TWI723345B - 鎂黃銅放電加工切割線、其製造方法及相關的經過表面拋光的金屬部件 - Google Patents

Abstract

製造鎂黃銅放電加工切割線的方法包括，熔化鎂黃銅的爐料以形成鎂黃銅熔體，將熔體轉移到保溫爐中，從熔體中鑄造一金屬棒，並將金屬棒拉製成適合放電加工切割線的尺寸。在保溫爐中形成的鎂沉積物可用熔融黃銅沖洗保溫爐的方式除去。

Description

鎂黃銅放電加工切割線、其製造方法及相關的經過表面拋光 的金屬部件

本發明是關於一種製造切割線的方法。

在已知技術中，黃銅中加入鎂能做成一種在製造放電加工(electrical discharging machining)切割線時能夠改進性能的合金。黃銅的鋅比例可為5%至50%重量百分比。鎂的添加量可為0.02%至5%重量百分比。合金的餘量是銅和雜質。餘量中銅的比例可為45%至95%重量百分比。具有該組成的合金稱為鎂黃銅。

使用傳統的連續鑄造系統來生產純黃銅線的方法難以製造鎂黃銅放電加工切割線。當鎂合金熔化時，鎂傾向於從合金中分離出來，而沉積物傾向在鑄造模具上形成。金屬線本身往往更難以捲繞並拉成適合作為於放電加工切割線的細線。放電加工切割線的直徑通常在0.1mm至0.3mm的範圍內。較大和較小的直徑可應用於不同的需求。因此需要一種改進製造鎂黃銅放電加工切割線方法。

本發明提供一種製造鎂黃銅放電加工切割線的方法。此方法包括在熔爐中熔化第一鎂黃銅爐料以形成第一鎂黃銅熔體，第一鎂黃銅熔體包括預定比例的銅，預定比例的鋅及預定比例的鎂；將第一鎂黃銅熔體轉移到保溫爐中 並鑄造第一鎂黃銅棒；而在該鑄模上形成含鎂的沉積物；通過一或多個拉絲模拉出該第一鎂黃銅棒，以形成該鎂黃銅放電加工切割線；在鑄造該第一鎂黃銅棒之後，在該熔爐中熔化一沖洗金屬爐料以形成一沖洗金屬熔體，該沖洗金屬熔體可用於溶解該沉積物；將該沖洗金屬熔體轉移到該保溫爐中；及以該保溫爐鑄造一沖洗金屬棒，使該沉積物實質上從該鑄模中除去。

100、200:鎂黃銅放電加工切割線製造系統

102、142:加熱體

104、124:上蓋

106、126、144:惰性氣體源

108:混合器

110:熔爐

112:主爐料

114:補充爐料

122:主體

128:通風口

130:保溫爐

132:鑄模

134、136、234、236:沉積物

138:傾斜機構

141:鎂黃銅實心棒

150:退火爐

161:鎂黃銅放電加工切割線

170:拉絲模

204:金屬盤管

212:沖洗金屬爐料

241:沖洗金屬棒

第1圖為用於製造鎂黃銅放電加工切割線的系統的示意圖。

第2圖為用於從鑄模中除去含鎂的沉積物並將該沉積物循環到鎂黃銅熔體中的系統的示意圖。

本實施方式描述了非限制性實施例。任何單獨的特徵可以與不同應用所需的其他特徵組合。如本文所用，“約”是指給定值的加或減10%，除非另有明確說明。如本文所用，除非另有明確說明，否則“基本上”是指所需值的至少90%。

如本文所用，“成形”是指物品具有給定形狀的整體外觀，即使所述給定形狀有微小變化。當涉及形狀時，“通常”指即使所述形狀存在微小變化，普通觀察者仍會觀察到物體具有所述形狀。

如本文所用，相對取向名詞，例如“上”，“下”，“頂部”，“底部”，“左”，“右”，“垂直”，“水平”，“遠端”和“近端”是以物件的初始位向來定義，即使物件隨後的位向改變，定義仍不變。

第1圖是用於生產製造鎂黃銅放電加工切割線的系統100的示意圖。系統100包括一熔爐110，包括一加熱體102，一上蓋104，一惰性氣體源106及一混合器108；一保溫爐130，包括一主體122，一上蓋124，一惰性氣體源126及一鑄模132：一退火爐150，包括一加熱體142及一惰性氣體源144；及一或多個拉絲模170。

