JPS62246425A

JPS62246425A - ワイヤ放電加工用電極線

Info

Publication number: JPS62246425A
Application number: JP8683786A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Takayama; 高山　輝之; Haruo Tominaga; 晴夫冨永; Yoshio Ogura; 小椋　善夫; Tetsuo Yamaguchi; 哲夫山口
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1987-10-27

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ヤ
放電加工用電極線およびその＠Ｉ造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第４図は、一般的なワイヤ放電加１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＄５ｉ１３を
挿通方向く第３図では矢印の方向）に走行させながら、
電極＄１１３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Ｗｊ＠
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、？！ｆ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１０両側のコロ５を通って巻き取り
リール６に巻ぎ取られるとともに、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０．０５〜０．３Ｊ１１程度の銅線、黄
銅線（Ｃｕ６５％、Ｚｎ３５％合金）さらには、亜鉛メ
ッキ銅線、亜鉛メッキ黄銅線や亜鉛メッキ銅被覆鋼１ｉ
（例えば特公昭５７・−５６４８号）、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りる問題点〕

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１よ電極線としてのｌｌＩ線への伸線加工性は良いも
のの、引張強度が小ざく、使用中に断線しで放電加工部
分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。

ざらに、亜鉛メッキ銅線、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、加工速度を上
げようとすると、やはり断線する傾向がある。また亜鉛
メッキ銅被覆鋼線の場合には、前述の電極線に比較して
加工速度の向上効果はあるがまだ充分とは言えず、ざら
に加工面に銅の付着が生ずる等の問題がある。さらにま
た、タングステン線、モリブデン線は高温強瓜は高いが
、伸線加工性が悪く、かつ消耗品として使用される電極
線としで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１〜１５μｍの厚さにわたって、銀地から表層に
向かって亜鉛８１度が高くなるような濃度勾配がつけら
れた銅−亜鉛合金層を設（ブ、かつこの銅−亜鉛合金層
に外表面側に亜鉛濃度５５〜６５％の層を、中間に亜鉛
濃度４０〜４８％の層を、内面側に亜鉛１１１１［４０
％以下の層をぞれぞれ形成したものである。

また、本発明のワイヤｔｌｌｆｆｉ加工用電極線の製造
方法は、銅被覆鋼線の外周面に、亜鉛メッキによって亜
鉛層を形成した後、不活性雰囲気中で熱処理を施して銅
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、かつ上記特定
の亜鉛のｍ度勾配を形成するようにした方法である。

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ｒＩＩｔＩＡＩｉＭ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銀地が露
出しているため放電性能、すなわち、加工速度が奢るし
く低下する。

さらに、そのＳ度勾配を有する銅−亜鉛合金層の厚さが
１μｍ未満であると、十分な放電性能が得られない。濃
度勾配を有する銅−亜鉛合金層の厚さが１５μｍより厚
くしても、加工速度の向上はそれ以上期待できず、メッ
キ時間や熱処理時間が良くなるだけで経済的に不利とな
る。さらに、銅−亜鉛合金層として、特定の亜鉛′ａ度
を含む層が外表面から内部へむかって亜鉛濃度を段階的
に減少させるようにしたのは、従来の１１度の勾配のな
い場合に比較して、加工速度が茗しく向上することを見
出したためである。すなわち、種々検討の結果、外表面
側に亜鉛濃度５５〜６５％の層を、中間に亜鉛濃度４０
〜４８％の層を、内面側に亜鉛濃度４０％以下の層を配
した構成が特に加工速度の向上に効果的であることが認
められた。この即由は明らかではないが、例えば銅−亜
鉛合金層の亜鉛８１度勾配のない単一層が形成されてい
る場合と比較して、考えられることは濃度勾配が存在す
ると、ワイヤ電極線の円周方向の導体抵抗は表面が大き
く、内部にいくにつれ、銅の導体抵抗の値まで連続的に
減少していく。同一放電電流で比較した場合には外表面
はど温度が高くなり、逆に溶ＦｆＡ温度は亜鉛ｉ１１度
が高い外表面はど低いため、結果的には外表面から均一
に放電がなされるものと指定される。これに反して、濃
度勾配のない従来のものは銅表面に、Ｚｎ５０％以上の
均一層がメッキされたままであり、この場合放電がどこ
かで発生ずると、さらに継続してその部分に放電が集中
し、大きなｌｌ１Ｗｉ痕跡が生じて、下地の銅が露出し
やすく、被加工物に銅が付着しやすくなって、断線しや
すくなるものと考えられる。

