WO1999006183A1 - Procede de production d'un fil-electrode poreux destine a l'usinage par electro-erosion et structure du fil-electrode - Google Patents

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Definitions

  • FIG. 1 schematically illustrates a general electric discharge machining method.
  • the discharge application method is as follows.
  • the electrode wire 2 is inserted into the start hole 7 previously drilled in the workpiece 1, and the electrode wire 2 and the inner wall surface of the start hole 7 are run while the electrode wire 2 runs in the through direction.
  • the electric discharge machine is provided with a power supply device, an electrode wire transfer device, a transfer device for a workpiece, and a machining fluid circulation device.
  • the workpiece transfer device is moved in the direction perpendicular to the electrode wire 2 as shown by the arrow, and the electrode wire 2 is continuously fed from the supply reel 3 and the openings 5, 5 'on both sides of the workpiece. Through the take-up reel 4.
  • a high-frequency voltage is applied between the workpiece 1 and the electrode wire 2 to perform cutting, and deionized pure water for removing heat generated during processing is supplied as a liquid to the processed part. Is done.
  • the efficiency of electric discharge machining, especially machining speed is closely related to the supply flow rate of machining fluid, machining current density, and the discharge waveform and frequency, and it is known that improvement can be achieved by adjusting such factors. .
  • pure copper wire has been used as an electrode wire, but pure copper has excellent elongation, facilitates fine wire processing, and has good electrical conductivity.
  • pure copper wire has low tensile strength, it is not possible to suppress the vibration of the electrode wire because it is not possible to apply too much tension during electrical discharge machining, resulting in poor machining accuracy and easy disconnection.
  • high-strength wires such as molybdenum wire and tungsten wire for precision machining are used for special machining, and brass electrode wires representing 65/35 brass wire are widely used for general machining. It has become so.
  • Brass electrode wire has about twice or more the tensile strength compared to pure copper, and the presence of zinc as its alloy component improves discharge stability, vaporization and explosive power, etc. It has the advantage of being able to.
  • electrode wires, etc. which add strength elements and machining speed by adding trace elements such as Al and Si to brass. Is being developed.
  • the processing speed is expected to increase as the zinc content in the brass alloy increases, but when the zinc content exceeds 40%, a brittle shape is formed, making it difficult to draw as a fine wire. .
  • U.S. Pat. No. 4,278,404 discloses an electrode wire in which the surface of a copper wire or brass wire is coated with zinc or a zinc alloy. That is, a core wire made of a material having relatively high tensile strength and electric conductivity such as copper, brass, or iron, and having a lower vaporization temperature than these materials such as zinc, cadmium, tin, lead, antimony, bismuth, and alloys thereof.
  • FIG. 1 shows an electrode wire in which the above-mentioned material is electroplated on a plating layer of a core wire and a method of manufacturing the same.
  • the tensile strength and electric current required for the electrode wire are fulfilled by the core wire, the vaporization temperature is low, the cooling rate and the cleaning power are improved by the material properties, and the processing speed can be further increased.
  • the plating layer is likely to be vaporized by heat at the time of processing, and thus sometimes serves to protect the core wire from thermal shock.
  • the zinc wire can be manufactured by providing an electroplating method to the finally stretched thin wire by electroplating, and after electroplating a wire having an appropriate diameter with zinc or the like, stretching the wire for the final thin wire. Line work is also possible.
  • the oxide layer plays a role of improving a short circuit between the electrode wire and the workpiece during electric discharge machining, the oxide layer is substantially independent of the machining speed, and is plated with the structure as described above.
  • the processing speed of the formed electrode wire is a heat treatment step for forming the copper-zinc alloy layer as described above, but the cause is not clearly known.
  • U.S. Pat. Nos. 4,686,153 also disclose a copper-clad steel wire plated with a zinc alloy. Provide excellent machining accuracy to enhance the mechanical tensile strength of the strength lines within the core wire, it is possible to provide high-les, the conductivity using copper overturned be c.
  • Such Dokutsugae Zinc is electroplated or hot-dip coated on a steel wire and then heat treated to form a copper-zinc alloy layer. Especially zinc content is 40-50 weight. /. , An improved processing speed was obtained over simply galvanized copper-clad steel wire. It is composed of such a zinc-plated copper-clad steel wire, a copper-coated core wire, and a copper-zinc alloy layer.
  • the zinc content at this time is in the range of 10-50% by weight. 40 to 50% by weight is desirable.
  • the method of manufacturing such a wire includes providing a copper-clad steel wire core wire, electroplating zinc on the core wire, drawing the zinc-coated core wire with a thin wire, and heating the zinc.
  • the plating layer is converted to a copper and zinc alloy layer, and the zinc concentration is 100-500 weight.
  • the desirable range is 40 to 50% by weight, and includes a heat treatment step for gradually increasing the zinc concentration in the circumferential direction from the core wire. Ma
  • the heat treatment step may be performed first in the wire drawing step, and the zinc plating may be formed by hot-dip plating.
  • the core wire is plated with a material such as zinc that has a lower melting point and a lower vaporization temperature than the core metal to improve the processing speed, and is further heat-treated to the zinc layer to contain the core metal containing copper.
