WO2014032635A1 - Wire electrode for electrical discharge machining of articles - Google Patents

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WO2014032635A1
WO2014032635A1 PCT/DE2012/000880 DE2012000880W WO2014032635A1 WO 2014032635 A1 WO2014032635 A1 WO 2014032635A1 DE 2012000880 W DE2012000880 W DE 2012000880W WO 2014032635 A1 WO2014032635 A1 WO 2014032635A1
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WO
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wire electrode
areas
percent
regions
weight
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/000880
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German (de)
French (fr)
Inventor
Karl Zeiger
Fritz KUCK
Paul Weber
Christof ABLAS
Original Assignee
Heinrich Stamm Gmbh
Aurubis Stolberg Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/08—Wire electrodes

Definitions

  • the invention relates to a wire electrode for the spark erosive cutting of objects.
  • a wire electrode for spark erosion cutting is known in the art.
  • a wire electrode for spark erosion cutting is held tensioned in a cutting device and subjected to an electrical voltage.
  • a spark discharge takes place with the aid of which the object can be cut.
  • the wear of the wire electrode In order to avoid tearing of the wire electrode under tension, it is continuously drawn past the object to be cut during the cutting process.
  • Generic wire electrodes must therefore have both a high current carrying capacity and a sufficiently high tensile strength in order to meet the requirements.
  • wire electrodes In order to enable high-quality cuts, wire electrodes have a small diameter compared to other commercially available wires.
  • Brass has proven to be a suitable material for the production of wire electrodes.
  • the output wires are drawn in several steps and annealed again and again until finally the suitable diameter is reached.
  • wire electrodes are made entirely of brass, which is present in one of its ⁇ -phase.
  • wire electrodes having a core and a cladding surrounding the core.
  • the core is usually made of a material with high conductivity and high tensile strength, the jacket is characterized by a high abrasion resistance. This is advantageous because the actual erosion process takes place on the jacket. Since the core provides substantially only the required current carrying strength, it is possible to use for the cladding materials which, compared to the core, have less advantageous conductivity, but are optimized with regard to the erosion process.
  • the core of such a wire electrode consists for example of copper or ⁇ -brass, which is in its o phase.
  • the jacket may have one or more cladding layers, for example made of pure zinc and / or brass, which has a higher zinc content than ⁇ -brass. Such a wire electrode is described for example in EP 1 295 664B1.
  • a brass alloy which is used for the production of semi-finished products for a machining.
  • wires are mentioned.
  • the wires are made of an alloy containing a microstructure containing both an ⁇ phase and a ⁇ phase, the proportion of the ⁇ phase being at least 30% by volume and at most 70% by volume.
  • the ⁇ -microstructure forms a cubic-surface-centered spatial structure, whereby the ⁇ -microstructure is characterized by a cubic body-centered spatial structure.
  • the prior art alloy further contains additional alloying components such as iron, nickel, silicon, manganese, tin, phosphorus. With the help of the additional alloy components, the proportion of o> and ß phases can be varied.
  • the object of the invention is to provide a wire electrode of the type mentioned, which is inexpensive to produce and at the same time has excellent cutting properties.
  • the invention solves this problem by means of a wire electrode for the spark erosive cutting of objects with ⁇ -regions and ⁇ -regions, wherein the ⁇ -regions and ⁇ -regions have different structural phases and degrees of hardness and are distributed over the entire cross-section of the wire electrode.
  • a wire electrode is provided with regions having different phase proportions and degrees of hardness.
  • the a-regions are embedded in a contiguous ß-region that serves as the matrix for the a-regions, or vice versa.
  • the invention is based on the finding that such a wire with a distributed arrangement of ⁇ -regions in a ⁇ -region, a distributed arrangement of ⁇ -regions in an ⁇ -region or a distributed arrangement of ⁇ and ⁇ -regions is both unexpected provides good electrical properties as well as excellent cutting performance.
  • the structure distributed over the entire cross section of the wire microstructure ensures in the edge regions of the wire electrode for a sufficiently good abrasion resistance, which also meets high requirements, the wire electrode has a sufficiently high tensile strength and elasticity.
  • an embodiment of the wire electrode according to the invention has an elongation at break of about 2 percent.
  • the invention provides a wire electrode that does not consist of core and cladding layers. According to the invention, therefore, the time-consuming application of a jacket to a previously processed core can be dispensed with, so that the wire electrode according to the invention can be produced substantially less expensively.
  • the wire electrode for example, consists predominantly of a brass alloy which, in terms of its chemical composition, corresponds to a wire described in WO 2011/020468 A1.
  • the alloy described in the cited document can also serve as the starting alloy of a wire electrode according to the invention.
  • additional work steps are required to form the desired ⁇ and ⁇ regions. Such steps are known to those skilled drawing and annealing processes.
  • the said processing of just this alloy leads to a wire electrode, which in the spark erosion the mentioned superior features on the day and beyond that is also inexpensive.
