KR930010004B1 - 와이어 방전 가공용 전극선 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

와이어 방전 가공용 전극선 및 그 제조방법

본 발명은 와이어 방전 가공에 사용하는 전극선 및 그 제조방법에 관한 것이다.

와이어 방전 가공은, 와이어 방전 가공용 전극선이라 칭하는 선 형상의 가공 전극과 피가공물 사이에 물 또는 기름 등의 가공액을 거쳐 간헐적인 방전을 일으키면서 피가공물을 와이어 방전 가공용 전극선에 대해서 상대적으로 이동시키므로서 피가공물을 희망하는 형상으로 용융하여 절단하는 방법이다.

이 방법은 각종의 금형의 제조등에 이용되고 있다. 이와같은 와이어 방전 가공에 있어서는, 피가공물의 끝 마무리, 가공정도 및 끝마무리 표면 상태가 양호할것, 전극선이 피가공물에 부착하지 아니할 것 및 방전 가공 시간이 짧을 것등 방전 가공 특성이 요구되고 있다. 그래서, 이와같은 와이어 방전 가공에 사용하는 방전 가공용 전극선으로서는. 전극선으로서 뛰어난 연신 가공성 및 강도를 가지므로서 종래부터 황동선이 사용되고 있다.

최근에는, 가공 전원이 개량 진보에 따라, 방전 가공 속도를 향상시킬 수 있는 전극선이 요망되고 있다. 특히, 고전압으로 또한 단시간의 펄스 전압을 부여하는 것과 같은 와이어 방전 가공기의 전원을 사용하는 경우에 있어서 방전 가공 속도를 높일 수 있는 전극선이 요망되고 있다.

그러나, 종래의 황동선을 사용하는 방전 가공용 전극선에서는, 충분히 빠른 방전 가공 속도를 얻을 수가 없었다. 또한 피가공물에 전극선의 부착량도 많고, 또한 고속에서 방전 가공을 하려면 단선하기 쉬운 결점도 있었다.

본 발명의 목적은 방전 가공 시간을 짧게 할수가 있고, 또한 전극선이 피가공물에 부착하기 어려운 와이어 방전 가공용 전극선 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 와이어 방전 가공용 전극선은 Zn을 38 내지 50중량% 함유하는 Cu합금으로 형성된다. Zn함유량을 38 내지 50중량%로 한 것은, 38중량%미만에서는 방전 가공 속도의 향상의 효과가 적고, 또한 50중량%를 넘으면 세선으로의 가공이 곤란해지기 때문이다.

본 발명에 있어서는, 바람직하기로는 Zn함유량은 40 내지 50중량%이며, 더욱 바람직하기는 40 내지 46중량%이다.

본 발명에 따르면, 종래 전극선으로서 사용되고 있는 황동보다도 많은 Zn을 함유하므로서 방전 가공 속도가 향상되고 또한 피가공물로의 부착량이 적어진다. 또한 방전 가공중에 있어서 단선도 적게 할 수가 있다.

본 발명의 바람직한 한 실시예에 따른 와이어 방전 가공용 전극선은 Zn을 40 내지 50중량%함유하며, 또다시 Zr을 0.01 내지 1.0중량%함유하는 Cu합금으로 형성된다.

Zn의 함유량을 증가시킨 경우에는 방전 가공 특성은 향상하나 β상이 생기기 때문에 종래와 같은 가공방법에서는 세선으로의 가공이 곤란해지는 문제를 일으킨다. 이로 인하여, 이 실시 상태에서는 Zr을 0.01 내지 1.0중량%함유시키므로서 가공성을 개선하고 있다.

본 발명자들은, Zn의 함유량이 40중량%를 초과한 경우의 첨가 원소와 냉간에서의 연신 가공성 및 방전 가공 특성의 관계를 각종으로 검토한 경과, Zn의 함유량이 40 내지 50중량%일때 Zr을 0.01 내지 1.0중량%첨가한 경우 β상이 세분화되어 냉간에서의 연신 가공성이 향상하는 것을 알았다. 이 실시예는 이와같은 견해에 의한 것이다. Zr의 함유량을 0.01 내지 1.0중량%로 한 것은, Zr의 함유량이 0.01중량%미만으로 되면 가공성 개선의 효과가 적어지고, 1.0중량%를 넘으면 가공성 개선의 효과가 포화됨과 동시에 방전 가공 속도가 늦어지기 때문이다. 또한, Zn함유량이 50중량%를 초과하는 경우에는 Zr의 첨가 효과가 그다지 인정할수 없게 된다. 또한, Zr의 첨가는, 단지 가공성을 개선할 뿐만 아니라 방전 가공 속도 등의 방전 가공 특성의 개선도 초래한다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따르는 와이어 방전 가공용 전극선은 Zn을 40 내지 50중량% 함유하며, 또다시 Ce, Ti, Mg, Bi 및 Mn로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소를 합계로 0.001 내지 0.05중량%함유하는 Cu합금으로 형성된다.