鎂黃銅放電加工切割線的系統100用以下步驟製造鎂黃銅放電加工切割線。在熔爐110中加入銅和鋅的主爐料112，然後在熔爐110中加入鎂的補充爐料114。加熱直到爐料形成鎂黃銅熔體，再以混合器攪拌熔體。之後熔爐110進行出鋼，將鎂黃銅熔體轉移到保溫爐130中，再通過鑄模132將鎂黃銅熔體鑄成鎂黃銅實心棒141。在退火爐150中將實心棒141退火，再用一或多個拉絲模170拉製鎂黃銅實心棒141，以形成鎂黃銅放電加工切割線161。

如第1圖所示，主爐料112可包括銅和鋅的混合物，其中總重量的5%至50%是鋅。或者，鋅可以在總重量的30%至40%的範圍內。或者，鋅可佔總重量約35%。總爐料包括主爐料112及補充爐料114。

補充爐料114可以包括含在銅或黃銅中的鎂爐料。鎂爐料可佔總爐料的0.02%至5%重量百分比。鎂爐料可佔總爐料的0.05%至0.5%重量百分比。鎂爐料可以是總爐料的約0.1%重量百分比。可以首先將大量裝料加入熔爐110中然後熔化。在主爐料112熔化之後可加入補充爐料114。在將補充爐料114加入到熔化的主爐料112中之後，可用混合器攪拌熔體以減少鎂與熔體的分離。混合可以任何方式完成，例如第1圖中所示的槳式混合器109，或與任何機械混合器，氣體混合器或感應混合器組合進行。

上蓋104可放置在熔爐110上，並且可用惰性氣體清理熔爐110之上蓋104下方的空間。“惰性氣體”是氧氣濃度小於空氣中氧氣濃度的任何氣體混合物。例如，由膜氮產生器所產生的氮氣與1%體積濃度氧氣的混合物即是惰性氣 體。惰性氣體可包括還原氣體，例如氫氣或一氧化碳。

主爐料112及補充爐料114熔化之後，可以對熔爐110進行出鋼，將熔體轉移到保溫爐130。用於保溫爐130的惰性氣體可與用於熔爐110的惰性氣體是相同或不同的氣體。例如，用於熔爐110的惰性氣體可是氬氣，用於保溫爐130的惰性氣體可是氮氣。

保溫爐130還可包括一或多個通風口128和鑄模132。保溫爐130另可包括傾斜機構138，使得保溫爐130在排空時可以傾斜，以在鑄模處提供恆定的頂部壓力。當保溫爐130排空時，可以在熔爐110中加入新的主爐料112和補充爐料114並將其熔化以產生新的熔體。在保溫爐130排空之前，可將新熔體轉移到保溫爐130中以保持鑄造過程連續運行。傾斜機構可以調節，使得鑄模處的頂部壓力保持恆定。

鑄造實心棒141後，可以將其直接送入退火爐150，退火爐150可以用惰性氣體清理，用於退火爐150的惰性氣體可以與用於熔爐110或保溫爐130的惰性氣體不同，用於退火爐150的惰性氣體可包含氮氣和約1%體積百分比的氫氣。或者，可以在鑄造實心棒141之後將其捲繞，然後可將捲繞的實心棒141送入退火爐150，例如鐘式爐。捲繞的實心棒141較易於儲存，以便之後將其加工拉絲。

在實心棒141退火後，可將其以一個或多個拉絲模170加工以形成鎂黃銅放電加工切割線161。系統100可以包括多個具有逐漸縮小直徑的拉絲模170。拉製退火棒的步驟可包括以多個拉絲模170對退火棒重新拉製的步驟。拉製退火棒形成切割線的步驟可一直重複。例如，退火棒可在被三個拉絲模拉製之後再進行退火。再退火的步驟可使用不同的退火爐。不同的退火爐可以是分次式熔爐(例如鐘式爐)或直列式爐(例如雙開口爐)。當鎂黃銅線切割線達到預定的直徑，就可以將其捲繞包裝運送。

當從保溫爐130鑄造鎂黃銅時會分別在通風口128和鑄模132周圍形成 包含鎂的沉積物134及136。

第2圖為用於從鑄模132中除去含鎂的沉積物並將該沉積物循環到鎂黃銅熔體中的系統200的示意圖。包含以下步驟：

在鎂黃銅熔體鑄造成棒狀之後，在熔爐110中加入第二沖洗金屬爐料212，沖洗金屬可以熔解可能在鑄模132及通風口128上形成的沉積物；加熱第二爐料以形成沖洗金屬熔體；轉移沖洗金屬熔體至保溫爐130；及將沖洗熔體以鑄模132鑄造成沖洗金屬棒241，使在鑄模132及通風口128上形成沉積物234，236可被移除並熔解在沖洗熔體中。沖洗金屬棒241可以形成為金屬盤管204。

