KR20010020671A - 와이어 전극 - Google Patents

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Abstract

본질적으로 인장력을 흡수하는 전기적 도전코어를 가지며 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극 및 그것을 제조하는 방법, 또한 와이어전극은 침식시 적어도 2개층으로 된 피복을 가지며, 그러한 와이어전극은 가공물의 신속절삭 및 미세절삭에 적합하다.
이 목적을 위해 와이어전극은 신속절삭방법을 사용하며 본질적으로 균질합금으로 된 내부층 피복을 가지나, 그에 반하여 피복의 외부층은 미세절삭이 제공되며 약 80%의 아연함유량을 가지며, 이때 외부층의 두께는 잔여피복의 1/5층두께에 놓이게 된다.

Description

와이어 전극{Drahtelektrode}
본 발명은 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극에 관한 것이며, 더 상세히는 본질적으로 인장력을 흡수하는 전기적 도전과코어 및 적어도 2개층으로 된 피복을 가진 와이어전극에 관한 것이다.
가공물은 그러한 와이어전극에 의해 침식 또는 절삭되며, 절삭은 그러므로 항상 주절삭(신속절삭)및 1개 또는 다수의 재절삭(미세절삭)을 통하여 달성된다.
이것은, 침식될 물질의 양때문에, 절삭공정의 가장 시간소요되는 동작스텝이다.
작업시간을 가능한한 단축하기 위하여, 매우 큰 방전에너지를 사용한다.
침식시 그자신 비교적 적게 마모되는 큰 아연함유량을 가진 피복층의 와이어는 이 목적을 위하여 가장 적합하다.
침식와이어는 절삭갭에 있는 동안에 피복층이 완전히 마모않되도록 보증하기 위하여 상당한 속도로 동시에 견인되어야 한다.
이것은 사실 신속절삭의 결과를 가지나, 절삭 또는 침식 가공물측의 표면이 여러회 사용하기에 충분한 품질이 아니라는 단점을 가진다.
고에너지 방전동작은 절삭표면에 불규칙성을 남기게 되며, 또한 절삭갭은 전극의마모때문에 원추형으로 된다.
이것은 수용자의 요구에 응하기 위해 갭의 원추형상 또는 경사 측벽을 다듬는 1회이상의 재절삭을 필요하게 한다.
그 다음, 가공물의 표면은 재절삭 또는 미세절삭시 재다듬질되게 이에 의해 표면을 평탄하게 하고 또 요망형상과 일치않된 윤곽은 제거된다.
이 평탄작업은 보다 적은 방전에너지로 달성됨으로, 가공물의 요구품질(평행성,표면질,치수정밀도)이 성취된다.
그러므로 재절삭 회수는 주로 가공물의 요구표면질에 좌우된다.
침식와이어가 가공물간에 있는 가공물을 침식하는 방전은 탈이온쳄버에서 발생하며, 스파크가 와이어전극과 가공물간의 탈이온쳄버에서만 발생할 수 있도록 하기 위하여, 실임펄스를 개시하도록 이를 위한 도전채널을 조립하여야 한다.
아연원소가 이 조립용으로 특히 유리한것으로 판명되었으며, 매우 적은 에너지 또는 전류에서도, 제1의 도전브리지의 신속 및 안전한 형성을 할수 있으며, 이것은 미세절삭에 대해 특히 유리하다.
이것은 근거로하여 아연으로 피복된 와이어전극은 광범위한 사용을 제공하였으며, 그러한 와이어전극은 요구된 어떠한 형으로도 되며, 바람직한것은, 동, 황동,강철 및 합성와이어(강철-동)이다.
이 아연 피복전극으로, 성능빈약발전기를 함유한 옛 WEDM머신에서 피복않된 전극과 비교하여 절삭성과의 분명한 성능향상을 얻을수 있었다.
특히, 추가 이점은, 매우 용이한 아연의 휘발성을 통하여 아주 적은 전기에너지로 안정된 침식처리가 가능한 것이었다.
이것은, 이미 위에서 설명한 바와같이, 매우 미세한 또는 평탄한 표면의 침식에 대한 조건이다.
오늘날에는 개량된 발전기 기술을 통하여 더욱더 고에너지 스파크를 생성할수가 있다.
이것은, 아연은 처리시 매우 급속히 제거되여 신속절삭처리시 특히 침식을 위해 더이상 사용될 수 없으므로, 아연의 용이한 휘발성의 장점을 단점으로 변환시킨다.
고비율의 침식마모를 평형시키기위한 아연층 두께의 증가는 비효율적인 것으로 판명되었다.
여기서, 황동피복와이어전극은 도움이 될수 있었으며, 이 황동피복와이어 전극의 경우, 아연 함유 고황동합금을 코어와이어의 외피로 사용하였다.
매우 낮은 휘발온도 및 고비율의 침식마모를 가진 아연층은, 발전기기술의 향상으로 고아연함유량을 가진 합금층과 교체되었다.
이것은 외측피복이 순수아연피복보다 침식마모에 대하여 고저항성을 가지는 장점을 구비하며, 또한 고아연함유황동층의 층두께는 순수 아연층보다 상당히 두껍다.
그러므로, 이런형의 전극으로서 신속절삭공정에서 보다 강력한 발전기를 가진 새로운 WEDM머신을 가동할 수 있었다.
그러나, 아연피복전극과 비교하여, 침식가공물의 표면품질이 아연피복와이어전극으로 침식된 가공물의 표면과 같은 고품질이 아니라는 단점이 있다.
확산외측피복의 와이어를 사용한 반복절삭의 경우에도, 아연피복전극으로 달성된 것 같은 표면품질이 달성않된다.