이 실시예도 상술한 실시예와 같이, β상의 발생에 의해 저하하는 가공성을 개선하기 위해, Ce, Ti, Mg, Bi 및 Mn으로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소를 첨가하고 있다. 이와 같은 원소의 첨가에 의해 β상이 미세화되어 냉간 연신이 가능해질 뿐만 아니라, 방전 가공 속도로 향상하여 표면 형상도 평활해지는 것을 본 발명자 등은 보았다. 이들의 원소의 함유량을 0.001 내지 0.05중량%로 한것은, 0.001중량%미만이면 가공 속도 및 표면 형상 등의 방전 가공 특성이나 냉간에서의 연신 가공물을 향상시키는 효과가 적어지고, 0.05중량%를 초과하면 그와같은 효과가 포화되어 버리기 때문이다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따르는 와이어 방전 가공용 전극선 Zn을 40 내지 50중량%함유하고, 또다시 Aℓ, Si, Fe, Ca 및 La로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소를 합계로 0.01 내지 2.0중량%함유하는 Cu합금으로 형성된다.

이 실시예에 있어서도 β상의 발생에 의해 저하하는 가공성을 개선하기 위해, Aℓ, Si, Fe, Ca 및 La로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소를 첨가하고 있다.

이들의 원소의 함유량을 합계로 0. 01 내지 2.0중량%로 하고 있는 것은, 0.01중량%미만이면 가공성의 개선의 효과가 적어지고, 2.0중량%를 초과하면 가공성 개선의 효과가 포화되어 버리기 때문이다.

본 발명에 따르는 와이어 방전 가공용 전극선에 대한 0.2%내력(耐力)(proof stress)의 비율이 0.85 내지 0. 95인것이 바람직하다. 본 발명에 따르는 많은 전극선은, 이와같은 바람직한 범위내로 되도록 인장 강도가 90㎏/㎟이상이며, 인장강도에 대한 0.2%내력의 비율이 0.85 내지 0.95라는 값을 보인다.

이들의 규정을 만족하는 것은 특히 자동 결선성에 있어서 뛰어나다.

본 발명에 따르는 제조방법에서는, Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금 재료로 조제하고, 최소한 일부의 가공 프로세스에 있어서 롤러 가공 및/또는 열간 가공을 채용하여, Cu합금 재료를 세선화하는 각 스텝을 구비하고 있다.

롤러 가공에는, 롤러 압연 가공 및 롤러 연신 가공이 포함된다.

본 발명에 따라 최소한 일부의 가공 프로세스에 있어서 롤러 가공 및/또는 열간 가공을 실시하므로서, 비교적 가공성이 떨어지는 Cu합금 재료라도 와이어 방전 가공용 전극선으로서 사용할수 있는 선의 지름에까지 세선화할 수가 있다.

본 발명에 따라, 롤러 가공 및/또는 열간 가공한 것은 이들의 가공을 실시하고 있지 아니한 것에 비교해서 β상이 균일하게 분포하고 있다. 이로 인하여, 본 발명에 따라 롤러 가공 및/또는 열간 가공을 실시하므로서 합금중에 있어서 β상이 세분화되어 가공성이 개선되는 것으로 생각된다. 또다시, 롤러 가공 및/또는 열간 가공을 실시하면 β상이 세분화되어 방전 가공 특성도 향상한다.

본 발명에 따르는 와이어 방전 가공용 전극선은, 방전 속도가 빠르고 또한 피가공물에 전극선이 부착하지 않는 등, 방전 가공 특성이 매우 뛰어나다. 특히, 본 발명의 전극선은 고전압으로 또한 단시간의 펄스 전압을 부여하는 방전 가공기에 있어서 뛰어난 방전 가공 특성을 표시한다.

실시예 1 내지 6 및 비교예 19 및 종래예 31을 참조.

통상의 Cu기본 금속을 용해한 것에 표 1에 표시하는 Zn함유량으로 되도록 Zn을 첨가하여 연속적으로 단조하므로서 표 1에 표시하는 Cu합금 재료를 얻었다. 이 Cu합금 재료를 열간 압출에 의해 직경 8㎜의 거친선으로 하였다. 이 거친선을, 다음에 표시하는 ① 내지 ⑤의 방법에 의해 세선화하여 직경 0.2㎜의 전극선을 제조하였다.

① 냉간으로 롤러 압연 가공하고, 직경 8㎜에서 직경 1.6㎜까지 가공하여, 다음에 다이스 냉간 연신에 의해 직경 0. 2㎜까지 가공한다.

