KR100837350B1

KR100837350B1 - 와이어 방전 가공용전극선

Info

Publication number: KR100837350B1
Application number: KR1020050012729A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 카와모토; 에츠로우 모리야마
Original assignee: 산에츠긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2008-06-12
Also published as: CN1657207A; KR20060041991A; TWI278372B; US20050189327A1; TW200536644A; US7868265B2; CN100402216C; JP2005224913A; JP4390581B2

Abstract

전극선과 피방전 가공물의 사이에서 용해 절단 하는 방전 가공 속도가 향상하고, 한편 , 종래의 고속 전극선보다 생산성이 우수하고, 폐재(廢材) 리사이클성이 좋은 와이어 방전 가공용 전극선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

동과 아연의 2원계 합금으로부터 되는 와이어 방전 가공용 전극선에 있어서, 동과 아연을 소정의 비율로 배합 주조한 합금을 이용해 환봉으로 열간 압출하고, 그 후에 냉간 신선(伸線)와 소둔(燒鈍)을 단계적으로 실시하고, 최종선경의 전극선으로 한 제품의 결정 구조가 α상과 β'이 교호 균일배치가 되도록한다.

여기서, 동과 아연의 2원계 합금은 단위 체적 당 평균 아연 함유율이 41~44% 의 범위인 것이 바람직하다.

방전가공용 전극선

Description

와이어 방전 가공용전극선{Electrode Wire for Wire Electric Discharge Machining}

[ 도 1] A 타입 결정 구조예를 나타낸다.

[ 도 2] B 타입 결정 구조예를 나타낸다.

[ 도 3] 종래의 전극선결정 구조예를 나타낸다.

[ 도 4] 종래의 2층 구조 고속 전극선구조예를 나타낸다.

[ 도 5] 종래의 3층 구조 고속 전극선구조예를 나타낸다.

[ 도 6] 본 발명과 관련되는 전극선예를 나타낸다.

[ 도 7] 본 발명과 관련되는 전극선의 EPMA 분석 차트예를 나타낸다.

[ 도 8] 종래의 전극선의 EPMA 분석 차트예를 나타낸다.

본 발명은, 와이어 방전 가공용 전극선에 관한다. 특히 와이어와 절삭물(切削物)의 사이에 방전을 일으키게 하는 절삭물(切削物)을 용해 절단 하는 속도가 빠르고, 종래의 고속전극선과 비교해 생산성이 높고, 리사이클성이 좋은 와이어 방전 가공용 전극선에 관한다.

와이어 방전 가공이란, 와이어 방전 가공용 전극선과 절삭물(切削物)과의 사이에 방전 현상을 일으켜, 절삭물(切削物)을 용해 절단 하는 가공 방법이다.

이런 종류의 가공 방법은, 사거식(絲鋸式) 으로 가공할 수가 있으므로, 특히 복잡한 형상의 가공에 적합한 가공 방법이다.

와이어 방전 가공용 전극선에는, 방전 가공 코스트를 억제할 수가 있도록 고속 가공이 가능해, 한편으로는 염가의 전극선이 바람직하다.

또, 사용하기 편리하다는 면에서는, 무인 가공에 대응할 수 있도록 자동결선이 생기는 전극선이나, 단선등의 발생을 억제한 전극선도 바람직하다.

종래 이런 종류의 전극선에는, 아연 35~40% 를 함유 하는 동과 아연의 2원계 합금으로부터 되는 전극선이 넓게 일반적으로 사용되어 왔다.

그러나, 아연 35~40% , 를 함유 하는 동과 아연의 2원계 합금으로부터 되는 전극선은 비교적 염가이지만, 절삭물(切削物)을 용해 절단 하는 가공 속도와 특성면에서는 고속이라고는 말할 수 없었다.

그래서, 예를 들면, 도 4 에 나타난 것 같은 중심구리합금의 외측에 방전성이 양호하게 되는 목적으로 마련한 고아연황동층을 베푼 2층구조의 전극선이, 고속 가공성을 추구한 전극선으로서 제품화되고 있다.