  • both the ⁇ and the ⁇ regions consist predominantly of copper and zinc, for example with a total content of more than 95 percent by weight, based on the total weight of the wire electrode.
  • the different degrees of hardness of the ⁇ and ⁇ regions are due to different spatial structures in which the ⁇ and ⁇ regions are present. In other words, there are different microstructures that are distributed over the entire cross section. This distribution may be uniform or non-uniform in the context of the invention.
  • the wire electrode according to the invention has a greater conductivity than a comparably dimensioned wire electrode of commercial brass, which is present in its ⁇ -phase.
  • the ⁇ regions and / or the ⁇ regions form lamellae in a cross-sectional view of the wire electrode.
  • This lamellar formation of the ⁇ or ⁇ regions has proven to be particularly advantageous for the cutting process.
  • the slats are at least partially interlocked with each other.
  • the lamellas interlock.
  • the entanglement may also take place only in sections, for example in the outer edge region of the wire electrode.
  • the density of the fins in the outer region of the wire electrode is greater than in the inner region.
  • the wire electrode is circular, wherein the term “outside" the radially outer region of Wire electrode is meant, which is thus facing the object to be cut during the cutting process. Due to the higher density of interlocked lamellae, the hardness of the wire electrode in the outer area is increased.
  • the lamellae of the a-areas and the lamellae of the ß-areas are elongated, with no preferred direction can be seen, in which the lamellae extend with their longitudinal direction.
  • ⁇ -region at least partially consists of a ⁇ / ⁇ 'phase, which is present in a ⁇ -microstructure and / or ⁇ ' microstructure.
  • the term is meant in part that each area in addition to its predominant proportion, for example, greater than 95 weight percent, may have additional alloy components, which will be discussed in more detail later.
  • each a-region consists at least partially of an .alpha. Phase which forms an a-microstructure.
  • the copper-zinc phase diagram can be used as a basis, but the phase boundaries are shifted by the additional alloying components to higher zinc levels.
  • each ⁇ -region consists at least partially of ⁇ + ⁇ / ⁇ '- mixed crystals forming an ⁇ + ß-microstructure and / or an a + ß'- microstructure.
  • the wire electrode has at least one additional alloy component with a proportion of at most one percent by weight.
  • the additional alloy component is, for example, iron, nickel, silicon, manganese and / or tin.
  • the proportion of iron varies from 0.1 to 0.5 weight percent, the proportion of nickel from 0.1 to
  • the total amount of the additional alloying components other than iron, nickel, silicon, manganese or tin is less than 0.2 weight percent.
  • the proportion of all additional alloy components is less than 3 percent by weight. According to this embodiment of the invention, there is only a slight shift in the phase boundaries of the a and ⁇ regions, which predominantly consist of copper and zinc.
  • the copper-zinc phase diagram can therefore also be based on such alloys.
  • the unspecified additional alloying components may be any of the alloying components commonly used in the production of alloys and therefore known to those skilled in the art.
  • the proportion of the ⁇ -regions relative to the total volume of the wire electrode varies from 30 percent by volume to 70 percent by volume and the proportion of ⁇ -regions from 30 to 70 percent by volume.
  • each ⁇ -region has a copper content of over 60 weight percent and a zinc content of less than 40 weight percent.
  • the ⁇ -ranges have a copper content of less than 60 percent by weight and a zinc content of greater than 40 percent by weight.
  • each ⁇ -range has a copper content of more than 50 percent by weight and a zinc content of less than 50 percent by weight.
  • Figure 1 is a created with a scanning electron microscope (SEM)
  • FIG. 2 shows an enlarged SEM image of the wire electrode according to FIG.
  • FIG. 3 shows a reduced SEM image of the wire electrode according to FIG.
  • Fig. 1 show.
  • FIG. 1 shows the photograph of a microscopically enlarged transverse section of an embodiment of the wire electrode 1 according to the invention.
  • the transverse section was etched with iron chloride.
  • the investigated wire electrode has a circular cross-section, not recognizable in FIG. 1, with a total diameter of 0.25 mm.
  • Fig. 1 the center region of the wire electrode 1 is shown.
  • lighter a-areas 2 and a dark ß-area 3 can be seen in the figure.
  • the a-areas 2 are lamellar and embedded in the ß-area 3, which thus forms a matrix for the lamellar ⁇ -areas.
  • the ⁇ -regions 3 are more deformed than the lamellar a-regions 2.
  • FIG. 2 shows the transverse section according to FIG. 1 in a still further enlarged representation, in which the lamellae of the A-sections 2 can be seen even more clearly.
  • the brighter a-areas 2 consist in the embodiment shown of an ⁇ -structure with a copper content of about 60 weight percent.
  • the dark ⁇ -regions 3 in FIG. 2 are present as ⁇ -microstructures and / or ⁇ '-microstructures with a copper content of less than 60 percent by weight.
  • the area ratio of the a regions 2 on the entire cross-sectional area of the wire electrode 1 shown is about 45 percent.