また、外表面側の亜鉛濃度５５〜６５％の層と、中間の
亜鉛１１度４０〜４８％の層と、内面側の亜鉛１１度４
０％以下の層とは、必ずしも合金層内で連続している必
要はなく、各層間に亜鉛ＮＩＡ度が連続するようム別の
層が存在してもよい１．ざらに、外表面側のｌｌ１ｉ鉛
濃度５５〜６５％の層の厚さは全合金層の１０〜８０％
程度、中間の亜鉛１１［ｌＩ４０〜４８％の層の厚さは
、全合金層の５〜８５％程度、内面側の亜鉛濃度４０％
以下の層の厚さは、同じく５〜５０％Ｐ１度とされる。

そして、最も好ましくは銅−亜鉛合金層中の亜鉛６１度
が平均して５０％未満となるように例えば、外層が５０
％前後、中間の層が３０％前後、内層が２０％前後とな
るようにすることである。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明すると、第１図に示すように
、このワイヤ電極線は、銅被覆線１１が芯材とされ、そ
の外周面に１μｍ〜１５μｍの範囲のｔよば一定の１９
．ざで銅−亜鉛合金層１２が設けられ、全体の直径が約
０．２ｊｗ＊に形成されたものである。

前記銅被覆鋼ｌｉｔ　１．１は、いわゆる鋼線あるいは
鉄線に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胴部
分の断面積の割合を意味している。

そして、銅−亜鉛合金Ｗ！Ｊ１２は、第２図に拡大して
示すように、この例では３層構造となっており外表面か
ら亜鉛濃度５５〜６５％の外ｗＪ１３、亜鉛１１度４０
〜４８％の中１！ＩＷ１１４および亜鉛濃度４０％以下
の内層１５とから構成されている。

このようなワイヤ電極線は、次のような方法で製造され
る。例えば、０．４９ａｍ＋の直径を有する銅被覆鋼線
を硫酸亜鉛浴により電気亜鉛メッキを所定厚さ施し、次
いで０．２ｍ＋の線径まで伸線加工する。次いで窒素ガ
ス雰囲気中で３００℃で２時間加熱し、銅被覆鋼線と亜
鉛層との間に銅−亜鉛合金層を形成させ、亜鉛層を完全
に銅−亜鉛合金層に変化さぼる。ここで３００℃、２時
間の加熱条件は目的とする銅−亜鉛合金層の濃度勾配を
出現させるのに充分であり、実験によれば、温度４００
℃のとき時間６０分以上、５００℃では１５−分繊上で
可能であり、さらに高温度では、より短時間で可能であ
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Ｆ［強度および導電
率を備え、また銅−亜鉛合金層１２は表面から非錯濃度
５５〜６５％の外層１３、亜鉛Ｓ度４０〜４８％の中間
層１４および亜鉛濃度４０％以下の内層１５の３１Ｊ７
′ｉからできており、ワイヤ電極線全体に均一な放電が
生じて加工速度の向上がはかれる。

以下、実験結果について説明し、前述の作用について明
らかにする。

第１表は、３０％銅比率の銅被覆鋼１１１１に銅−亜鉛
合金層１２の厚さ“、Ｉ３よび合金層の成分を種々変え
て、加工速度と経済性について比較したものである。比
較ワイヤとして、電気メツキ方法により亜鉛メッキおよ
び銅・−・亜鉛合金メッキを行って加工速度を試験した
。このうり、亜鉛メッキ１μｍで濃度勾配つ番プないも
のの加工速度を１゜０としたとぎの比率で、他の加工速
度を示した。

ただし、放電加工としては、厚さ２０ａｍの被加工物（
ＳＫＤ−１１）から３０ｓ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おりである。

