられかるように銅−亜鉛合金層の厚さおよび酸
化物皮膜層の厚さは熱処理温度、時間、初期亜鉛メッキ
厚および雰囲気中の酸素濃度が微妙に関連し、これら条
件を考慮して決められる。
酸素濃度25%以上70以下の範囲と限定した理由は、
25%未満では銅−亜鉛合金層は0.1μmに達してし
まうが酸化物皮膜が0.1μmに達しないことになるた
めである。また、70%を越えると、銅−亜鉛合金層厚
は15μm達してしまうが、酸化物皮膜も5μmを越え
てしまうからである。
なお1、直径0.196mm被覆率60%の銅被覆鋼線
を芯材とし硫酸亜鉛浴(14中にUIl酸0゜14モル
、硫酸亜鉛0.23モルを含む水溶液)中に浸漬し電気
亜鉛メッキを施して厚さ2μmの亜鉛層を形成し、しか
る後に、管状炉で40体積%酸素濃度の雰囲気中で熱処
理したものでも前記比較試験における本発明の条件を満
たす電極線の試験結果と同様に優れた結果を得ることが
できた。
また、前記0.49mmのものから0.210111も
のを得る工程において伸線を酸素濃度25〜70体積%
の酸化性雰囲気の熱処理の後に行った場合も同様であっ
た。
このことから明らかなように、本発明のV3Th方法に
おいては、亜鉛層を外周面に設けた銅被覆鋼線に酸素濃
度25〜70体積%の酸化性雰囲気で熱処理を施しで、
亜鉛層を編地から表層に向かって亜鉛濃度が高くなるよ
うな濃度勾配がつけられた銅−亜鉛合金層と酸化亜鉛お
よび酸化銅からなる酸化物皮膜とに変化させる工程が優
れた品質のワイヤ電極線を得るための重要な工程である
ことがわかる。
「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、ジュ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、B湿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0.1〜15
μmの厚さにわたって、銅層から表層に向かって亜鉛濃
度が高くなるような11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、かつ銅層の表面露
出による被加工物への銅の付着が防止されて、加工精度
が高められるとともに、加工速度の低下を防止すること
ができる。
■ !外層に0.1〜5μmの厚さにわたって、酸化亜
鉛および酸化銅からなる酸化物皮膜を設けたものでは、
初期放電において集中放電とならず、おだやかな万遍な
く分散された放電となり断線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)アミ極線は鋼、銅
、濃度勾配を有する銅−亜鉛合金層および酸化物皮膜の
特性が極めて良好に利用、調整され、これらの相乗作用
によって前記■■O■の効果をも得るものである。
■ 銅被覆鋼線の外周面に亜鉛層を設け、これらを酸素
濃度25〜70体積%の酸化性雰囲気で熱処理すること
により銅被覆鋼線と亜鉛層との間に、銅層から表層に向
かって亜鉛濃度が高くなるような濃度勾配を有する銅−
亜鉛合金層が得られると同時に最外層に酸化亜鉛および
酸化銅からなる酸化物皮膜が得られたので、放電性能の
安定したワイヤ電極線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のワイヤ放電加工用電極線の実施例を示
す横断面口、第2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、13・・・・・・酸化物皮膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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厚さ0.
    1〜15μmの、銅地から表層に向かって亜鉛濃度が高
    くなるような濃度勾配がつけられた銅−亜鉛合金層が設
    けられたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
  2. (2)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厚さ0.
    1〜15μmの、銅地から表層に向かって亜鉛濃度が高
    くなるような濃度勾配がつけられた銅−亜鉛合金層が設
    けられ、さらにこの上に酸化亜鉛および酸化銅からなる
    厚さ0.1〜5μmの酸化物皮膜が設けられたことを特
    徴とする放電加工用ワイヤ電極線。
  3. (3)鋼線に銅を被覆してなる銅被覆鋼線の外周面に電
    気亜鉛メッキ処理を施して亜鉛層を形成した後、これら
    亜鉛層と銅被覆鋼線とに酸素濃度25〜70体積%の酸
    化性雰囲気で熱処理を施して、亜鉛層と銅被覆鋼線との
    間に銅地から外層に向かって亜鉛濃度が高くなるような
    濃度勾配がつけられた銅−亜鉛合金層を生成せしめると
    ともに最外層に酸化亜鉛および酸化銅からなる酸化物皮
    膜を生成せしめることを特徴とする放電加工用ワイヤ電
    極線の製造方法。
  4. (4)前記熱処理の前工程あるいは後工程として伸線加
    工を施すことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
    放電加工用ワイヤ電極線の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150357071A1 (en) * 2014-06-10 2015-12-10 Ya-Yang Yen Core-Sheath Wire Electrode for a Wire-Cut Electrical Discharge Machine
WO2018233986A1 (en) 2017-06-22 2018-12-27 Nv Bekaert Sa WIRE WITH SOUL IN STEEL AND COATING OF METAL ALLOY

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JPS5662730A (en) * 1979-10-11 1981-05-28 Charmilles Sa Ateliers Electrode wire

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