TW469199B - A wire electrode - Google Patents

Description

a6 Μ 99 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/ ) 發明之領域 本發明係有關於一種用於火花侵蝕切割的線狀電極， 並且更特別地是有關於一種具有基本上吸收張力之導電心 部以及一包含至少二層之塗佈的線狀電極。 發明之背景 一工件可藉由該線狀電極而侵蝕或切割。該切割幾乎 皆藉由一主切割（快速切割）以及一次或數次再切割（精 細切割）而進行。快速切割的工作係由該工件的整個材料 切割出輪廓。因爲要侵|虫之材料的數量之故，其係切割製 程中最耗時的作業步驟。爲使得作業時間盡可能地短，使 用極问的放電目旨里。具有一尚辟含量塗佈層之線材最適 用於此，其本身在侵蝕期間僅些微地磨耗。該侵蝕用線材 必須同時以一相當的速度拉動經過該切割間隙，以確保該 塗佈層在切割間隙中未完全磨耗。其的確產生一快速切割 ，然而其具有的缺點爲切割表面或經侵蝕之工件壁面就諸 多用途而言品質不夠佳。該富有能量的放電作業將留下不 平整的切割表面。再者，該切割間隙將因電極的磨耗而變 成圓錐形。此需要一次或多次的再切割，以修整該間隙的 圓錐形或傾斜壁面，使其符合顧客的要求。 該工件的表面接著在再切割或精細切割期間再修整β 因此該表面爲光滑的’且僅移除不符合希冀形狀的輪廓。 該平滑化的工作係以較小的放電能量完成’以便獲得所要 求的工件品質（平行性、表面品質、尺寸精度）°再切割 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） ^--------訂·------- I C請先閱璜背面之注t事項再填寫本I) 經濟部智慧財庚局員工消費合作社印製 4 6 919 9 A7 B7 五、發明說明（>) 的次數主要取決於希冀的工件表面品質。 在侵蝕用線材與工件間之將該工件侵蝕的放電係於去 離子腔室中產生。爲使得火花能夠產生在該去離子腔室中 的線狀電極與工件間，爲此目的，必須建立一導電性通道 ，以啓動真正的脈衝。元素鋅已證實特別有利於該建立。 即使在極低的能量或電流下’其仍可使得該第一導電電橋 快速且安全地形成。此係特別地有利於精細切割。基於此 ，鍍鋅的線狀電極已發現具有廣泛的用途。該線狀電極的 心部材料可爲任何希冀的種類，偏好爲銅、黃銅、鋼及複 合線材（鋼-銅）。相較於未鍍鋅電極，使用該鍍鋅電極 得以在具有不佳性能之發電機的老舊WEDM機械中達成明 確的切割性能增加。特別地是，一進一步的優點在於藉由 鋅極易揮發的特性，已經得以在極低的電能下進行一穩定 的侵蝕製程。如上述說明，此係極精細或光滑表面的侵註 條件。 現今經改良的發電機技術得以產生更富有能量的火花 。此將鋅易於揮發的優點轉變成缺點，因爲鋅在製程期間 將快速移除，而不再有利於侵蝕（特別是在快速切割製程 期間）。爲平衡該較大的侵蝕磨耗速率，增加鋅層的厚度 已證實無效。 鍍黃銅的線狀電極爲有助益的。在該鍍黃銅線狀電極 的情況中’一高鋅含量的黃銅合金使用爲心部線材的外套 。基於發電機技術的改良，具有極低揮發溫度與高侵蝕磨 耗速率的鋅層係以具有高鋅含量的合金層取代。相較於純 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210x297公釐） —It---------裝_---— — — I 訂----III — <:琦先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ―1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 y1 9 9 Α7 ________Β7 五、發明說明（>7 ) 鋅塗佈，其具有的優點爲該外圍塗佈具有較高的耐侵蝕磨 耗性。該高鋅含量黃銅層的厚度更可明顯地較純鋅層爲厚 。使用該種電極亦得以在快速切割製程中操作具有更強功 能發電機的新式WEDM機械。然而，相較於鍍鋅電極，缺 點在於該經侵蝕的工件表面品質並不如以鍍鋅線狀電極所 侵蝕之工件表面一般高品質。