  • FIG. 3 shows a less greatly enlarged photograph of the transverse section according to FIG. 1, on which both the central area of the wire electrode and a section of the radially outer area can be seen. It can be seen that the density of the lamellar a-regions 2 in the outer region of the wire electrode 1 is greater than in the central region thereof. This is due to a cold deformation of the wire electrode in which it has been pulled to its final diameter. Due to this cold deformation, the ß-areas 3 also form lamellar structures in the outer area, which are interlaced with the likewise lamellar a-areas 2. Due to the cold deformation therefore forms a microstructure, which gives the wire electrode, especially in the outdoor area a good abrasion resistance.
  • the stretch limit ratio of the wire electrode shown in FIG. 1 is 81 percent and its elongation at break is about 2 percent. Thus, the wire electrode shown has a good plastic deformation capability, whereby the risk of breakage during erosion is significantly reduced.
  • the a-regions 2 have a copper content of about 62 percent by weight and a zinc content of about 38 percent by weight, so that predominantly an a-microstructure is formed. Furthermore, additional alloying components are present.
  • the composition of a preferred wire electrode is as follows: copper 55-58% by weight, zinc 41-43, iron 0.2-0.3% by weight, nickel 0.1-0.3% by weight, silicon 0.01-0.08% by weight, Manganese 0.03-0.08% by weight, tin 0.2-0.5% by weight and lead less than 0.1% by weight.
  • the wire electrode 1 according to the invention is, for example, brownish yellowish and resembles a bronze color.

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Abstract

The invention relates to a wire electrode which can be produced inexpensively and which at the same time has excellent cutting properties. According to the invention the wire electrode has α-regions (2) and β-regions (3), wherein the α-regions (2) and β-regions (3) have different structural phases and different degrees of hardness from each other, and are distributed over the entire cross-section of the wire electrode (1).

Description

Drahtelektrode zum funkenerosiven Schneiden von Gegenständen  Wire electrode for spark erosive cutting of objects
Die Erfindung betrifft eine Drahtelektrode zum funkenerosiven Schneiden von Gegenständen. The invention relates to a wire electrode for the spark erosive cutting of objects.
Eine Drahtelektrode zum funkenerosiven Schneiden ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einem Schneidvorgang wird eine solche Drahtelektrode in einer Schneidvorrichtung gespannt gehalten und mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt. Bei Annäherung eines auf Erdpotential liegenden elektrisch leitfähigen Gegenstandes findet eine Funkenentladung statt, mit deren Hilfe der Gegenstand geschnitten werden kann. Bei der Funkenentladung kommt es jedoch zum Verschleiß der Drahtelektrode. Um ein Zerreißen der unter Spannung gehaltenen Drahtelektrode zu vermeiden, wird diese während des Schneidprozesses fortwährend an dem zu schneidenden Gegenstand vorbeigezogen. Gattungsgemäße Drahtelektroden müssen daher sowohl eine hohe Stromtragfähigkeit als auch eine ausreichende hohe Zugfestigkeit aufweisen, um den gestellten Anforderungen gerecht werden zu können. Um qualitativ hochwertige Schnitte zu ermöglichen, weisen Drahtelektroden im Vergleich zu sonstigen handelsüblichen Drähten einen geringen Durchmesser auf. Messing hat sich als geeigneter Werkstoff zur Herstellung von Drahtelektroden erwiesen. Um aus den als Halbzeug im Markt erhältlichen Ausgangsdrähten Drahtelektroden herzustellen, werden die Ausgangsdrähte in mehreren Arbeitsschritten gezogen und immer wieder weich geglüht, bis schließlich der geeignete Durchmesser erreicht ist. Es sind auf diese Weise hergestellte Drahtelektroden bekannt, die vollständig aus Messing bestehen, das in ein seiner α-Phase vorliegt. A wire electrode for spark erosion cutting is known in the art. During a cutting process, such a wire electrode is held tensioned in a cutting device and subjected to an electrical voltage. When approaching an electrically conductive object lying at ground potential, a spark discharge takes place with the aid of which the object can be cut. In the spark discharge, however, it comes to the wear of the wire electrode. In order to avoid tearing of the wire electrode under tension, it is continuously drawn past the object to be cut during the cutting process. Generic wire electrodes must therefore have both a high current carrying capacity and a sufficiently high tensile strength in order to meet the requirements. In order to enable high-quality cuts, wire electrodes have a small diameter compared to other commercially available wires. Brass has proven to be a suitable material for the production of wire electrodes. In order to produce wire electrodes from the starting wires available on the market as semi-finished products, the output wires are drawn in several steps and annealed again and again until finally the suitable diameter is reached. There are known in this way wire electrodes are made entirely of brass, which is present in one of its α-phase.