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ｆｆｉ：０．８μＦ加工汲置純水電極線張カニ　７５００１” 第１表から明らかなように、濃度勾配を有するようにし
た本発明のワイ曳７電極線は、濃度勾配のない比較ワイ
ヤより著しく加工速度が向上していることがわかる。さ
らに、濃度勾配のない、合金メッキ線は加工速度が劣る
ばかりでなく、経済的にも作りにくい。濃度勾配のある
もののうち、外表面の亜鉛ａ度が１００％であるものは
メッキ厚さが厚いときは加工速度の向上効果があるが、
これは最外層の亜鉛層の有無に関係なく、より下側の層
で効果をＲＦＫしているものである。又、合金層厚さが
１μｍどうすい場合には、外表面の亜鉛濃度は５０％未
満となり、加工速度の向上効果もない。合金層厚さがよ
り厚くなると、加工速度の向上効果があることが認めら
れるが、最外層の亜鉛濃度が５５〜６５％の方がより早
い加工速度となっていることが認められる。

また、第３図は第１表において合金層厚さが１５μｍで
、表面からの各層の亜鉛１ｌｉ１度が５８％、４５％、
０〜４５％のワイー７電極線の合金層についての亜鉛お
よび銅のＳ度分布をエレクトロンブ［１−ブマイクロア
ナライｉ／’−（ＥＰＭＡ）で測定した結果を示すもの
である。図中、実線が銅の濃度分布を破線が亜鉛の濃度
分布を示す。

第２表は、銅の比率の影響についての結果であり、銅比
率が１０％未ｇ４′Ｃ−は導電率が低いため加工電流が
大きくとれないで放電性能が低下し、加工速度が上がら
ない。また、銅の比率が８０％以Ｆに多く°なると高温
強度が不足しているために、加工電流を上げようとする
と断線が生じるため、加工速度も低めとなっている。経
済的なつくりやりさも加味して銅比率は１０〜７０％が
最適である。

なお、実施例では亜鉛メッキを電気亜鉛メッキしたが、
これは限定されるものではなく、他の方法例えば溶融メ
ッキ方法によっても、ｌ１１ｘ勾配を設けるのは、その
債の熱処理によるものでありメッキ方法の辺いによる効
果の違いはない。また、熱処理後に伸線加工を施すこと
もできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次にような優れた
効果を得ることができる。

■　１０〜７０％の被覆率で銅を被覆したａＩｌｌｌｍ
を芯材としたので、高い３ｇ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。

■　導電率の良好な銅被覆鋼線の外周面に、１〜１５μ
ｍの、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、加工速度の向上をはかることができる。

■　銅−亜鉛合金層に表層に向って亜鉛濃度が高くなる
ような濃度勾配をつけ、かつ外表面側に亜鉛１ｍ５５〜
６５％の層を、中間に亜鉛濃度４０〜４８％の層を、内
面側に亜鉛！１度４０％以下の層を形成したことにより
、均一放電が生じ、結果的に加工速度が向上する。

■　素材として、伸線加工性が良好でかつ安価に製造す
ることができる。

Ｏ銅被Ｎ鋼線の外周面に亜鉛層を設け、これを熱処理す
ることにより、銅被覆ａｍと亜鉛層との周に、銅−亜鉛
合金層を設け、亜鉛層と完全に銅−１ＩＩｉ鉛合金層に
変化させるようにし、かつ特定の亜鉛の濃度勾配を形成
りるようにしたので、均一な銅−亜鉛合金層が得られ、
これによって放電性能の安定したワイヤ放電加工用電極
線をＩＩ！Ｍ的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のワイｔ−ａ′Ｍ加工用電極線の実施例
を示す横断面図、第２図は第１図の要部を拡大して示し
た断面図、第３図は、本発明のワイヤ放電加工用電＋４
線の合金層の銅および亜鉛の濃度分布を示すグラフ、第
４図は一般的なワイヤ放電加工法の概略を説明づる概略
斜視図である。１１・・・銅被覆鋼線、１２・・・銅−亜鉛合金層、１
３・・・外層、１４・・・中間層、１５・・・内層。

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厚さ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、かつこの銅−亜鉛合金層は外表面側に亜鉛濃度５５
〜６５％の層が、中間に亜鉛濃度４０〜４８％の層が、
内面側に亜鉛濃度４０％以下の層がそれぞれ形成されて
いることを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
（２）鋼線に銅を被覆してなる銅被覆鋼線の外周面に亜
鉛メッキ処理を施して亜鉛層を形成した後、不活性雰囲
気中で亜鉛メッキ層が消失して下地の銅と全て合金化す
るように熱処理を施すことを特徴とするワイヤ放電加工
用電極線の製造方法。
（３）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２項記載の
放電加工用ワイヤ電極線の製造方法。