또, 보다 고속화를 꾀하는 목적으로, 한층 더 최외층에 아연을 베푼 도 5 에 나타내는 것 같은 3층 구조의 전극선도 공지이다.

그러나, 다층 구조로부터 되는 전극선은 피복 층의 고아연화에 의해 방전 가 공 속도가 향상되지만, 구조가 단순하지 않기 때문에 전극선의 제조 코스트가 매우 비싸지는 문제가 있다.

특허 제 3303296 호 공보에는, 구조가 단순한 단층 구조로 고아연화를 노린 기술이 개시되고 있다.

그러나, 상기 공보의 [ 과제를 해결하기 위한 수단 및 발명의 작용 효과 ] 의 란에 「 Z n의 함유량을 증가시켰을 경우에는 방전 가공 특성은 향상하지만,. β상이 생기기 때문에, 종래 같은 가공 방법에서는, 세선(細線)에의 가공이 곤란하게 된다고 하는 문제가 발생한다.」라고 명기되어 있는 대로, Z r, A l , S i 등의 제 3 원소를 첨가하지 않으면, 신선(伸線)가공을 실질적으로 할 수 없었다.

그러나, 제 3 원소등의 첨가는 코스트 업 요인이 될 뿐만 아니라, 전극선 폐재(廢材)의 관점으로부터 하자면 리사이클성에 문제가 생긴다.

[특허 문헌 1] 특허 제 3303296 호 공보

본 발명은, 전극선과 피방전가공물의 사이에 용해 절단하는 방전 가공 속도가 향상하고, 또한, 종래의 고속 전극선의 생산성보다 뛰어나 폐재(廢材) 리사이클성이 좋은 와이어 방전 가공용 전극선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일반적으로, 동과 아연의 2 원계 합금에 있어서, 아연 함유량이 많아지면 당연히 용해 절단 하는 방전 가공 속도가 빨라진다고 일컬어지고 있다.

그러나, 아연 농도가 40 % 를 넘어 버리면 신선(伸線) 가공성이 극단적으로 나빠져 신선(伸線) 가공이 곤란해져 버린다고 하는 것은 앞서 기술한 바와 같다.

이것은 동과 아연의 2 원 합금의 경우, 아연 함유율이 40% 이하에서는 면심 입방 격자인 α 단상이지만 그것을 넘으면 체심 입방 격자인 β'상의 석출이 시작되어 그 석출량이 신선(伸線) 가능영역을 넘으면 단선해 버리기 때문이라고 말하고 있다.

본 발명자들은, 아연 함유율을 40% 이상으로 높게 해도,. β'상의 석출량을 억제하면서, 단계적으로 냉간신선(伸線)과 소둔(燒鈍)을 반복해, 최종 전극선의 결정 구조를 제어하는 것으로 본 발명에 이른 것이다.

구체적으로는, 동과 아연을 2원계 합금으로부터 되는 와이어 방전 가공용 전극선에 있어서, 강철과 아연을 소정의 비율에 배합 주조한 합금을 이용해 환봉으로 열간압출하고, 그 후에 냉간신선(伸線)과 소둔(燒鈍)을 단계적으로 실시해, 최종선경의 전극선으로 한 제품의 결정 구조가 α상과 β'상과의 교호 균일 배치인 것을 특징으로 한다.

최종선경을 φ0.25~0.30mm 정도의 전극선에까지 신선(伸線) 가공하는 경우에는, 도중의 약φ 0. 9mm의 선경의 단계에서의 인장 강도가 500~650MPa에서, 늘리는 범위가 15~30% 에 들어가도록 냉간신선(伸線)과 소둔(燒鈍)을 단계적으로 실시하고, 한층 더 최종선경에 냉간 신선(伸線) 한 후에 전극선의 인장 강도를 700~1040 MPa 의 범위에 들어가도록 소둔(燒鈍)하면, α상과 β'상이 교호 배치가 된다.

특히, 인장 강도가 700~900MPa 인 전극선은, 방전 가공 속도면에서 우수하다

평균 아연 함유율 41~44% 로 한 것은, 41% 미만이라면 방전 가공 속도의 향상을 기대할 수 없기 때문이고, 44% 를 넘으면 결정 구조의 제어가 곤란하기 때문이다.