即使在使用具有經擴散外圍 塗佈之線材的重複切割的狀況中，表面品質亦不如以鍍鋅 電極所獲得。 本發明的基本目的在於提供一種線狀電極製品及其製 造方法，使用該製品一方面得以在工件上產生最精細的表 面（亦即完成精細的切割），而另一方面得以使用快速切 割法而高速切割工件。 發明之槪要 一種用於火花侵蝕切割的線狀電極及其製造方法，其 具有基本上吸收張力之導電心部。該線狀電極更具有在侵 蝕期間磨耗掉的一塗佈，該塗佈包含二層。該線狀電極係 同時適用於工件的快速切割與精細切割。該線狀電極具有 基於該目的的一塗佈內層’其用於快速切割製程，並由一 基本上均質合金所組成。該內層係以電鍍、鍍鋅、粉末塗 佈及火法金屬噴覆之一而施加於該線狀電極心部上。而該 塗佈的外層係提供用於精細切割，並具有大於80%的鋅含 量，因此該外層的厚度爲剩餘塗佈厚度的五分之一。若爲 所需，該線狀電極將進行第二道擴散退火，並接著將該線 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ------------^------— —訂---------線 (請先閱讀背面之立意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1衣 6 9199 A7 _____B7___ 五、發明說明（φ ) 狀電極再成形至預定的直徑，以使得該塗佈的組成仍相同 0 本發明的該線狀電極係同時適用於快速切割製程及精 細切割製程。在快速切割製程的狀況中，火花於工件與線 狀電極間放電期間，將流動一高電流。該塗佈的外層因而 直接移除，使得該層對於快速切割僅有不明顯的貢獻。該 耐磨耗的內層將在快速切割期間接管主要的負載。當精細 切割進行時，將流動一較小的電流’且僅有外層（亦即高 鋅含量層）消耗。本發明的線狀電極因而爲一萬用型電極 ，其係同時適用於快速切割及精細切割，藉此於工件上製 作一精細表面。因此，在加工製程期間不再需要更換電極 ，因爲快速切割與精細切割可以相同之本發明的電極來完 成。一方面，此將節省停頓/安裝時間，且該工件無須每次 重新移動調整。 當該塗佈外層包含100°/。的鋅時係有益的。該塗佈的內 層有利地包含37至60%的鋅。內層的鋅可有利地爲黃銅合 金，其鋅含量在4〇至48%之間。內層有利地具有均質的/3 和/或7*結構。在體心立方晶格的狀況中，鋅原子係以可由 線狀電極輕易地移除的方式所束縛，而用於觸發工件與線 狀電極間的電弧；然而另一方面，該鋅原子又緊密地固定 ，以便限制磨耗速率。 當內層具有至少2.5微米的厚度時更爲有益。線狀電 極的外層有利地具有0.5至5微米的厚度。 在第一個特別有利之線狀電極的實施例中，該心部係 6 本紙張尺度適用¥國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 46 91 99 A7 B7 五、發明說明（s ) 由具有0.25 mm直徑之CuZn 20所組成，內層具有45°/。的 鋅含量並具有15至20微米的厚度，而外層具有2至3微 米的厚度。該線狀電極有利地具有至少800 N/mm2的抗拉 強度。 第二個特別適當的實施例具有一 CuZn 35的心部’內 層具有45%的鋅含量並具有10至15微米的厚度，而外層 具有1至2微米的厚度。該第二個實施例的線狀電極有利 地具有至少900 N/mm2的抗拉強度。在根據本發明之第一 個實施例與第二個實施例中的線狀電極可具有12至50 MS/m的比導電率。 用於製造上述線狀電極之一的本發明方法可分爲下列 發明方法的步驟： 在第一個步驟中，內層施加於心部上。該內層有利地 以電鍍、鍍鋅、粉末塗佈及火法金屬噴覆完成。若爲所需 ，在第二個步驟中，進行線狀電極的擴散退火。外層係於 其次的步驟施加於該內層上。接著將該線狀電極再成形至 預定的直徑，以使得該塗佈的組成與結構仍保持相同，以 免發生線狀電極的升溫（其將造成明顯的擴散）。 該擴散退火可有利地以連續流的方式穿經流體化床窯 ，在由350°C上升至600°C的溫度’進行二分鐘的退火時間 〇 在擴散退火後進行快速冷卻’以固定擴散狀態。 細節說明 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

