JPS61270028A

JPS61270028A - ワイヤ放電加工用電極線

Info

Publication number: JPS61270028A
Application number: JP60113685A
Authority: JP
Inventors: Haruo Tominaga; 晴夫冨永; Teruyuki Takayama; 高山　輝之; Yoshio Ogura; 小椋　善夫; Tetsuo Yamaguchi; 哲夫山口
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1985-05-27
Publication date: 1986-11-29
Also published as: JPH0249849B2

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）を加工するワイヤ放電加工に用いられるワイせ
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）７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。この図においで、電極線
３は例えば供給リール４から？！統的に送り出され　被
加工物１０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ミーラフ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０．０°５調〈ミリメートル）〜０．３
ＩｎＭ程度の銅線、黄銅Ｉ！２（Ｃｕ６５％。

Ｚｎ３５％合金）、亜鉛めっ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、゛ｉｒｉ極素材内素材自体な熱的
負担が加わるー・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電（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銅線の２倍程度の強ざであ
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、亜鉛めっき黄銅線は、表面亜鉛層
の存在によって放電安定性は増加されるものの、伊鉛メ
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
上げようとづると、やはり断線覆る傾向がある。さらに
タングステン線、モリブデンｌ５ｉｌ（よ高温強度は高
いが、伸縮加工性が悪く、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かあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のワイヤ放電加工用電極線は、従来の電極線にお
（プる前述の問題点を解決するためになされたらので、
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［１ンメートル）以上、１５μｍ
以下の厚さの銅−亜鉛合金層を設番ノ、この銅−亜鉛合
金層の平均亜鉛濃度が１０重ａ％以上５０車番％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っ
て亜鉛澗麿が高くなるように濃度勾配がつけられたもの
である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１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、７
０％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、ずなわら、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３
％以上５０ル一１％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っ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人となり、加工精度が悪くなる
。銅−亜鉛合金層の厚さが１５μｍにり厚いと強度低下
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好演的に不利になる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明すると、第１図に示°すＪ：
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！′ｉ１２が設けられ
、全体の直径が約０．２ｒｒａ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％の被服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０．４９ｓ＋＋の直径を有する銅
被覆鋼線を塩化亜鉛浴（１，ｆ中に塩化亜鉛／１２ｇ（
グラム）、塩化アンモニウム２１０Ｑを含有する水溶液
）中に浸漬し、電気亜鉛めっき処ｌＩＩ！を施りことに
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Ｊ３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
合金層を生成さけ亜鉛Ｆ１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０．２ｍになるように仕上げるものである。なお、電
気亜鉛めっき処理の次に伸線油■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、勝れた高温強度お
よび導電率を備え、また、平均亜鉛濃度が１０ｆｆｉ吊
％以上５０重ｉｊ１％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っ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。また、電気亜鉛めっきによって均一な厚
さに設けた亜鉛層を熱処理によって完全に銅−亜鉛合金
層に変化させるので、はぼ均一な厚さの銅−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）ホしたようにして装造し
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５０ｒｕ♀％未満であると
共にこの銅−亜鉛合金層に銅地がら表層に向かって亜鉛
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０．２ｍ
のワイヤ電極と同じく直径０．２姻の通常の銅線、黄銅
線（Ｃｕ６５％、Ｚｎ３５％）、亜鉛めっき黄銅線およ
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（プる加工速度、加工精度、断線頻
度（高温強度、放電安定性）およびＩ！抗性を評価する
比較試験を行なった。

この比較試験の結果を第１表に示す。ただし、放電加工
としては、厚さ２０ｍ＋の被加工物（ＳＫＤ−１１）か
ら３０ｍ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→５μ５ＯＦＦ→５μｓピーク電流＝１０Δ コンデンサ容量＝０．８μＦ加工液二純水電極線張カニ７５０ＱｆまＩＣ１加工速度は、！ｇＰｉｌの加工速度（０，８Ｊ
ｌｌＺ分）を１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（０，０
１１ＮＲ未満）、Ｂ　（０，０１〜０゜０３ｍｍ）　、
Ｃ（０’、０３ｔｒｍより犬）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）
（引張を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、経汎性は黄銅線の製造コストを！
、！準としてそれより安価にできる場合をＯ１効果にな
る場合をＸで表わした。

第１表から明らかなように、ワイＡ７電極線のうち、銅
被覆率が１０〜７０％、かっ銅〜亜鉛合金層（平均亜鉛
濃度が１０重Ｍ％以上５０重坦％未満であると共に銅地
から表層に向がっ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だ？ｌものは、銅線、黄銅線、亜鉛
めっき黄銅線およびｆＪ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ｔ［に比べて、
加工速度、加工精度、耐断線性、および経流刊ともに優
れていることがわかる。