  • a material such as zinc that has a lower melting point and a lower vaporization temperature than the core metal to improve the processing speed
  • the technology disclosed in these patents has a lower vaporization temperature than the plating material, that is, the core wire, and improves the processing speed by selecting the metal. Therefore, the improvement of the processing speed is limited by the inherent properties of the material. Was.
  • An object of the present invention is to provide an electric discharge machining wire in which the surface area of an electrode wire is increased to increase the contact area with a machining fluid, and the cooling speed is further increased to improve the machining speed. .
  • Another object of the present invention is to provide an electrode wire for electric discharge machining in which a machining fluid contacts not only the outside but also the inside of the electrode wire to increase the cooling rate and improve the machining speed.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a porous electrode wire which does not require an additional step and at the same time increases the surface area of the wire.
  • the present invention improves the detergency during processing without impairing the precision of processing.
  • Another object of the present invention is to provide an improved electrode wire.
  • An object of the present invention is to provide a wire having a first diameter made of a first metal containing copper, and a plating tank in which the wire is melted with a second metal having a lower vaporization temperature than the first metal. Is passed for a certain period of time to form an alloy layer having a higher hardness and a lower elongation than the first metal and the second metal on the surface of the wire by a diffusion reaction between the first metal and the second metal.
  • a hot-dip plating step for forming a plating layer made of a second metal; and drawing the wire on which the alloy layer and the plating layer are formed so as to have a second diameter to obtain a high hardness and a low extension of the alloy layer. Forming cracks in the alloy layer and the plating layer according to a rate.
  • the first metal at this time is pure copper or 36-67 weight. /. Brass consisting of copper and 33-37% by weight of zinc can be used. Alternatively, zinc, aluminum, or tin can be used as the second metal.
  • the second metal must be immersed in the plating bath for a certain time so that the wire having the first diameter and the first metal is plated with a certain thickness.
  • the predetermined period is determined by the length of the plating tank and the speed of removing the wire having the first diameter. Therefore, it is desirable that the length of the plating tank be long if it is wound quickly, and it must be rolled slowly if the plating tank is short. The winding speed and the length of the ferrule are sufficient as long as a plating layer having a thickness of 3-10 ⁇ can be formed on the wire.
  • Such a method of manufacturing an electrode wire can include a step of heat-treating the manufactured electrode wire in order to stabilize the mechanical properties of the electrode wire. Also, if necessary, a second metal layer, that is, a plating step may be removed on the alloy layer. is there.
  • the porous electrode wire for electric discharge machining manufactured by such a method includes a core wire and an alloy layer formed on the core wire; the core wire layer is made of a first metal containing copper; The formed alloy layer is formed by a diffusion reaction between the first metal and the second metal having a lower vaporization temperature than the first metal in the hot-dip plating process, and is the highest among a plurality of the layers. The alloy layer has cracks perpendicular to the length of the electrode wire.
  • These structures have a structure in which the first metal and the second metal are formed on the surface of the wire while passing through a plating tank in which a second metal having a lower vaporization temperature than the first metal of the first diameter is melted for a predetermined time.
  • a plating tank in which a second metal having a lower vaporization temperature than the first metal of the first diameter is melted for a predetermined time.
  • an alloy layer having a higher hardness and a lower elongation than the first metal and the second metal is formed, and a wire having a plating layer made of the second metal formed thereon has a second diameter.
  • the first metal portion surrounded by the alloy layer and the plating layer becomes the core wire.
  • the porosity including cracks of the alloy layer and the plating layer is formed when the core wire is drawn.
  • the electrode wire for electric discharge machining from which the plating layer has been removed as the electrode wire for electric discharge machining includes a core wire and an alloy layer formed on the core wire; wherein the core wire layer is made of a first metal containing copper;
  • the alloy layer formed on the wire is formed by a diffusion reaction between the first metal and a second metal having a lower vaporization temperature than the first metal during a hot-dip plating process, and has the highest hardness among the plurality of layers.
  • the alloy layer has a porous structure including cracks perpendicular to the length direction of the electrode wire.
  • FIG. 2 is a diagram showing a method for producing a porous electrode wire for electric discharge machining.
  • a brass intermediate wire 12 consisting of 35% by weight of zinc and 65% by weight of copper having a diameter of 0.9 strokes is provided.
  • This intermediate wire 12 is passed through a plating bath in which zinc having a vaporization temperature is lower than brass and has a vaporization temperature for a certain period of time, and the surface of the intermediate wire 12 is hot-dip coated with a plating bath made of zinc.
  • the intermediate wire 12 has an alloy layer that is higher in hardness and lower in elongation than brass and zinc and is formed by a diffusion reaction between zinc and brass melted in the plating bath 10 at the interface. Then, a zinc plating layer is formed.
  • the alloy layer thus formed has the highest hardness.
  • Fig. 3A is a cross-sectional photograph of a brass intermediate wire coated with a zinc layer
  • Fig. 3B is an enlarged photograph of a portion of Fig. 3A: Referring to Fig. 3B, the intermediate wire 1 2 It can be seen that an alloy layer and a galvanized layer were gradually formed.