또 평균 아연 함유율로 한 것은, 본 발명의 전극선은, α상과 β'상이 교호 균일 배치이기 때문에, 도 7 에 EPMA 분석 차트예에 나타났듯이, 부분적으로는 좀 더 함유율이 높은 부분과 낮은 부분으로부터 이루어지고 있다. 그러므로 한 마디로 아연 함유율이라 표현할 수 없기 때문에 평균 아연 함유율로 했다.

{발명을 실시하기 위한 최량의 형태 }

이하 본 발명의 와이어 방전 가공용 전극선의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 와이어 방전가공용전극선은, 단위 체적 당 평균 아연 함유율이 41~44% 인, 동과 아연의 2원계 합금으로부터 되어있어, 최종 제품(전극선)의 결정 구조가α상과 β'상과 교호 균일 배치이다.

[ 실시예 1]

이하 본 발명의 와이어 방전 가공용 전극선에 대해 실시예로 들어 구체적으로 설명한다.

동 및 아연인곳트를 용해해, 단위 체적 당 평균 아연 함유율이 42.5% 가 되도록 합금을 작성한다.

이 동아연 합금을 결정의 성장을 고려하면서 열간 압출, 이어서 β'상의 석출량과 불균일한 분산을 억제하면서 단계적으로 냉간 신선(伸線)과 소둔(燒鈍)을 반복해, φ0.9mm 의 합금선을 제조한다.

이 합금선을 슬립형 연속 신선(伸線)기를 사용해φ 0. 25mm 및 0. 30mm 까지 냉간 신선(伸線) 한다.

그 다음에 최종 전기소둔(燒鈍)을 실시해 표 1 기재의 본 발명 전극선 및 비교 전극선을 제조했다.

표 1 에 기재한 본 발명 전극선은, 최종선경을φ 0 . 25~0. 30 mm 정도의 전극선에까지 신선(伸線) 가공하는 경우의 예이며, 도중의 약φ 0 . 9mm 의 선경의 단계에서의 인장 강도가 500~650 MPa 로, 늘린 범위가 15~30 % 에 들어가도록 냉간 신선(伸線)과 소둔(燒鈍)을 단계적으로 실시하고, 최종 제품이 되는 최종선경에서 인장 강도가 700 ~1040 MPa 범위에 들어가도록 소둔(燒鈍)을 한 것으로, 결정 구조가 α상과 β'상이 교호 균일 배치가 되었다.

이것에 대해서, 표 1 에 기재한 비교 전극선은, 인장 강도가 700 MPa 미만 혹은 1040MPa를 넘도록 소둔(燒鈍)한 것이다.

[ 실시예 2]

동 및 아연 인곳트를 용해해, 단위 체적 당 평균 아연 함유율이 43. 0% 및 42. 0% 가 되도록 합금을 작성한다. 이하 실시예 1 과 같이 0. 25mm 의 본 발명 전극선을 제조했다.

이렇게 해 얻은 실시예 1 , 실시예 2 , 비교예 1 및 종래 전극으로서 Z n 37%를 함유 하는 α 단층의 전극선을 와이어 방전가공기 (미츠비시 전기제 RA90AT)에 세트 해, 두께 50 mm 의 다이스강철 (SKD-11)을 표준적인 설정 조건으로 가공했을 때의 가공 속도를 계측 했다.

또, 아울러 인장 시험기에 의한 인장 강도도 계측 했다.

표 1 은, 본 발명 및 비교 전극선의 표적인 Z n 농도, 종래 전극을 100% 로 했을 때의 속도비, 인장 강도, 거기에 더해 와이어 평가로서 속도 효과의 정도, 외관 품질, 코스트성, 리사이클성의 4 항목으로 평가한 결과를 기재한 표이다.