본 발명의 기본목적은, 한편으로는 가공물에 가장 섬세한 표면을 생성, 즉 미세한 절삭을 시행하는 또 다른 편으로는 신속절삭방법을 사용하여 고속으로 가공물을 절삭하는 전극제품 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본래 인장력을 흡수하는 전기적 도전코어를 가지며 스파크 침식에 사용하는 와이어전극 및 그것을 제조하는 방법, 또한 와이어전극은 침식시 마모하는 2개층으로 된 피복을 구비하며, 그러한 와이어전극은 가공물의 신속절삭 및 또한 미세절삭에 적합하다.
이 목적을 위해 와이어전극은 신속절삭처리에 사용하며 본래 동질합금으로 된 내부층을 구비하고, 이 내부층은 평판배양, 아연도금, 분말피복 및 불꽃-금속피복중의 1개에 의해 와이어전극의 코어에 적용된다.
그러나 피복의 외부층은 미세절삭에 제공되며, 약 80%의 아연함유량을 구비하며, 그에 의하여 외부층의 층두께는 잔여피복의 층두께의 1/5에 놓이게 된다.
필요할 경우에는, 와이어전극은 제2스텝에서 확산어닐링된 후 피복의 조성물이 대체적으로 동일하게 남을수 있는 소정의 직경으로 와이어전극을 재형성한다.
본 발명에 의한 그러한 와이어전극은,신속절삭처리 및 미세절삭처리에 적합하다.
신속절삭처리의 경우에는, 가공물과 와이어전극간에 스파크발생시 대전류가 흐르는다.
그러므로, 피복의 외부층은 다만 신속절삭에 미미하게 기여되도록 직접 제거되며, 신속절삭시 저항성 내부층은 주하중을 떠맡는다.
미세절삭이 발생된다면, 소량의 전류가 흐르며, 다만 외부층,즉 고아면 함유층이 소모된다.
그러므로 본 발명의 와이어전극은 신속절삭 및 가공물에 고운 표면을 생성하는 미세절삭에 적합한 보편적 전극이다.
따라서 신속 및 미세의 양절삭이 동일한 본 발명의 전극으로 시행됨으로 가공처리시 전극변경은 더이상 필요하지 않게 된다.
한편, 이것은 정체/설정기간을 절약하며, 또 가공물을 새롭게 이동시킬 필요가 없으며, 매번 조정한다.
피복의 외부층이 100%의 아연으로 구성되면 유리하며, 피복의 내부층은 바람직하게 37~60%의 아연을 함유한다.
내부층의 아연은 바람직하게 황동합금이며, 그의 안연함유량은 40~48%이며, 내부층은 바람직하게 균질의 β-및 /또는 r-구조를 구비한다.
입방체중심결정격자의 경우, 아연원자는 가공물간에서 아크를 점화하는 와이어전극으로부터 충분히 용이하게 제거되도록 결합되며, 그러나 한편, 와이어전극은 마모율이 제한되도록 견고하게 지탱된다.
또한, 내부층은 적어도 2.5㎛의 두께를 가질때 유리하며, 와이어전극의 외부층은 유리하게 0.5~5㎛의 층두께를 가진다.
와이어전극의 제1의 특히 유리한 실시예에 있어서, 코어는 0.25mm의 직경을 가진 CuZn 으로 구성되고, 내부층은 45%아연함유량 및 15~20㎛의 두께를 가진다.
그러나 외부층은 2~3㎛의 층두께를 가지며, 와이어전극은 유리하게 적어도 800N/mm2의 인장강도를 가진다.
제2의 특히 적절한 실시예는 CuZn35의 코어를 가지며, 내부층은 45%의 아연함유량을 구비하고, 10~15㎛의 두께를 가지며, 또 외부층은 1~2㎛의 두께를 가진다.
와이어전극의 제2의 실시예는 유리하게 적어도 900N/mm2의 인장강도를 가지며,본 발명에 의한 제1및 제2의 양 실시예에서, 와이어전극은 12~50MS/m의 비전기도전율을 구비한다.
상기 와이어전극중의 1개의 제조에 대한 본 발명의 방법은 다음 방법의 스텝으로 분류된다.
내부층은 제1의 스텝에서 코어에 적용되며, 이것은, 평판배양, 아연도금, 분말피복 또는 불꽃금속피복에 의해 유익하게 이루어진다.
필요할 경우, 제2의 스텝에서 와이어전극의 확산어닐링이 뒤따르게 된다.
그후에 외부층은 다음 스텝에서 내부층에 적용된다.
소정직경으로의 뒤따른 변형이, 피복의 조성물 및 구조가 동일하게 잔류되도록 이루어짐으로서, 큰 확산을 초래할 수 있는 와이어전극의 가열은 발생하지 않는다.
확산어닐링은, 2분간의 어닐링시간에 350~600℃의 온도에서 유동층가마를 통한 계속적 흐름에서 발생한다.
급냉각은 확산상태를 고정하기 위하여 확산어닐링후에 일어난다.
2개의 유리한 실시예를 다음에 상세히 설명한다.
본 발명의 와이어전극에 대한 제1의 실시예는 0.25mm의 직경을 가지며, 이때 외부층의 층두께는 2~3㎛이며, 내부층의 두께는 15~20㎛이다.
외부층은 순수아연층이며, 이때 내부층은 45%의 아연함유량을 가진 황동층이다.
이 와이어전극의 와이어는 약 800N/mm2의 인장강도 및 17MS/m의 비전기도전율을 구비한다.
또한 본 발명의 와이어전극에 대한 제2의 실시예는 0.25mm의 총직경을 가지며, 이때 외부층의 층두께는 1~3㎛이며 내부층의 층두께는 10~13㎛이다.
다른 한편으로는, 외부층은 순수아연층이며 이때 내부층은 제1의 실시예에서와 동일하게 45%의 아연함유량을 가진 황동층이다.
와이어전극의 와이어의 인장강도는 약 900N/mm2이며, 이때 비전기도전율을 15MS/m이다.
본 발명에 의한 와이어전극은 가공물을 스파크침식에 의해 절삭하며, 인장력을 흡수하는 전기적도전코어 및 적어도 2개층으로 된 피복층을 가지고 있다.
따라서 가공물의 절삭시, 신속절삭 및 미세절삭을 할수가 있어, 금속가공산업에 크게 공헌할수가 있다.