沖洗金屬可為黃銅，其包含預定比例的銅和鋅。金屬盤管204可被送回到熔爐110並將其熔化以形成第二鎂黃銅熔體。之後就可以測量沖洗金屬的成分，並將另外的鎂加入到熔體中以得到所需鎂的比例。其後可將第二鎂黃銅熔體轉移到保溫爐130中並鑄造成第二鎂黃銅棒。最後可用一或多個拉絲模170拉製第二鎂黃銅棒以形成第二鎂黃銅線切割線。

在另一實施例中，可用純銅作為沖洗金屬。當沖洗金屬棒再循環到熔爐110時，可加入鋅和鎂以製成第二鎂黃銅熔體。

在另一實施例中，沖洗熔體可包含可熔解鎂沉積物的任何金屬。

鑄模132可以由石墨或任何其他合適的材料製成。實驗已證實，當用於鑄造黃銅棒時，石墨模具可能快速磨損。當以合適的塗層覆蓋石墨模具時，模具壽命顯著增加。合適的塗層包括酚醛樹脂和磷。

鎂黃銅放電加工切割線可用塗層加以塗覆。合適的塗層是銅，鋅及其合金。若鎂黃銅放電加工切割線塗上鋅，則可以退火的方式形成γ或ε黃銅塗層。有塗層和無塗層的切割線都適用於放電加工切割機。機器會對切割速度進行回饋控制，進而提高速度直到切割線斷裂。然後放電加工切割機會將切割速度設置降低。這些切割線也適用於帶自動引線的放電加工切割機。

在一實施例中，將一黃銅爐材在熔爐110中熔化。銅含量約為64.5%重量百分比。所需的銅比例為65%重量百分比。熔體的餘量是鋅和雜質。因此，鋅含量為約35.5%重量百分比。大約等於所需鋅的比例35%重量百分比。將鎂加入到熔體中以使鎂含量達到0.1%重量百分比。大約等於所需的鎂比例為0.1%重量百分比。使得鎂黃銅熔化後，將第一熔體轉移到保溫爐130中並鑄成第一鎂黃銅棒。將第一鎂黃銅棒退火及拉製，形成第一批直徑約0.25mm的鎂黃銅放電加工切割線。

在第一鎂黃銅熔體被鑄造之後，在保溫爐130的通風口128及鑄模132上會有沉積物。將沖洗金屬加入熔爐110中並熔化形成沖洗金屬熔體。沖洗金屬具有與第一鎂黃銅熔體大致相同的銅和鋅含量。將沖洗熔體轉移到保溫爐130中並鑄造沖洗金屬棒。通風口128和鑄模132上的沉積物會熔解在沖洗熔體中。

使用者若第一鎂黃銅放電加工切割線放入具有自動引線功能的放電加工切割機中，相對於一般黃銅切割線，鎂黃銅放電加工切割線的切割速度可提高20%，斷裂次數更少，並且有一致且可靠的自動引線。在使用鎂黃銅切割線的放電加工切割機中切割的金屬部件具有更光滑的表面，並且在放電加工切割機的水槽內留下較少的沉積物。

在另一實施例中，在鑄造沖洗金屬棒後，將沖洗金屬棒轉移回熔爐110中熔化。測量鎂含量並加入足夠的鎂以使鎂含量達到約0.1%重量百分比，以製備第二鎂黃銅熔體。然後將第二鎂黃銅熔體轉移到保溫爐130中並鑄造第二鎂黃銅棒。之後將第二鎂黃銅棒退火及以一或多個拉絲模170拉製以形成第二鎂黃銅放電加工切割線。鎂黃銅放電加工切割線的直徑約為0.25mm。

使用者若將第二鎂黃銅放電加工切割線置入具有自動引線功能的放電加工切割機中。相對於一般黃銅切割線，鎂黃銅放電加工切割線的切割速度可提高20%，斷裂次數更少，並且有一致且可靠的自動引線。在使用鎂黃銅切 割線的放電加工切割機中切割的金屬部件具有更光滑的表面，並且在放電加工切割機的水槽內留下較少沉積物。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

110:熔爐

128:通風口

130:保溫爐

132:鑄模

200:鎂黃銅放電加工切割線製造系統

212:沖洗金屬爐料

234、236:沉積物

204:金屬盤管

241:沖洗金屬棒

Claims (8)