② 냉간에서 롤러 연신 가공하고, 직경 8㎜에서 직경 1.6㎜까지 가공하여, 다음에 다이스 냉간 연신에 의해 직경 0.2㎜까지 가공한다.

③ 열간(190℃)에서 다이스 연신에 의해 직경 8㎜에서 직경 1.6㎜까지 가공하고, 다음에 다이스 냉간 연신에 의해 직경 0.2㎜까지 가공한다.

④ 열간(150℃)에서 롤러 압연 가공에 의해 직경 8㎜에서 직경 1.6㎜까지 가공하고, 다음에 다이스 냉간 연신에 의해 직경 0.2㎜까지 가공한다.

⑤ 냉간 연신 가공과 열처리를 되풀이하여 행하여 직경 0.2㎜까지 가공하였다. 이때에 필요한 열처리의 회수를 열처리 회수로서 표 1에 병행해서 표시하였다. 열처리 회수가 많은 것은, 1회의 열처리로 가공가능한 감면율이 적은 것을 표시하고 있으며, 가공성이 나쁜 것을 표시하고 있다.

또한 어떠한 가공 방법에 있어서도, 세선화에 있어서 최종의 단계에서는 선의 자국을 적게 하기 위해, 가볍게 통전 가열 처리를 하였다.

얻어진 전극선을 와이어 방전 가공기에 부착시켜 동일 조건에서 방전 가공을 행하고, 방전 가공 속도, 피가공물로의 부착량, 피가공물의 표면 형상 및 전극선의 단선 상황을 조사했다. 이들 결과를 표 1에 병행해서 표시한다.

방전 가공 속도는, 단위 시간당의 가공 단면적(가공 이송 속도와 피가공물 두께의 적)으로 구해서, 종래예 31의 와이어 방전 가공용 전극선의 방전 가공 속도를 1.00로 하여 상대비로 표시한다. 또한, 피가공물의 부착량도 종래예 31을 100으로 하여 상대적인 비율로 표시했다. 또한 피가공물의 표면 형상은 다음에 표시하는 A 또는 B로 평가하였다. A : 표면이 매끄럽고 두께 방향에서의 칫수차가 없고 양호하다. B : 표면이 약간 거칠고 두께 방향의 중앙부에서 볼록한 형상을 표시한다. 또한 비교예 19는 가공중에 단선이 빈번하여 직경 0. 2㎜까지의 가공이 불가능했었다.

[표 1]

표 1의 결과에서 명백한 바와같이, 본 발명에 따라 Zn함유량이 38 내지 50중량%인 실시예 1 내지 6의 전극선은, 종래예 31의 것에 비해 방전 가공 속도가 빠르고 또한 피가공물로의 부착량도 적고, 또다시 피가공물의 표면 형상에 있어서도 뛰어나다. 또한 가공중에 있어서 단선도 거의 없었다.

직경 8㎜에서 직경 0.2㎜까지 냉간 다이스 연신 가공만으로 세선화한 실시예 4-2의 전극선에서는, 가공도중에서 9회의 중간 소둔, 즉 열처리가 필요했었다. 이 1회의 열처리는 530℃에서 3시간이었다. 이 실시예 4-2와 그 밖의 실시예와의 비교에서 명백한 바와같이, 롤러 가공 및/또는 열간 가공을 가공 프로세스의 일부로서 채용함으로서, 현저하게 가공성이 개선된다. 또한 방전 가공 속도나 피가공물로의 부착량등도 개선된다.

실시예 7 내지 18 및 비교예 20 내지 30을 참조.

이하 Zn이외에 또다시 다른 원소를 첨가하는 실시예에 대해서 설명한다. 통상의 Cu기본 금속을 용해한 것에 표 2에 표시하는 량의 Zn 및 그 밖의 원소를 첨가하여 연속적으로 주조하므로서 Cu합금 재료를 얻었다. 이 Cu합금 재료를 열간 압출에 의해 상기한 실시예와 같이 하여 직경 8㎜의 거친선으로 하였다. 이 거친선을 이미 설명한 ① 내지 ⑤의 방법으로 세선화하여 직경 0.2㎜의 전극선을 제조하였다.

얻어진 전극선을 와이어 방전 가공기에 부각시켜 상기한 실시예와 동일한 조건으로 방전 가공을 하고, 방전가공 속도, 피가공물에의 부착량, 피가공물의 표면 형상 및 전극선의 단선 상황을 평가하여, 표 2에 병행해서 표시하였다.

[표 2]

Zn함유량이 38중량% 보다 적은 비교예 26 내지 30에 비해서, 본 발명에 사용하는 실시예 7 내지 18은 어느것이나 높은 방전 가공속도, 피가공물로의 부착량 및 표면 형상을 표시하였다. 또한 가공중에 있어서 단선 회수도 매우 적었다.