Bei bestimmten Anforderungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Drahtelektroden herzustellen, die einen Kern und einen den Kern umgebenden Mantel aufweisen. Der Kern besteht in der Regel aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit und großer Zugfestigkeit, wobei der Mantel durch eine hohe Abriebfestigkeit gekennzeichnet ist. Dies ist vorteilhaft, weil an dem Mantel der eigentliche Erodierprozess stattfindet. Da der Kern im Wesentlichen allein die erforderliche Stromtragfestigkeit bereitstellt, können für den Mantel Materialen eingesetzt werden, die im Vergleich zum Kern weniger vorteilhafte Leitfähigkeitsgrade aufweisen, jedoch hinsichtlich des Erodierprozesses optimiert sind. Der Kern einer solchen Drahtelektrode besteht beispielsweise aus Kupfer oder α-Messing, das in seiner o Phase vorliegt. Der Mantel kann eine oder mehrere Mantelschichten aufweisen, die beispielsweise aus reinem Zink und/oder aus Messing bestehen, das über einen im Vergleich zu α-Messing höheren Zinkanteil verfügt. Eine solche Drahtelektrode ist beispielsweise in der EP 1 295 664B1 beschrieben. For certain requirements, it has proven advantageous to produce wire electrodes having a core and a cladding surrounding the core. The core is usually made of a material with high conductivity and high tensile strength, the jacket is characterized by a high abrasion resistance. This is advantageous because the actual erosion process takes place on the jacket. Since the core provides substantially only the required current carrying strength, it is possible to use for the cladding materials which, compared to the core, have less advantageous conductivity, but are optimized with regard to the erosion process. The core of such a wire electrode consists for example of copper or α-brass, which is in its o phase. The jacket may have one or more cladding layers, for example made of pure zinc and / or brass, which has a higher zinc content than α-brass. Such a wire electrode is described for example in EP 1 295 664B1.
Aus der WO 2011/020468A1 ist eine Messinglegierung bekannt, die zur Herstellung von Halbzeug für eine spanende Bearbeitung dient. Als Beispiel für ein solches Halbzeug sind unter anderem Drähte genannt. Die Drähte bestehen aus einer Legierung, die einen Gefüge mit Anteilen sowohl einer α-Phase als auch einer ß-Phase enthält, wobei der Anteil der ß-Phase wenigstens 30 Volumenprozent und höchstens 70 Volumenprozent beträgt. Das α-Gefüge bildet eine kubischflächenzentrierte Raumstruktur aus, wobei das ß-Gefüge durch eine kubisch raumzentrierte Raumstruktur gekennzeichnet ist. Die vorbekannte Legierung enthält ferner Zusatzlegierungskomponenten wie Eisen, Nickel, Silizium, Mangan, Zinn, Phosphor. Mit Hilfe der Zusatzlegierungskomponenten kann der Anteil der o> und ß- Phasen variiert werden. From WO 2011 / 020468A1 a brass alloy is known, which is used for the production of semi-finished products for a machining. As an example of such a semifinished product, wires are mentioned. The wires are made of an alloy containing a microstructure containing both an α phase and a β phase, the proportion of the β phase being at least 30% by volume and at most 70% by volume. The α-microstructure forms a cubic-surface-centered spatial structure, whereby the β-microstructure is characterized by a cubic body-centered spatial structure. The prior art alloy further contains additional alloying components such as iron, nickel, silicon, manganese, tin, phosphorus. With the help of the additional alloy components, the proportion of o> and ß phases can be varied.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drahtelektrode der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig hervorragende Schneideigenschaften aufweist. The object of the invention is to provide a wire electrode of the type mentioned, which is inexpensive to produce and at the same time has excellent cutting properties.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Drahtelektrode zum funkenerosiven Schneiden von Gegenständen mit α-Bereichen und ß- Bereichen, wobei die a-Bereiche und ß-Bereiche unterschiedliche Gefügephasen und Härtegrade aufweisen und über den gesamten Querschnitt der Drahtelektrode verteilt angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist eine Drahtelektrode mit Bereichen bereitgestellt, die unterschiedliche Phasenanteile und Härtegrade aufweisen. Die a- Bereiche sind beispielsweise in einem zusammenhängenden ß- Bereich eingebettet, der den α-Bereichen als Matrix dient, oder umgekehrt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein solcher Draht mit einer verteilten Anordnung von α-Bereichen in einem ß- Bereich, einer verteilten Anordnung von ß-Bereichen in einem a- Bereich oder einer verteilten Anordnung von a- und ß-Bereichen sowohl unerwartet gute elektrische Eigenschaften als auch hervorragende Schneidleistungen bereitstellt. Die über den gesamten Querschnitt des Drahtes verteilte Gefügestruktur sorgt in den Randbereichen der Drahtelektrode für eine ausreichend gute Abriebfestigkeit, die auch hohen Anforderungen gerecht wird, wobei die Drahtelektrode eine ausreichend hohe Zugfestigkeit und Elastizität besitzt. So weist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drahtelektrode eine Bruchdehnung von etwa 2 Prozent auf. Im Gegensatz zu vergleichbaren Drähten gemäß dem Stand der Technik ist im Rahmen der Erfindung jedoch eine Drahtelektrode bereitgestellt, die nicht aus Kern- und Mantelschichten besteht. Erfindungsgemäß kann daher das aufwändige Aufbringen eines Mantels auf einen zuvor bearbeiteten Kern entfallen, so dass die erfindungsgemäße Drahtelektrode wesentlich kostengünstiger herstellbar ist. The invention solves this problem by means of a wire electrode for the spark erosive cutting of objects with α-regions and β-regions, wherein the α-regions and β-regions have different structural phases and degrees of hardness and are distributed over the entire cross-section of the wire electrode. According to the invention, a wire electrode is provided with regions having different phase proportions and degrees of hardness. For example, the a-regions are embedded in a contiguous ß-region that serves as the matrix for the a-regions, or vice versa. The invention is based on the finding that such a wire with a distributed arrangement of α-regions in a β-region, a distributed arrangement of β-regions in an α-region or a distributed arrangement of α and β-regions is both unexpected provides good electrical properties as well as excellent cutting performance. The structure distributed over the entire cross section of the wire microstructure ensures in the edge regions of the wire electrode for a sufficiently good abrasion resistance, which also meets high requirements, the wire electrode has a sufficiently high tensile strength and elasticity. Thus, an embodiment of the wire electrode according to the invention has an elongation at break of about 2 percent. Unlike comparable prior art wires, however, the invention provides a wire electrode that does not consist of core and cladding layers. According to the invention, therefore, the time-consuming application of a jacket to a previously processed core can be dispensed with, so that the wire electrode according to the invention can be produced substantially less expensively.