次に、銅−亜鉛合金層の平均亜鉛濃度を１０重帛％以上
５０重量％未満とした叩由を図表を参照して説明ザる。

第２図（ａ）は、熱処理されていないライ１フ電極線１
３の縦断面図を示す一部を省略した図である。このワイ
ヤ電極線１３には、鋼線の外周面に銅層１４が設けられ
、この銅層１４には、外周面に電気亜鉛めっきにより亜
鉛層１５が均一の厚さに設けられている。第２図（ｂ）
は、第２図（ａ）の銅層１４における銅及び亜鉛層１５
にｊ３Ｌプる亜鉛の各々の濃度分布状態（銅は実線、亜
鉛は破線で表わす）を表わす図である。この図の縦軸に
ｔよ、銅及び亜鉛の濃度百分率をとり、同横軸には、ワ
イヤ電極線１３の軸線方向に対して直角方向の位？°ｌ
”をとっている。これら第２図（ａ）（ｂ）に承りよう
に、ワイヤ電極１ａ１３は熱処理が施されていないので
、熱拡散がなく、ワイヤ電極線１３の最外層には銅−亜
鉛合金層が形成されていない。

第３図（ａ）は、不−１分ながら熱処理が施されたソイ
１ノ電極線１６の縦断面を示す一部を省略した図である
。このワイヤ電極線１６には、鋼線の外周面に銅層１４
が設けられ、この銅層１４には、外周面に銅−亜鉛合金
層１７が設【プられている。

この銅−亜鉛合金層１７の銅、亜鉛の濃度分布状態（銅
は実線で亜鉛は破線で表わす）について第３図（ｂ）を
参照して検詞すると、ＢＣＥで囲まれる面積はＡＢＣＤ
で囲まれる面積より大きいことがわかる。すなわち、こ
のことは平均亜鉛濃度が５０重Ｍ％以上であることを意
味している。

第４図（ａ）は、十分に熱処理がされたワイヤ電極線１
８の縦断面を示す一部を省略した図である。このワイヤ
電極線１８には、鋼線の外周面に銅層１４が設けられ、
この銅層１４には、外周面に銅−亜鉛合金層１２が設け
られている。この銅−亜鉛合金層１２の銅、亜鉛の濃度
分布状態（０１は実線で亜鉛は破線で表わす）について
第４図（ｂ）を参照して検討すると、Ｇｌ−ＩＪで囲ま
れる面積はＦＧＨＩで囲まれる面積より小さいことがわ
かる。すなわら、このことは平均亜鉛濃度が５０重量％
未満であることを意味している。

ここで第２図＜ａ）（ｂ）、第３図（ａ）（ｂ）、第４
図（ａ）（ｂ）の各々の場合も含めて、銅−亜鉛合金層
の平均亜鉛濃度が種々の値をとるように熱処理温度およ
び時間を変えて製造したワイヤ電極線の加工速度につい
て比較試験を行なった。

この比較試験の結果を第５図に示す。第５図の横軸には
、銅−亜鉛合金層中の平均亜鉛濃度をとり、縦軸には、
銅−亜鉛合金層厚１μｍの５０重量％鋼被ｍ鋼線のもの
を熱処理温度および時間を変えて製造したワイヤ電、極
線の黄銅線に対する加工速度比をとった。なお、亜鉛め
っき黄銅線（対黄銅線加工速度比１．４であり、第５図
では破線で表わす）を比較例とした。

第５図から明らかなように、銅−亜鉛合金層の平均亜鉛
濃度が１０重井％以上５０重四％未満の範囲にある場合
、この銅−亜鉛合金層厚１μｍの５０重品％銅被覆鋼線
は、比較例の亜鉛めっき黄銅線より対黄銅線加工速度比
が大きいことがわかる。

〔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。１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
、さらに加工速成を早めるために、高電流を流してワイ
ヤ電極線が胃湿しても、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。

■　）Ｑ電率の良好な銅被覆Ｏ１線の外周面に０．１μ
ｍ〜１５μｍの厚さにわたって、平均亜鉛濃度が１０重
口％以上５０１１％未満であると共に銅地から表層に向
かっ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１４線は、鋼
、銅、および平均亜鉛濃度が１０正ｍ％以上５０重帛％
未満であると共に銅地から表層に向かって亜鉛濃度が高
くなるように濃度勾配がつりられた銅−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
よって前記■■Ｏの効果をも１！？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、本発明の詳細な説明する
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）ｔ、Ｌ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
詳細な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
、本発明の詳細な説明１°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、亜鉛濃度分布を示づ図、
第５図は銅−亜鉛合金層１μｍの５Ｏ重１Ｎ、％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】

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〜１
５μｍ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。