  • the intermediate wire 12 on which the alloy layer and the galvanized layer are formed is drawn by a wire drawing device 14 to an appropriate diameter, for example, 0.05 to 0.35 thigh.
  • the alloy layer between the intermediate wire 12 and the galvanized layer has the strongest hardness, and since the hardness and elongation are different from those of the other layers, the alloy layer is drawn to this galvanized layer while being drawn to this alloy layer. Cracks are created which are almost perpendicular to the direction of the wire, resulting in a sponge-like porous structure-such fine wires can further stabilize their mechanical properties through a heat treatment step.
  • FIG. 4A is a photograph showing the drawn porous surface
  • FIG. 4B is a cross-sectional photograph of the porous electrode wire according to the present invention.
  • cracks are generated on the surface of the electrode wire in a direction substantially perpendicular to the length direction of the electrode wire. Such cracks are generated by drawing the alloy layer, and as shown in FIG. 4B, it can be seen that the alloy layer and the galvanized layer are sponge-shaped porous layers due to the cracks.
  • the porous electrode wire having such a structure includes a core wire 21 made of brass and a galvanized layer 23 surrounding the core wire 21.
  • the electrical conductivity and mechanical tensile strength required for the electrode wire through the core wire 21 used here are satisfied, and the galvanized layer 23 has a melting point higher than that of the material used for the core wire 21 like zinc.
  • the core wire is protected during electric discharge machining, and the machining speed is improved.
  • the plating layer 23 has a porous structure, a cooling rate superior to that of a conventional electrode wire can be obtained.
  • the porous electrode wire having an improved cooling capacity according to the present invention can improve the processing speed and processing precision by at least 15% or more than the conventional plated electrode wire.
  • the properties required for the material used for plating are that the melting point and vaporization temperature are lower than those of the core wire,
  • the core metal of brass may be hot-dip coated, and must have a relatively high hardness through the diffusion reaction with copper during hot-dip gold, and must be a metal that can form an alloy layer.
  • gold includes zinc, aluminum, tin, and the like. Therefore, when such an electrode wire is drawn with a fine wire, a porous structure can be formed in the plating layer due to a difference in elongation between the core wire and the plating layer.
  • cracks having a relatively uniform distribution are formed on the surface of the electrode wire.
  • Such cracks are generally formed in a direction perpendicular to the length direction of the electrode wire, and cracks may be partially formed between grains, but are generally grain boundary cracks. You can see that.
  • the surface of the electrode wire is not a protruding portion but has a substantially uniform outer peripheral surface of the electrode wire. Therefore, there is little possibility that dust is generated in the electrode wire at the time of electric discharge machining. Rather, the porous structure having such cracks can be removed through cracks such as dust generated in the workpiece during machining. Therefore, it is expected that the detergency will increase when compared to the conventional plated wire.
  • a brass wire with a diameter of 0.9 mm having a composition ratio of 63-67% by weight of copper and 33-37% by weight of zinc is prepared with an intermediate wire.
  • Hot-dip plating is performed on the intermediate wire.
  • the material for the hot dip galvanizing zinc, aluminum, tin and alloys thereof can be used, and galvanizing is particularly preferable.
  • the intermediate wire plated in the usual hot-dip plating process is passed through an acid chloride and an alkaline degreasing, is completely treated, and then passes through an ammonium chloride flux.
  • Such flux treated intermediate wire is made of zinc
  • the molten zinc passes through the melting tank and is coated with zinc.
  • the temperature of this tank is maintained at 400-500 ° C, and the intermediate wire is plated within 110 seconds and a predetermined zinc layer is formed. And an alloy layer of copper and zinc. At this time, at the interface where the intermediate wire and zinc come into contact, a diffusion reaction produces a copper-zinc alloy layer, on which a zinc layer is formed. At this time, the formed copper-zinc alloy layer has the highest hardness in the wire and has a lower elongation than the core wire.
  • a 3-8 m copper-zinc alloy layer is formed on the surface of the brass wire, and a 12- ⁇ zinc layer is formed on the outermost layer.
  • These zinc and copper-zinc alloy layers are dense zinc plating layers. Due to the formation of this alloy layer, the hot-dip galvanized layer provides excellent adhesion to the intermediate wire, while these alloy layers have properties of relatively high hardness.
  • the above-described hot-dip galvanized intermediate wire is cooled in the air, and then drawn to form a thin wire having a required diameter of 0.05 to 0.03 mra.
  • Part of the outermost zinc layer can be removed at the wire drawing stage.
  • the plated layer of the drawn wire has a lower elongation than the core wire and a higher hardness, so that cracks are uniformly generated in the plated layer during the processing of the thin wire through the drawn wire to form a porous structure. .
  • Such cracks are mainly transmitted at the grain boundaries, and the directions of these cracks are formed almost vertically in the line length direction because the drawn wire is separated from the line length direction.
  • the processed wire is heat-treated in an atmosphere at a temperature of 300 to 600 ° C.
  • Such an electrode wire has at least a 15% increase in processing speed compared to normal galvanized wire, and such an improvement in processing speed is due to the porosity of the wire surface. This is because the surface area is increased due to the structure and the cooling rate is increased due to the working fluid.