실시예 7 내지 9와 비교예 20 및 21의 비교에서 명백한 바와같이, Zr은 0.01 내지 1.0중량%함유하는 것이 바람직하다.

또한 실시예 10-1 내지 13-2와, 비교예 22 및 24와의 비교에서 명백한 바와같이, Ce, Ti, Mg, Bi 및 Mn으로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소는 합계에서 0.01 내지 0.05중량%함유할 것이 바람직하다.

실시예 14 내지 18과 비교예 23 및 25와의 비교에서 명백한 바와같이, Al, Si, Fe, Ca 및 La로 되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소는 합계로 0.01 내지 2.0중량% 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 실시예 10-1과 10-2와의 비교 13-1과 13-2과의 비교 및 15-1과 15-2와의 비교에서 명백한 것과같이, 롤 가공 및/또는 열간 가공을 가공 프로세스의 일부로서 채용하므로서 가공성을 개선할수가 있음과 동시에, 방전 가공 속도나 피가공물로의 부착량등의 방전 가공성도 개선할 수가 있다.

[표 3]

표 3은 상기한 실시예 1 내지 18 및 비교예 19 내지 30 및 종래예 31의 전극선의 인장 강도, 0.2%내력 및 인장 강도에 대한 0.2%내력의 비율 및 자동 결선성의 평가를 표시하고 있다. 표 3에서 명백한 바와같이, 0.2% 내력/인장 강도의 비율이 0.95를 초과하는 비교예 25 내지 27 및 29는 어느것이나 자동 결선성이 떨어져 있었다.

이것에 대해, 0.2% 내력/인장 강도의 비율이 0.85 내지 0.95의 범위내인 기타의 실시예는 어느것이나 자동결선성이 양호했었다.

본 발명에 따르는 실시예 1 내지 18의 전극선은 어느 것이나 인장 강도가 90㎏/㎜이상이며, 또한 0.2내력/인장강도의 비율이 0.85 내지 0.95이며, 자동 결선성이 뛰어 났었다.

이같은 것에서도, 본 발명에 따르는 전극선은, 일반적으로 자동 결선성이 뛰어난 것이다.

Claims (17)

1. Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금으로 형성되는 와이어 방전 가공용 전극선.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu합금이 Zn을 40 내지 46중량%함유하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu합금이 Zn을 40 내지 46중량%함유하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu합금이 Zn을 40 내지 50중량%함유하며 또한 Zr을 0.01 내지 1.0중량%을 함유하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu합금이 Zn을 40 내지 50중량%함유하며 또다시 Ce, Ti, Mg, Bi 및 Mn으로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소를 합계로 0.001 내지 0.05중량%함유하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu합금이 Zn을 40 내지 50중량%함유하며, 또다시 Al, Si, Fe, Ca 및 La로 형성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 1종의 원소를 합계로 0. 01 내지 2.0중량%함유하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu합금이 Zn을 40 내지 50중량%함유하며, 인장 강도가 90㎏/㎟이상이며, 인장 강도에 대한 0.2%내력의 비율이 0.85 내지 0.95인 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
8. Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금 재료를 제조하는 단계와, 최소한 일부의 가공 프로세스에 있어서 롤러 가공을 채용하여 상기 Cu합금재료를 세선화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 롤러 가공이 롤러 압연 가공인 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 롤러 가공이 롤러 연장선 가공인 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
11. Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금 재료를 제조하여, 최소한 일부의 가공 프로세스에 있어서 롤러 가공을 채용하여 상기 Cu합금 재료를 세선화하므로서 제조되는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
12. Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금 재료를 제조하는 단계와, 최소한 일부의 가공 프로세스에 있어서 열간 가공을 채용하여 상기 Cu합금 재료를 세선화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
13. Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금 재료를 제조하여, 최소한 일부의 가공 프레세스에 있어서 열간가공을 채용하여 상기 Cu합금 재료를 세선화하므로서 제조되는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.
14. Zn을 38 내지 50중량%함유하는 Cu합금 재료를 제조하는 단계와, 최소한 일부의 가공 프레세스에 있어서 열간에 있어서 롤러 가공을 채용하여 상기 Cu합금 재료를 세선화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 롤러 가공이 롤러 압연 가공인 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 롤러 가공이 롤러 연신 가공인 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선의 제조방법.
17. Zn을 38 내지 52중량%함유하는 Cu합금 재료를 제조하여, 최소한 일부의 가공 프로세스에 있어서 열간에 있어서 롤러 가공을 채용하여 상기 Cu합금재료를 세선화하므로서 제조되는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공용 전극선.