Im Rahmen der Erfindung besteht die Drahtelektrode beispielsweise überwiegend aus einer Messinglegierung, die hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung einem in der WO 2011/020468A1 beschriebenen Draht entspricht. So kann die in der besagten Druckschrift beschieben Legierung auch als Ausgangslegierung einer erfindungsgemäßen Drahtelektroden dienen. Zur Ausbildung der gewünschten a- und ß-Bereiche sind jedoch zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich. Solche Arbeitungsschritte sind dem Fachmann zwar bekannte Zieh- und Glühprozesse. Überraschenderweise hat sich jedoch heraus gestellt, dass die besagte Verarbeitung gerade dieser Legierung zu einer Drahtelektrode führt, die bei der Funkenerosion die genannten überragenden Eigenschaften an dem Tag legt und darüber hinaus auch noch kostengünstig ist. In the context of the invention, the wire electrode, for example, consists predominantly of a brass alloy which, in terms of its chemical composition, corresponds to a wire described in WO 2011/020468 A1. Thus, the alloy described in the cited document can also serve as the starting alloy of a wire electrode according to the invention. However, additional work steps are required to form the desired α and β regions. Such steps are known to those skilled drawing and annealing processes. Surprisingly, however, it has been found that the said processing of just this alloy leads to a wire electrode, which in the spark erosion the mentioned superior features on the day and beyond that is also inexpensive.
Vorteilhafterweise bestehen sowohl die a- als auch die ß-Bereiche überwiegend aus Kupfer und Zink, beispielsweise mit einem Summenanteil von über 95 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Drahtelektrode. Die unterschiedlichen Härtegrade der a- und ß-Bereiche sind unterschiedlichen Raumstrukturen geschuldet, in den die a- und ß-Bereiche jeweils vorliegen. Mit anderen Worten liegen unterschiedliche Gefügestrukturen vor, die über den gesamten Querschnitt verteilt sind. Diese Verteilung kann im Rahmen der Erfindung gleichmäßig oder ungleichmäßig sein. Advantageously, both the α and the β regions consist predominantly of copper and zinc, for example with a total content of more than 95 percent by weight, based on the total weight of the wire electrode. The different degrees of hardness of the α and β regions are due to different spatial structures in which the α and β regions are present. In other words, there are different microstructures that are distributed over the entire cross section. This distribution may be uniform or non-uniform in the context of the invention.
Die erfindungsgemäße Drahtelektrode weist eine größere Leitfähigkeit auf als eine vergleichbar dimensionierte Drahtelektrode aus handelsüblichem Messing, das in seiner α-Phase vorliegt. Vorteilhafterweise bilden die α-Bereiche und/oder oder die ß-Bereiche in einer Querschnittsansicht der Drahtelektrode Lamellen aus. Diese lamellenförmige Ausbildung der a- oder ß-Bereiche hat sich für den Schneidprozess als besonders vorteilhaft erwiesen. Im Rahmen dieser vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Erfindung sind somit nahezu keine rundlichen Einlagerungen oder globulitische Kornstrukturen vorhanden. Vielmehr ist den jeweiligen Bereichen eine längliche Lamellenstruktur aufgeprägt, die sich für den Erodierprozess als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. The wire electrode according to the invention has a greater conductivity than a comparably dimensioned wire electrode of commercial brass, which is present in its α-phase. Advantageously, the α regions and / or the β regions form lamellae in a cross-sectional view of the wire electrode. This lamellar formation of the α or β regions has proven to be particularly advantageous for the cutting process. In the context of this advantageous further development of this invention, there are thus virtually no roundish inclusions or globular grain structures. Rather, the respective areas an elongated lamellar structure is impressed, which has been found to be particularly advantageous for the erosion process.