  • the surface of the porous wire does not adversely affect the precision of the processing because the surface form does not include a protrusion while maintaining a uniform circumferential surface as a whole. It is possible to easily remove the generated edge fringes, so that the cleaning power is excellent and the precision of processing is expected to be improved.
  • the wire manufacturing method according to the present invention requires an additional step compared to the conventional method. It is possible to provide a porous plated electrode wire with improved processing speed and cleaning power as compared with the conventional galvanized wire.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration and a principle of a general electric discharge machine.
  • Sectional drawing which shows the manufacturing method of the porous electrode wire for electrical discharge machining.
  • Fig. 3A is a cross-sectional photograph of a brass intermediate wire coated with a zinc layer
  • Fig. 3B is an enlarged photograph of a part of the photograph of Fig. 3A.
  • FIG. 4A is a surface photograph of the porous electrode wire according to the present invention
  • FIG. 4B is a cross-sectional photograph of the porous electrode wire according to the present invention.

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Description

放電加工用多孔性電極線の製造方法及びその構造 技術分野 本発明は、 放電加工用多孔性電極線の製造方法及びその構造に関する。 特 に、 本発明は、 改善された加工速度を有する放電加工用多孔性電極線の製造方 法及びその構造に関する。 背景技術 図 1は、 一般的な放電加工方法の概略を説明するものである。 その放電加 ェ方法は、 被加工物 1に予め開けたスタート穴 7に電極線 2を挿通し、 この電 極線 2を揷通方向に走行させながら、 電極線 2とスタート穴 7の内壁面との間 で高周波電圧を印加することで、 その間でアークを発生させ、 被加工物 1を溶 融し、 加工液及び電極線、 被加工物等の瞬間的気化爆発力によって溶融物を除 去するもので、 所定の形状に加工する方法である。 このような放電加工の原理 によって放電加工機には、 電源供給装置、 電極線移送装置、 被加工物の移送装 置、 そして加工液循環装置が設けられている。
被加工物移送装置は、 矢印で示すように電極線 2に対して直交方向に移動 され、 電極線 2は供給リール 3から連続的に送り出され、 被加工物の両側のコ 口 5、 5 'を通って卷き取りリール 4に巻き取られる。
この際、 被加工物 1 と電極線 2との間に高周波電圧が印加されて切削加工 が行われ、 加工時に発生する熱を除去するための脱イオン純水が加工部分に加 ェ液として供給される。放電加工の効率、特に加工速度は、加工液の供給流速、 加工電流密度、 そして放電波形及び周波数等に密接な関係があり、 このような 要素の調節によって改善が可能であると知られている。
従来から電極線としては、 純銅線が使用されていたが、 純銅は伸率が優れ て細線加工が容易し、 かつ電気導電性が良いためである。 しかし、 純銅線は引 張り強さが低いので、 放電加工時に張力をあまり大きく掛けられないために電 極線の振動を抑えることが出来ず、 加工精度が悪く、 又断線しやすく、 更に加 ェ速度が遅い等の諸欠点があった。そのため、特殊加工用としてモリブデン線、 タングステン線等の精密加工用の高強度線が用いられたり、 又一般の加工用に はは 6 5 / 3 5黄銅線を代表する黄銅電極線が広く使用されるようになってい る。