표중 속도비는 값이 커지는 만큼 빠른 것이 되고, 와이어 평가의 기호로서는 4 단계로 표시하고, 좋은 쪽의 순으로 ◎ , ○ , △,Ⅹ의 순서이다. (판정 기준은 표 아래에 기재 )

속도 효과 지표 ◎ : 속도비 110 이상 ○ : 속도비 107~109 △ : 속도비 101~107 × : 속도 향상 없음

외관 품질 지표 ◎ : 외관, 품질상 결점 없음 ○ : 경미한 결함이 있으나 사용상 문제없는 레벨

△ : 결함이 있어 일부의 용도로 사용 불가 × : 사용 할 수 있는 레벨은 아니다

코스트 지표 ◎ : 매우 염가 ○ : 비교적염가 △ :약간 고가 X : 매우 고가

리사이클성 지표 ◎ : 동-아연 이외의 금속을 포함하지 않고 사용후의 리사이클성이 뛰어나다.

○ : 동-아연 이외에 미량의 타원소가 어느 정도에서 제약이 수반하면서 리사이클 가능

△ : 리사이클을 위해서는, 대단한 비용 또는 수고가 필요

× : 리사이클 불가

다음에 전극선을 투명한 수지중에 묻히게하고, 수지가 경화한 후 정중하게 연마해암모니아 수용액으로, 에칭 한 후 금속현미경으로 결정 상태를 관찰했다.

본 발명과 관련되는 전극선의 결정 구조는 도 1 에 나타내는 A 타입의 결정 상태에 있고, 희게 보이는 부분이 α상 이고 검게 보이는 부분이 β'상이다.

β'상이 미세화 되어 α상과 β'상과의교호 균일 배치가 되어 있는 것을 알 수 있다.

표 1 에 나타내는 비교 전극선은, 인장 강도가 700MPa 미만 또는 인장 강도가 1040MPa를 넘는 전극선이며, 도 2 에 나타내는 B 타입의 결정 상태임을 알 수 있었다.

검게 보이는 부분이 β'상으로, 도 1 의 A 타입보다 결정의 크기가 크고, α상에 대해서 불균일하게 분산하고 있는 것을 알수있다.

덧붙여 참고로, 아연 함유량이 37% 의 종래의 전극선의 결정 구조예를 도 3 에 나타낸다. α상단독의 결정 구조가 되어 있는 것을 알수있다.

다음에 본 발명과 관련되는 전극선의 평균 아연 함유율을 I C P 법에서 측정했다. 그 결과 바라는 값과의 차는± 0. l% 이내인 것이 확인되었다.

이상 실시 예의 설명은, 전기소둔(燒鈍)기에 의한 설명을 행해 왔지만, 이것에 구애되는 것은 아니고, 전기소둔(燒鈍)이 아니어도 상관없다.

요점은, 제품선경의 결정 구조가 α상과 β'상이 교호 균일 배치가 되도록 지금까지의 신선(伸線) 가공과 소둔(燒鈍)을 제어하는 것에 있다.

본 발명과 관련되는 와이어 방전 가공용 전극선은, 최종 제품인 전극선의 결정 구조를 제어한 것에 의해, 그 평가 결과를 후술 하지만, 와이어 (전극선 )와 피방전 가공물의 사이에 방전을 일으키게 한 용해 절단 한 가공 속도가 향상한다.

고아연과 동과의 2원계 합금이어도, 결정 (β'상)의 성장 및 분산을 억제하면서 단계적으로 신선(伸線) 가공과 소둔(燒鈍)을 실시한 것에 의해, 종래의 고속 전극선보다도 생산성이 높고, 전극선 폐재(廢材)의 리사이클성도 좋아,그 공업적 가치는 매우 크다.

Claims

동과 아연의 2원계 합금으로부터 되는 와이어 방전가공용 전극선에 있어서, 동과 아연을 소정의 비율로 배합 주조한 합금을 이용해 환봉으로 열간 압출하고, 그 후에 냉간신선(伸線)와 소둔(燒鈍)을 단계적으로 실시하고, 최종선경의 전극선으로 한 제품의 결정 구조가α상과 β'상이 교호 균일 배치한 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
청구항 1에 있어서, 동과 아연의 2원계 합금의 단위 체적 당 평균 아연 함유율이 41~44% 의 범위인것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
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