Zweckmäßigerweise sind die Lamellen wenigstens abschnittsweise miteinander verschränkt. Mit anderen Worten greifen die Lamellem ineinander ein. Die Verschränkung kann im Rahmen der Erfindung auch nur abschnittsweise also beispielsweise im äußeren Randbereich der Drahtelektrode erfolgen. Conveniently, the slats are at least partially interlocked with each other. In other words, the lamellas interlock. In the context of the invention, the entanglement may also take place only in sections, for example in the outer edge region of the wire electrode.
Zweckmäßigerweise ist die Dichte der Lamellen im Außenbereich der Drahtelektrode größer als im Innenbereich. In einer Querschnittsansicht ist die Drahtelektrode kreisförmig ausgebildet, wobei mit dem Begriff „Außenbereich" der radial außenliegende Bereich der Drahtelektrode gemeint ist, der also dem zu schneidenden Gegenstand beim Schneidprozess zugewandt ist. Durch die höhere Dichte der miteinander verschränkten Lamellen ist die Härte der Drahtelektrode im Außenbereich vergrößert. Die Lamellen der a- Bereiche und die Lamellen der ß-Bereiche sind länglich ausgestaltet, wobei keine Vorzugsrichtung erkennbar ist, in der sich die Lamellen mit ihrer Längsrichtung erstrecken. Advantageously, the density of the fins in the outer region of the wire electrode is greater than in the inner region. In a cross-sectional view, the wire electrode is circular, wherein the term "outside" the radially outer region of Wire electrode is meant, which is thus facing the object to be cut during the cutting process. Due to the higher density of interlocked lamellae, the hardness of the wire electrode in the outer area is increased. The lamellae of the a-areas and the lamellae of the ß-areas are elongated, with no preferred direction can be seen, in which the lamellae extend with their longitudinal direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht ß-Bereich zumindest teilweise aus einer ß/ß'-Phase, die in einer ß- Gefügestruktur und/oder ß'-Gefügestruktur vorliegt. Hierbei ist mit dem Begriff teilweise gemeint, dass jeder Bereich neben seinem überwiegendem Anteil, der beispielsweise größer ist als 95 Gewichtsprozent, Zusatzlegierungskomponenten aufweisen kann, auf die später noch genauer eingegangen werden wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung besteht jeder a-Bereich zumindest teilweise aus einer α-Phase, die eine a-Gefügestruktur ausbildet. Hierbei kann das Kupfer-Zink-Phasendiagramm zu Grunde gelegt werden, wobei jedoch die Phasengrenzen durch die Zusatzlegierungskomponenten zu höheren Zinkanteilen hin verschoben sind. According to a preferred embodiment, β-region at least partially consists of a β / β 'phase, which is present in a β-microstructure and / or β' microstructure. Here, the term is meant in part that each area in addition to its predominant proportion, for example, greater than 95 weight percent, may have additional alloy components, which will be discussed in more detail later. According to an advantageous development, each a-region consists at least partially of an .alpha. Phase which forms an a-microstructure. Here, the copper-zinc phase diagram can be used as a basis, but the phase boundaries are shifted by the additional alloying components to higher zinc levels.
Gemäß einer diesbezüglich abweichenden Ausgestaltung der Erfindung besteht jeder α-Bereich zumindest teilweise aus α+β/β'- Mischkristallen, die eine α+ß-Gefügestruktur und/oder eine a+ß'- Gefügestruktur ausbilden. Vorteilhafterweise weist die Drahtelektrode wenigstens eine Zusatzlegierungskomponente mit einem Anteil von höchstens einem Gewichtsprozent auf. Die Zusatzlegierungskomponente ist beispielsweise Eisen, Nickel, Silizium, Mangan und/oder Zinn. According to a different embodiment of the invention, each α-region consists at least partially of α + β / β'- mixed crystals forming an α + ß-microstructure and / or an a + ß'- microstructure. Advantageously, the wire electrode has at least one additional alloy component with a proportion of at most one percent by weight. The additional alloy component is, for example, iron, nickel, silicon, manganese and / or tin.
Vorteilhafterweise variiert der Anteil an Eisen von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, der Anteil von Nickel von 0,1 bisAdvantageously, the proportion of iron varies from 0.1 to 0.5 weight percent, the proportion of nickel from 0.1 to
0,5 Gewichtsprozent, der Anteil von Silizium von 0,1 bis0.5 weight percent, the proportion of silicon from 0.1 to
0,20 Gewichtsprozent und der Anteil von Mangan von 0,01 bis 0,20 Gewichtsprozent und der Anteil von Zinn von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent. 0.20% by weight and the proportion of manganese from 0.01 to 0.20 weight percent and the content of tin from 0.1 to 0.5 weight percent.