黄銅電極線は、 純銅に比べて約 2倍以上の引張り強さがあり、 かつその合 金成分である亜鉛の存在によって放電安定性、 気化爆発力等が向上し、 そのた め加工速度を速くすることが出来るという長所を有している。 然し近年、 放電加工の利用拡大に伴って尚一層強度及び加工速度向上の要 望が強く、 黄銅に Al、 Si等の微量元素を添加して強度と加工速度を向上させて いる電極線等が開発されている。
黄銅合金での亜鉛の含量が高くなれば高くなるほど加工速度の増加が期待 されるが、 亜鉛含量が 4 0 %を越えると脆弱な 状が形成されるので細線とし ての伸線が容易でなくなる。
米国特許 4、278、404号には銅線、 黄銅線の表面に亜鉛、 又は亜鉛合金を被覆 させた電極線について開示している。 即ち、 銅、 黄銅、 又は鉄等のように引張 り強さと電気導電度が比較的に高い材料で芯線をこれらよりも気化温度が低い 亜鉛、 カドミウム、 錫、 鉛、 アンチモン、 ビスマス及びその合金などの材料も のを芯線の鍍金層に電気鈹金された電極線及びその製造方法が示されている。 それにより、 電極線に要求されている引張り強さと通電は芯線で果たし、 気化 温度が低レ、材料のメツキによつて冷却速度及び洗浄力を向上させて加工速度を 一層増加することが出来る。 又、 鍍金層は、 加工時に熱によって気化されやす いので芯線を熱衝撃から保護する役割をする時もある。 このように亜鉛線の製 造方法は、 最終伸びられた細線に電気鍍金方法によって亜鉛鍍金等を提供する ことが出来、 適当な直径の線材に亜鉛等の電気鍍金の後、 最終細線のため伸線 作業も可能である。
又、 他の加工速度の改善方法は、 米国特許 4、977、303号に開示されている。 この方法によると金属芯線に熱処理の後、 芯線との拡散反応によって混合合金 層を形成することが出来る亜鉛、 カドミウム、 又はその合金を芯線に鍍金段階 と、 鍍金された芯線を少なくとも 7 0 0 °C以上の酸化雰囲気で熱処理して芯線 金属と鍍金金属との間に拡散を発生させて混合合金層、 例えば、 銅亜鉛合金層 を形成する段階と、 前記熱処理された鍍金線の加工硬化が伴う細線段階を含ん でいる。 この際、 電極線の構造は芯線と芯線を囲む混合合金層と最外郭酸化層 から構成される。 この際、 酸化層は、 放電加工時の電極線と被加工物との間の 短絡を改善する役割をするので、 加工速度とは実質的に無関であり、 前記のよ うな構造を有する鍍金された電極線の加工速度は前記のような銅一亜鉛合金層 を形成する熱処理段階であるが、 その原因は明確に知られていない。
又、 米国特許 4、686、 153には亜鉛合金の鍍金された銅覆鋼線を開示する。 芯 線内の強線によって機械的引張り強さを高めて優れた加工精密度を提供し、 被 覆された銅を用いて高レ、導電度を提供することが出来る c. このような銅覆鋼線 に亜鉛が電気鍍金、 又は融溶鍍金された後、 熱処理段階を通して銅一亜鉛の合 金層を形成したものである。 特に亜鉛含量が 4 0 - 5 0重量。/。である時、 単に 亜鉛鍍金された銅覆鋼線より向上された加工速度が得られた。 このような亜鉛 鍍金された銅覆鋼線と銅の被覆されている芯線と、銅一亜鉛合金層で構成され、 この時の亜鉛の含量は 1 0— 5 0重量％の範囲であるが、 4 0— 5 0重量％が 望ましい。 このような線の製造方法は、 銅覆鋼線芯線を提供する段階と、 亜鉛 を前記芯線に電気鍍金する段階と、 前記亜鉛鍍金された芯線を細線で伸線する 段階と、 加熱して亜鉛鍍金層を銅，亜鉛合金層に転換させ、 亜鉛の濃度が 1 0 一 5 0重量。 の範囲であり、 望ましい範囲は 4 0— 5 0重量％であり、 芯線カ らの円周方向に次第に亜鉛濃度が増加されるようにする熱処理段階を含む。 ま た、 前記伸線段階で熱処理段階が先に行われることもあり、 亜鉛鍍金は溶融鍍 金によって形成されることもできる。
前述のように、 従来技術には亜鉛のような溶融点と気化温度が芯線金属よ りも低い材料で芯線に鍍金して加工速度を向上させ、 さらに亜鉛層に熱処理し て銅を含む芯線金属度拡散反応を通して銅一亜鉛合金層を形成することで一層 改善された加工速度が得られた。 しかし、 これらの特許に開示された技術は鍍 金材料、 即ち芯線より気化温度が低レ、金属の選択によつて加工速度を向上させ るので材料の固有な性質によって加工速度の向上が制限された。
発明の開示 本発明は、 電極線の表面積を大きく して加工液との接触面積を増加させ、 冷却速度を一層速く して加工速度を改善した放電加工用線を提供することを目 的とする。
又、 本発明は、 加工液が電極線の外部のみならず内部でも接触して冷却速 度を速く して加工速度を改善した放電加工用電極線を提供することを目的とす る。
又、 本発明は、 多孔性電極線の製造において、 付加的の段階を必要しない 同時に線の表面積を大きくする製造方法を提供することを目的とする。
又、 本発明は、 加工の精密度を阻害しない同時に加工時の洗浄力が向上さ れた電極線を提供することを他の目的とする。
これらの本発明の目的は、 銅を含む第 1金属からなる第 1直径の線材を提 供する段階と、 前記線材を前記第 1金属より低い気化温度を有する第 2金属の 溶融されている鍍金槽を一定時間に通過させて前記線材の表面に前記第 1金属 と第 2金属の拡散反応によって前記第 1金属及び第 2金属より硬度が高く、 伸 率が低い合金層を形成し、 その上に第 2金属からなる鍍金層を形成するための 溶融鍍金段階と、 前記合金層と鍍金層が形成された前記線材を第 2直径がなる ように伸線して前記合金層の高い硬度と低い伸率によって前記合金層及び鍍金 層にクラックを形成させる段階とを含む。