1. 一種製造鎂黃銅放電加工切割線的方法，包括：在一熔爐中，熔化一第一鎂黃銅爐料以形成一第一鎂黃銅熔體，該第一鎂黃銅熔體包括：銅，具有一第一銅比例為45%至94.98%重量百分比；鋅，具有一第一鋅比例為5%至50%重量百分比；及鎂，具有一第一鎂比例為0.02%至5%重量百分比；將該第一鎂黃銅熔體轉移到一保溫爐中，該保溫爐包括一鑄模，用以連續鑄造一金屬棒；使用該鑄模連續鑄造一第一鎂黃銅棒，而在該鑄模上形成含鎂的一沉積物；通過一或多個拉絲模拉出該第一鎂黃銅棒，以形成該鎂黃銅放電加工切割線；在鑄造該第一鎂黃銅棒之後，在該熔爐中熔化銅或黃銅以形成一沖洗金屬熔體，該沖洗金屬熔體可用於溶解該沉積物；將該沖洗金屬熔體轉移到該保溫爐中；及以該保溫爐鑄造一沖洗金屬棒，使該沉積物實質上從該鑄模中除去。
2. 如請求項1所述的方法，其中該第一銅比例為45%至68.48%重量百分比，該第一鋅比例為31.5%至38.5%重量百分比。
3. 如請求項1所述的方法，其中該第一銅比例為45%至68.45%重量百分比，該第一鋅比例為31.5%至38.5%重量百分比，該第一鎂比例為0.05%至0.5%重量百分比。
4. 一種鎂黃銅放電加工切割線，其中製造該鎂黃銅放電加工切割線的方法包括：在一熔爐中，熔化一第一鎂黃銅爐料以形成一第一鎂黃銅熔體，該第一鎂 黃銅熔體包括：銅，具有一第一銅比例為60%至68.48%重量百分比；鋅，具有一第一鋅比例為31.5%至38.5%重量百分比；及鎂，具有一第一鎂比例為0.02%至5%重量百分比；將該第一鎂黃銅熔體轉移到一保溫爐中，該保溫爐包括一鑄模，用以連續鑄造一金屬棒；使用該鑄模連續鑄造一第一鎂黃銅棒，而在該鑄模上形成含鎂的一沉積物；在鑄造該第一鎂黃銅棒之後，在該熔爐中熔化銅或黃銅以形成一沖洗金屬熔體，該沖洗金屬熔體可用於溶解該沉積物；將該沖洗金屬熔體轉移到該保溫爐中；以該保溫爐鑄造一沖洗金屬棒，使該沉積物實質上從該鑄模中除去；及通過一或多個拉絲模拉出該第一鎂黃銅棒，以形成該鎂黃銅放電加工切割線。
5. 如請求項4所述的鎂黃銅放電加工切割線，其中該第一銅比例為60%至68.45%重量百分比，該第一鎂比例為0.05%至0.5%重量百分比。
6. 一種經過表面拋光的金屬部件，製作該部件的方法包括：用鎂黃銅放電加工切割線切割一金屬爐料，製造該些鎂黃銅放電加工切割線的方法包括：在一熔爐中，熔化一第一鎂黃銅爐料以形成一第一鎂黃銅熔體，該第一鎂黃銅熔體包括：銅，具有一第一銅比例為45%至94.98%重量百分比；鋅，具有一第一鋅比例為5%至50%重量百分比；及鎂，具有一第一鎂比例為0.02%至5%重量百分比；將該第一鎂黃銅熔體轉移到一保溫爐中，該保溫爐包括一鑄模，用以 連續鑄造一金屬棒；使用該鑄模連續鑄造一第一鎂黃銅棒，而在該鑄模上形成含鎂的一沉積物；在鑄造該第一鎂黃銅棒之後，在該熔爐中熔化銅或黃銅以形成一沖洗金屬熔體，該沖洗金屬熔體可用於溶解該沉積物；將該沖洗金屬熔體轉移到該保溫爐中；以該保溫爐鑄造一沖洗金屬棒，使該沉積物實質上從該鑄模中除去；及通過一或多個拉絲模拉出該第一鎂黃銅棒，以形成該鎂黃銅放電加工切割線。
7. 如請求項6所述的金屬部件，其中該第一銅比例為45%至68.48%重量百分比，該第一鋅比例為31.5%至38.5%重量百分比。
8. 如請求項6所述的金屬部件，其中該第一銅比例為45%至68.45%重量百分比，該第一鋅比例為31.5%至38.5%重量百分比，該第一鎂比例為0.05%至0.5%重量百分比。

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