Vorteilhafterweise beträgt der Gesamtanteil der Zusatzlegierungskomponenten, die nicht Eisen, Nickel, Silizium, Mangan oder Zinn sind, weniger als 0,2 Gewichtsprozent. Advantageously, the total amount of the additional alloying components other than iron, nickel, silicon, manganese or tin is less than 0.2 weight percent.
Vorteilhafterweise ist der Anteil aller Zusatzlegierungskomponenten kleiner als 3 Gewichtsprozent. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung kommt es zu einer nur leichten Verschiebung der Phasengrenzen der überwiegend aus Kupfer und Zink bestehenden a- und ß-Bereiche. Das Kupfer-Zink-Phasendiagramm kann daher auch solchen Legierungen zu Grunde gelegt werden. Bei den nicht genannten Zusatzlegierungskomponenten kann es sich um beliebige Legierungskomponenten, die üblicherweise bei der Herstellung von Legierung verwendet werden und dem Fachmann daher als solche bekannt sind. Advantageously, the proportion of all additional alloy components is less than 3 percent by weight. According to this embodiment of the invention, there is only a slight shift in the phase boundaries of the a and β regions, which predominantly consist of copper and zinc. The copper-zinc phase diagram can therefore also be based on such alloys. The unspecified additional alloying components may be any of the alloying components commonly used in the production of alloys and therefore known to those skilled in the art.
Zweckmäßigerweise variiert der Anteil der α-Bereiche bezogen auf das Gesamtvolumen der Drahtelektrode von 30 Volumenprozent bis 70 Volumenprozent und der Anteil der ß-Bereiche von 30 bis 70 Volumensprozent. Vorteilhafterweise weist jeder α-Bereich einen Kupferanteil von über 60 Gewichtsprozent und einen Zinkanteil von weniger als 40 Gewichtsprozent auf. Conveniently, the proportion of the α-regions relative to the total volume of the wire electrode varies from 30 percent by volume to 70 percent by volume and the proportion of β-regions from 30 to 70 percent by volume. Advantageously, each α-region has a copper content of over 60 weight percent and a zinc content of less than 40 weight percent.
Zweckmäßigerweise weisen die ß-Bereiche einen Kupferanteil von kleiner 60 Gewichtsprozent und einen Zinkanteil von größer als 40 Gewichtsprozent auf. Expediently, the β-ranges have a copper content of less than 60 percent by weight and a zinc content of greater than 40 percent by weight.
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn jeder ß-Bereich einen Kupferanteil von über 50 Gewichtsprozent und einen Zinkanteil von weniger als 50 Gewichtsprozent aufweist. Particularly good results are achieved if each β-range has a copper content of more than 50 percent by weight and a zinc content of less than 50 percent by weight.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs- beispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und wobei Further expedient refinements and advantages of the invention are the subject matter of the following description of exemplary embodiments. Examples of the invention with reference to the figures of the drawing, wherein like-acting elements are provided with the same reference numerals, and wherein
Figur 1 eine mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) erstellte Figure 1 is a created with a scanning electron microscope (SEM)
REM-Aufnahme eines Querschliffs eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drahtelektrode,  SEM image of a cross section of an embodiment of the wire electrode according to the invention,
Figur 2 eine vergrößerte REM-Aufnahme der Drahtelektrode gemäß FIG. 2 shows an enlarged SEM image of the wire electrode according to FIG
Figur 1 mit und  Figure 1 with and
Figur 3 eine verkleinerte REM-Aufnahme der Drahtelektrode gemäß FIG. 3 shows a reduced SEM image of the wire electrode according to FIG
Fig. 1 zeigen.  Fig. 1 show.