この時の第 1金属は、 純銅、 又は 3 6 - 6 7重量。 /。の銅と 3 3— 3 7重量 %との亜鉛からなる黄銅が使用されることが出来る。又は、第 2金属では亜鉛、 アルミニウム、 又は錫が使用されることが出来る。
特に、 本発明において、 第 1金属からなる第 1直径の線材に第 2金属が一 定の厚さで鍍金されるように鍍金槽に一定時間の間浸けられる必要がある。 と の時、 前記一定期間は鍍金槽の長さと第 1直径の線材を券き取る速度によって 決まれる。 従って、 速く巻けば鍍金槽の長さは、 長い方が望ましく、 鍍金槽が 短いとゆっく り巻かなければならない。 卷取速度と鈹金槽の長さは、 線材に 3 - 1 0 μ πの厚さの鍍金層を形成することができれば良い。
このような電極線の製造方法は、 電極線の機械的の性質を安定化させるた めに製造された電極線を熱処理する段階を経ることも可能である。 又、 必要に 応じて合金層上に第 2金属層、 即ち、 鍍金を除去する段階を経ることも可能で ある。このような方法によって製造された放電加工用多孔性電極線は、芯線と、 前記芯線上に形成された合金層を含み；前記芯線層は、 銅を含む第 1金属から なり ；前記芯線上に形成される合金層は、 溶融鍍金過程で前記第 1金属と前記 第 1金属よりも低レ、気化温度を有する第 2金属の拡散反応によつて形成されて 複数の前記層の中で最も高い硬度を有し；前記合金層は電極線の長さ方向に対 して直角をなすクラックを含む。
これらの構造は、 第 1直径の線材の第 1金属より低い気化温度を有する第 2金属が溶融されている鍍金槽を一定時間に通過しながら線材の表面に前記第 1金属と第 2金属の拡散反応によつて前記第 1金属及び第 2金属より硬度が高 く、 伸率が低い合金層になり、 その上に第 2金属からなる鍍金層が形成された 線材を第 2直径になるように伸線して形成されるので、 この時の最終製品では 合金層と鍍金層とに囲まれた第 1金属部分が芯線になる。
これらの構造で前記合金層及び鍍金層のクラックを含む多孔は、 前記芯線 が伸線される時形成されたものである。
放電加工用電極線として鍍金層が除去された放電加工用電極線は、 芯線と、 前記芯線上に形成された合金層を含み；前記芯線層は、 銅を含む第 1金属から なり ；前記芯線上に形成される合金層は溶融鍍金過程で前記第 1金属と前記第 1金属より低い気化温度を有する第 2金属の拡散反応によって形成されて前記 複数の層の中に最も高い硬度を有し；前記合金層は電極線の長さ方向に対して 直交をなすクラックを含む多孔性からなる構造を有する。 発明を実施するための最良の形態 このような本発明について、 実施例をで詳細に説明する。
図 2は、 放電加工用多孔性電極線の製造方法を示す図である。 この図を参 照し、 0. 9画の直径からなる亜鉛 3 5重量％、 銅 6 5重量％からなる黄銅の中 間線材 1 2が提供される。 この中間線材 1 2を黄銅よりも低レ、気化温度を有す る亜鉛が溶融されている鍍金槽を一定時間通過させて中間線材 1 2の表面に亜 鉛からなる鍍金槽を溶融鍍金するが、 この際の中間線材 1 2はその界面で鍍金 槽 1 0に溶融されている亜鉛と黄銅との拡散反応によって黄銅及び亜鉛より硬 度が高い共に伸率が低い合金層が形成され、その上に亜鉛鍍金層が形成される。 このように形成された合金層は、 最も高い硬度を有する.，
図 3 Aは、 黄銅からなる中間線材に亜鉛層が鍍金された断面写真であり、 図 3 Bは、 図 3 Aの一部分を拡大した写真である： 図 3 Bを参照し、 中間線材 1 2に合金層と亜鉛鍍金層が次第に形成されていることが見られる。
合金層及び亜鉛鍍金層が形成された中間線材 1 2は伸線装置 1 4で適切な 直径、 例えば 0. 05ないし 0. 35腿に伸線される。 この時、 中間線材 1 2と亜鉛鍍 金層間の合金層は最も強い硬度を有し、 他の層と硬度及び伸率が違うためにこ の合金層に伸線されながら亜鉛鍍金層には伸線される方向に対して大略直交す るクラックが生じ、 スポンジ状の多孔性構造になる - このような細線は、 熱処理段階を経て機械的性質を一層安定化させること が出来る。 図 4 Aは前述の伸線された多孔性の表面を示す写真であり、 図 4 Bは本発 明によつた多孔性電極線の断面写真である。
図 4 Aを参照し、 電極線の表面には電極線の長さ方向に対して大略直角方 向にクラックが発生されてことが分かる。 このようなクラックは、 合金層が伸 線されて生じ、 図 4 Bに示すようにこのクラックによって合金層及び亜鉛鍍金 層はスポンジ形状の多孔層されていることが見られる。