Claims (16)

  1. 본질적으로 인장력을 흡수하는 전기적도전코어 및 침식시 마모되는 2개층으로 구성된 피복을 구비하며 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극에 있어서, 피복의 내부층은 신속절삭에 적합하며 본질적으로 균질합금으로 된 조성물을 함유하며, 또 피복의 외부층은 미세절삭에 적합하며, 80%이상의 아연함유량을 가지며, 또 외부층의 총두께는 잔여피복의 총두께의 1/5에 달하는 것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  2. 제 1항에 있어서,
    외부층은 100%의 아연으로 구성된 것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  3. 제 1항에 있어서,
    내부층은 아연 37~60wt%의 함유량을 구비한 것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  4. 제 1항에 있어서,
    내부층은 황동으로 구성되고 40~48wt%의 아연함유량을 구비한 것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  5. 제 1항에 있어서,
    내부층은 균질의 β-및/또는 r-구조를 가진것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  6. 제 1항에 있어서,
    내부층은 적어도 2.5㎛의 층두께를 가진것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  7. 제 1항에 있어서,
    외부층은 0.5~5㎛의 층두께를 가진것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  8. 제 1항에 있어서,
    코어는 CuZn 20으로 구성되며, 내부층은 아연 45wt%의 함유량 및 15~20㎛의 층두께를 가지며, 또 외부층은 2~3㎛의 두께인것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  9. 제 8항에 있어서,
    와이어전극은 적어도 800N/mm2의 인장강도를 가진것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  10. 제 1항에 있어서,
    코어는 아연 35~37wt%를 가진 CuZn합금으로 구성되고, 내부층은, 아연 45wt%의 함유량 및 10~15㎛의 층두께를 가지며, 또 외부층은 1~2㎛의 두께인것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  11. 제 10항에 있어서,
    와이어전극은 적어도 900N/mm2의 인장강도를 가진것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  12. 제 8항에 있어서,
    와이어전극은 12~50MS/m의 비전기도전율을 가진것을 특징으로 하는 스파크침식절삭에 사용하는 와이어전극.
  13. 코어 및 내부와 외부층으로 이루어진 피복을 가진 와이어전극의 제조방법에 있어서,
    a) 내부층은 제1의 스텝에서, 평판배양, 아연도금, 분말 피복 및 불꽃금속피복중의 1개를 통하여 와이어전극의 코어에 유리하게 적용되며,
    b) 필요할 경우, 와이어전극은 제2의 스텝에서 확산어닐링되며,
    c) 외부층은, 다음 스텝에서 내부층에 적용되며,
    d) 그후에 피복의 조성물이, 본질적으로 잔류될 수 있도록, 소정의 직경으로 와이어전극을 변형함으로서, 큰 확산을 초래할 수 있는 와이어전극의 가열이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 와이어전극의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    확산어닐링은, 2분간의 어닐링시간에 350~600℃의 온도에서 유동층가마를 통한 계속흐름에서 발생하는 것을 특징으로 하는 와이어전극의 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    신속냉각은 형성된 구조를 고정하기 위해 확산어닐링후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어전극의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    내부층의 구조는 α+β 또는 다만 β또는 r 또는 β+r 의 구조물로 구성된 것을 특징으로 하는 와이어전극의 제조방법.
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