I --------訂·------ -- I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 d6 91 99 B7 五、發明說明（& 二個有利的舉例實施例係更詳細說明如下： 本發明之線狀電極的第一個舉例的實施例具有〇.25mm 的直徑，外層的厚度爲2至3微米，內層的厚度爲至 20微米。外層爲純鋅層，而內層爲具有45。/。鋅含量的黃銅 層。本線狀電極的線材具有約800 N/mm2的抗拉強度，以 及17MS/m的比導電率。 本發明之線狀電極的第二個舉例的實施例亦具有 0.25mm的總直徑，外層的厚度爲1至3微米，而內層的厚 度爲1〇至15微米。與第一個舉例的實施例相同，外層爲 純鋅層，而內層亦爲具有45%鋅含量的黃銅層。本線狀電 極的線材的抗拉強度約爲900 N/mm2,而比導電率爲15 MS/m 〇 Ϊ --------訂--------- (請先聞背面之法意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X M7公髮）

Claims (1)

1. 46 91 99 §_ 六、申請專利範圍 1.一種用於火花侵鈾切割的線狀電極，其具有基本上 吸收張力之導電心部以及可在侵蝕期間磨耗的一塗佈，該 塗佈包含二層’其中’該塗佈的內層具有適用於快速切割 的組成並由一基本上均質合金所組成，以及其中，該塗佈 的外層具有適用於精細切割的組成並具有大於80%的鋅含 量，以及其中該外層的厚度最高爲剩餘塗佈之厚度的五分 之一。 2·如申請專利範圍第1項之線狀電極，其中該外層包 含100°/〇的鋅。 3. 如申請專利範圍第1項之線狀電極，其中該內層包 含37至60重量％的鋅。 4. 如申請專利範圍第1項之線狀電極，其中內層由昔 銅所組成，並具有40至48重量％的鋅含量。 5. 如申請專利範圍第1項之線狀電極，其中該內層具 有均質的；S和/或r結構。 6. 如申請專利範圍第1項之線狀電極，其中該內層具 有至少2.5微米的厚度。 7·如申請專利範圍第i項之線狀電極，其中該外層具 有〇.5至5微米的厚度。 8·如申gra專利範圍第1項之線狀電極，其中該心部由 CuZn 20所組成，其中該內層具有45重量％的鋅含量並具 有I5至2〇微米的厚度，以及其中該外層具有2至3微米 的厚度。 9.如申請專利範圍第8項之線狀電極，其中該線狀電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4堤格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之主意事項再填寫本頁) 策--------訂----------— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 極具有至少800 N/mm2的抗拉強度。 10. 如申請專利範圍第1項之線狀電極，其中該心部由 具有35-37重量％之鋅的CuZn合金所組成，其中該內層 具有45重量％的鋅含量並具有10至15微米的厚度，以及 其中該外層爲1至2微米厚。 11. 如申請專利範圍第10項之線狀電極，其中該線狀 電極具有至少900 N/mm2的抗拉強度。 12. 如申請專利範圍第8項之線狀電極，其中該線狀電 極具有12至50 MS/m的比導電率。 13. —種製造具有一心部以及一塗佈（由一內層及外層 所組成）之線狀電極的方法，其中： (a)在第一個步驟中，內層有利地施加於線狀電極的心 部上，其以電鍍、鍍鋅、粉末塗佈及火法金屬噴覆之一完 成； 0>)若爲所需，在第二個步驟中，進行線狀電極的擴散 退火； (c) 外層係於其次的步驟施加於該內層上； (d) 接著將該線狀電極再成形至預定的直徑，使得該塗 佈的組成與結構仍保持相同，以免發生線狀電極的升溫（ 其將造成明顯的擴散）。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該擴散退火 以連續流的方式經過流體化床窯，在由350°C上升至600°C 的溫度，進行二分鐘的退火時間。 15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中在擴散退火 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於--------訂—--------線丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 9 1 9 ::i §88 C8 D8 六、申請專利範圍 後進行快速冷卻，以固定擴散狀態。 16.如申請專利範圍第13項之方法，其中該內層結構 由α + /5或僅/5或r或;5 + 7的組織所組成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）