このような構造の多孔性電極線は、 黄銅からなる芯線 2 1 と、 これを囲ん でいる亜鉛鍍金層 2 3を含んでいる。 ここで使用される芯線 2 1を通して電極 線として要求される電気導電度及び機械的引張り強さが満たされ、 亜鉛鍍金層 2 3は、 芯線 2 1に使用される材料より亜鉛のように溶融点及び気化温度が低 い材料を使用して放電加工時に芯線を保護し、 加工速度を向上させる。 又、 同 時に前記鍍金層 2 3は多孔性構造を有するので、 従来の電極線よりも優れた冷 却速度が得られる。 これは多孔性構造によつて電極線の表面積が相当に増加し て放電加工時の加工液との接触面積が増加するためである。 同一な材料におい て、 このような冷却能力の向上は放電加工時の電極線の温度を従来の電極線よ りも同一な条件でもっと低く維持することが出来るので、 ①相対的電気導電度 を向上させるので加工速度をもっと向上させることが出来、 ②芯線 2 1の機械 的の引張り強さを高温で相対的に向上することが出来る。 従って、 本発明によ つて冷却能力が向上された多孔性電極線は、 従来の鍍金電極線より少なくとも 1 5 %以上の加工速度の向上及び加工精密度の向上が可能である。 鍍金に使用 される材料に要求される性質は溶融点及び気化温度が芯線よりも低く、 銅又は 黄銅の芯線金属に溶融鍍金されることもあり、 溶融鈹金時に銅と拡散反応を通 して比較的硬度が高レ、合金層を形成することが出来る金属でなければならな レ、。 このような金では亜鉛、 アルミニウム、 錫等が含む。 従って、 このような 電極線は細線で伸線される時に芯線と鍍金層との間の伸率の差によつて鍍金層 に多孔性構造を形成することが出来る。
図 3 Aのようにこの電極線の表面には比較的均一な分布のクラックが形成 されている。 このようなクラックは、 大凡に電極線の長さ方向に対して直交方 向で形成され、 又クラックは部分的には粒間で形成されていることもあるが、 大体は粒界クラックであることが分かる。 一方、 電極線の表面は銳ぃ突出部で はなく、 大凡に均一な電極線の外周面を有している。 従って、 放電加工時の電 極線でほこりが発生する可能性が少なく、 むしろこのようなクラックを有する 多孔性構造によって加工時の被加工物で発生したほこり等のクラックを通して 除去されることが出来るので洗浄力が従来の鍍金線に比べてもつと増加するこ とが期待される。
*実施例 *
6 3 - 6 7重量％の銅と 3 3— 3 7重量％の亜鉛の成分比を有する直径 0. 9 醒の黄銅線を中間線材で準備する。 この中間線材に溶融鍍金を実施する。 溶融 鍍金の材料は、 亜鉛、 アルミニウム、 錫及びこれらの合金が使用されることも 出来、 特に亜鉛溶融鍍金が望ましい。 通常的の溶融鍍金の工程で鍍金される中 間線材は、 酸洗及びアルカリ脱脂を通過して全処理された後、 塩化アンモニゥ ムフラックスを通過する。 このようなフラックス処理された中間線材は、 亜鉛 溶融槽を通過して溶融亜鉛が鍍金されるが、 この槽の温度は 4 0 0— 5 0 0 °C に維持されて中間線材は 1 一 1 0秒の間に鍍金されて所定の亜鉛層及び銅一亜 鉛の合金層が形成される。 この時に中間線材と亜鉛が接触する境界面では拡散 反応によって銅一亜鉛合金層が生じ、 その上には亜鉛層が生ずる形態になる。 この時、 形成される銅一亜鉛合金層は線材中で最も硬度が高い部分であり、 芯 線より伸率が低い。
この時、 黄銅線材の表面には 3— 8 mの銅一亜鉛合金層が形成され、 最外 郭に 1 一 2 μ ηιの亜鉛層が形成される。 これらの亜鉛及び銅一亜鉛合金層は、 粗密した亜鉛鍍金層である。 この合金層の形成によって溶融亜鉛鍍金層は、 中 間線材と優れた密着性を提供する一方、 これらの合金層は比較的硬度が高い性 質を有することになる。
前記のような溶融亜鉛鍍金された中間線材は、 空気中に冷却された後、 伸 線を通して 0. 05-0. 03mra等の要求される直径を有する細線が作られる。 伸線段 階で一部分の最外郭亜鉛層が除去されることが出来る。 この時、 伸線された細 線の鍍金層は、 芯線より伸率が低く硬度が高いので伸線を通した細線加工中に 鍍金層に均一にクラックを発生させて多孔性構造が形成される。 このようなク ラックは主に粒界で電波され、 又これらのクラックの方向は、 伸線が線の長さ 方向になれているので線長さ方向に大凡に垂直方向に形成される。 その後、 糸田 線加工された線は、 3 0 0— 6 0 0 °Cの温度雰囲気で約 1 一 2秒間熱処理され て芯線の機械的性質を安定化させて多孔性電極線が完成される。 産業上の利用可能性 このような電極線は、 通常の亜鉛鍍金された線に比べて少なく とも 1 5 % 以上の加工速度が向上され、 又このような加工速度の改善は、 線表面の多孔性 構造によつて表面積が増加されて加工液によつて冷却速度が速くなるためであ る。 一方、 前記多孔性線の表面は、 全体的に均一な円周表面を維持しながら表 面形態が突出部を含まないので加工の精密度に不利した影響を及ばなく、 むし ろ多孔性によって加工し発生する端くれが容易に除去することが出来るため、 洗浄力が優れるので加工精密度の向上が期待される 従って、 本発明によった 線の製造方法により従来の方法に比べて追加工程の必要なく加工速度と洗浄力 が従来の亜鉛鍍金線に比べて向上された多孔性鍍金電極線を提供することが出 来る。 図面の簡単な説明
【図 1】
一般の放電加工機の構成及びその原理を示す概略的断面図。
【図 2】
放電加工用多孔性電極線の製造方法を示す断面図。
【図 3 A〜B】
図 3 Aは黄銅からなる中間線材に亜鉛層が鍍金された断面写真、 図 3 Bは図 3 Aの写真の一部分を拡大した写真。 【図 4 A〜B】
図 4 Aは本発明による多孔性電極線の表面写真、 図 4 Bは本発明による多孔性 電極線の断面写真。
【符号の説明】
1 2 中間線材
1 4
2 1 芯線
2 3

Claims

請求の範囲
【請求項 1】
放電加工機に使用される電極線の製造方法において、
銅を含む第 1金属からなると共に第 1直径からなる線材を提供する段階と、 前記線材を前記第 1金属より低い気化温度を有する第 2金属が溶融されて いる鍍金槽を一定時間に通過させて前記線材の表面に前記第 1金属と第 2金属 の拡散反応によつて前記第 1金属及び第 2金属より硬度が高く、 伸率が低レ、合 金層を形成し、 その上に第 2金属からなる鍍金層を形成するための溶融鍍金段 階と、
前記合金層と鍍金層が形成された前記線材を第 2直径がなるように伸線し て前記合金層の高い硬度と低い伸率によって前記合金層及び鍍金層にクラック を形成させる段階と、 を含むことを特徴とする電極線の製造方法。
【請求項 2】
前記電極線の製造方法は、
前記細線の機械的性質を安定化させるための熱処理段階を加えて含むこと を特徴とする、 請求項 1記載の電極線の製造方法。
【請求項 3】
前記第 1金属は黄銅であることを特徴とする、 請求項 1、 又は 2記載の電 極線の製造方法。
【請求項 4】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 3記載の電極線の製造方法。
【請求項 5】
前記一定時間は、 前記線材に 3— 1 0 μ ιιιの厚さの鍍金層を形成するのに十 分な時間であることを特徴とする、 請求項 4記載の電極線の製造方法。
【請求項 6】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 1記載の電極線の製造方法。
【請求項 7】
前記一定時間は、 前記線材に 3— 1 0 μ πιの厚さの鍍金層を形成するのに十 分な時間であることを特徴とする、 請求項 6記載の電極線の製造方法。
【請求項 8】
前記一定時間は、 前記線材に 3— 1 0 mの厚さの鍍金層を形成するのに十 分な時間であることを特徴とする、 請求項 1記載の電極線の製造方法。
【請求項 9】
前記電極線の製造方法は、 合金層上に形成された第 2金属層を除去する段 階を加えて含むことを特徴とする、 請求項 1記載の電極線の製造方法。
【請求項 1 0】
前記第 1金属は、 黄銅であることを特徴とする請求項 9記載の電極線の製 造方法。
【請求項 1 1】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 9、 又は 1 0記載の電極線の製造方法。
【請求項 1 2】
前記一定時間は、 前記線材に 3— 1 0 mの厚さの鍍金層を形成するのに十 分な時間であることを特徴とする、 請求項 1 1記載の電極線の製造方法。
【請求項 1 3】
前記一定時間は、 前記線材に 3— 1 0 μ πιの厚さの鍍金層を形成するのに十 分な時間であることを特徴とする、 請求項 9， 又は 1 0記載の電極線の製造方 法。
【請求項 1 4】
放電加工用電極線として前記線は、
芯線と、 前記芯線上に形成された合金層、 そして前記合金層上に形成され て前記芯線より低い気化温度を有する第 2金属からなる鍍金層を含み、
前記鍍金層は、 銅を含む第 1金属からなり、
前記芯線上に形成される溶融鍍金過程で前記第 1金属と第 2金属の拡散反 応によって形成されて前記層の中に最も高い硬度を有し、
前記合金層及び鍍金層は、 電極線の長さ方向に対して大凡直交するクラッ クを含むことを特徴とする、 多孔性からなる電極線。
【請求項 1 5】
前記合金層及び鍍金層はのクラックは、 前記芯線が電極線の長さ方向に伸 線されながら形成されたことであることを特徴とする、 請求項 1 4記載の多孔 性からなる電極線。 【請求項 1 6】
前記第 1金属は、 黄銅であることを特徴とする、 請求項 1 4、 又は 1 5記 載の電極線。
【請求項 1 7】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 1 6記載の電極線。
【請求項 1 8】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 1 5記載の電極線。
【請求項 1 9】
放電加工用電極線として前記電極線は、
芯線と、 前記芯線上に形成された合金層を含み、
前記芯線層は、 銅を含む第 1金属からなり、
前記芯線上に形成された合金層は、 溶融過程で前記第 1金属と前記第 1金 属より低い気化温度を有する第 2金属の拡散反応によって形成されて前記層の 中に最も高い硬度を有し、
前記合金層は電極線の長さ方向に対して大略直角をなすクラックを含むこ とを特徴とする、 多孔性からなる電極線。
【請求項 2 0】
前記合金層のクラックは、 前記芯線が電極線の長さ方向に伸線されながら 形成されたことであることを特徴とする、 請求項 1 9記載の電極線。 【請求項 2 1】
前記第 1金属は、 黄銅であることを特徴とする、 請求項 1 9、 又は 2 0記 載の電極線。
【請求項 2 2】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 2 1記載の電極線。
【請求項 2 3】
前記第 2金属は亜鉛、 アルミニウム、 又は錫であることを特徴とする、 請 求項 2 0記載の電極線。
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