Figur 1 zeigt das Foto eines mikroskopisch vergrößerten Querschliffs eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drahtelektrode 1. Der Querschliff wurde mit Eisenchlorid geätzt. Die untersuchte Drahtelektrode weist einen in Figur 1 nicht erkennbaren kreisförmigen Querschnitt auf mit einem Gesamtdurchmesser 0,25 mm. In Fig. 1 ist der Mittenbereich der Drahtelektrode 1 gezeigt. Durch das Ätzen eines Querschliffs sind in der Abbildung hellere a-Bereiche 2 und ein dunkler ß-Bereich 3 erkennbar. Die a-Bereiche 2 sind lamellenförmig ausgebildet und in dem ß-Bereich 3 eingebettet, der somit eine Matrix für die lamellenförmigen α-Bereiche ausbildet. Die ß-Bereiche 3 sind stärker verformt als die lamellenförmigen a-Bereiche 2. Demzufolge weisen diese teilrekristallisierten a-Bereiche 2 einen höheren Härtegrad auf. Durch die Ansicht eines metallographischen Schliffes im Lichtmikroskop fällt auf, dass in den ß-Bereichen 3 der Anteil der restlichen Schleifriefen deutlich größer ist als in den teilrekristallisierten a-Bereichen 2. Dadurch wird die Feststellung eines höheren Härtegrades der a-Bereiche 2 untermauert. Die lamellenförmige Struktur der a-Bereiche 2 unterscheidet sich deutlich von einer körnigen, globularen Struktur, die durch rundliche oder kugelförmige Körner gekennzeichnet ist. Figur 2 zeigt den Querschliff gemäß Figur 1 in einer noch weiter vergrößerten Darstellung, in der die Lamellen der a-Bereiche 2 noch deutlicher zu erkennen sind. FIG. 1 shows the photograph of a microscopically enlarged transverse section of an embodiment of the wire electrode 1 according to the invention. The transverse section was etched with iron chloride. The investigated wire electrode has a circular cross-section, not recognizable in FIG. 1, with a total diameter of 0.25 mm. In Fig. 1, the center region of the wire electrode 1 is shown. By etching a cross-section lighter a-areas 2 and a dark ß-area 3 can be seen in the figure. The a-areas 2 are lamellar and embedded in the ß-area 3, which thus forms a matrix for the lamellar α-areas. The β-regions 3 are more deformed than the lamellar a-regions 2. Consequently, these partially recrystallized α-regions 2 have a higher degree of hardness. The view of a metallographic grinding in an optical microscope reveals that in the β-areas 3, the proportion of residual grinding marks is significantly greater than in the partially recrystallized α-areas 2. This underpins the finding of a higher degree of hardness of the α-areas 2. The lamellar structure of the a-regions 2 differs significantly from a granular, globular structure characterized by roundish or spherical grains. FIG. 2 shows the transverse section according to FIG. 1 in a still further enlarged representation, in which the lamellae of the A-sections 2 can be seen even more clearly.
Die helleren a-Bereiche 2 bestehen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem α-Gefüge mit einem Kupferanteil von über 60 Gewichtsprozent. Die in Figur 2 dunklen ß-Bereiche 3 liegen als ß-Gefüge und/oder ß'-Gefüge vor mit einem Kupferanteil kleiner 60 Gewichtsprozent. Der Flächenanteil der a-Bereiche 2 an der gesamten Querschnittsfläche der gezeigten Drahtelektrode 1 beträgt etwa 45 Prozent. The brighter a-areas 2 consist in the embodiment shown of an α-structure with a copper content of about 60 weight percent. The dark β-regions 3 in FIG. 2 are present as β-microstructures and / or β'-microstructures with a copper content of less than 60 percent by weight. The area ratio of the a regions 2 on the entire cross-sectional area of the wire electrode 1 shown is about 45 percent.
Figur 3 zeigt ein weniger stark vergrößertes Foto des Querschliffs gemäß Figur 1 , auf dem sowohl der Mittenbereich der Drahtelektrode als auch ein Abschnitt des radial außen liegenden Außenbereichs erkennbar sind. Es ist ersichtlich, dass die Dichte der lamellenförmigen a-Bereiche 2 in dem Außenbereich der Drahtelektrode 1 größer ist als in deren Mittenbereich. Dies ist eine Folge einer Kaltverformung der Drahtelektrode, bei welcher diese auf ihren Enddurchmesser gezogen wurde. Auf Grund dieser Kaltverformung bilden im Außenbereich auch die ß-Bereiche 3 lamellenförmige Strukturen aus, die mit den ebenfalls lamellenförmigen a-Bereichen 2 verschränkt sind. Durch die Kaltverformung bildet sich daher eine Gefügestruktur aus, welche der Drahtelektrode insbesondere im Außenbereich eine gute Abriebfestigkeit verleiht. Das Dehngrenzverhältnis der in Figur 1 gezeigten Drahtelektrode beträgt 81 Prozent und deren Bruchdehnung etwa 2 Prozent. Damit hat die gezeigte Drahtelektrode ein gutes plastisches Verformungsvermögen, wodurch die Bruchgefahr beim Erodieren deutlich herabgesetzt wird. FIG. 3 shows a less greatly enlarged photograph of the transverse section according to FIG. 1, on which both the central area of the wire electrode and a section of the radially outer area can be seen. It can be seen that the density of the lamellar a-regions 2 in the outer region of the wire electrode 1 is greater than in the central region thereof. This is due to a cold deformation of the wire electrode in which it has been pulled to its final diameter. Due to this cold deformation, the ß-areas 3 also form lamellar structures in the outer area, which are interlaced with the likewise lamellar a-areas 2. Due to the cold deformation therefore forms a microstructure, which gives the wire electrode, especially in the outdoor area a good abrasion resistance. The stretch limit ratio of the wire electrode shown in FIG. 1 is 81 percent and its elongation at break is about 2 percent. Thus, the wire electrode shown has a good plastic deformation capability, whereby the risk of breakage during erosion is significantly reduced.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die a-Bereiche 2 einen Kupferanteil von etwa 62 Gewichtsprozent sowie einen Zinkanteil von etwa 38 Gewichtsprozent auf, so dass überwiegend ein a-Gefüge ausgebildet wird. Ferner sind Zusatzlegierungskomponenten vorhanden. Die Zusammensetzung einer bevorzugten Drahtelektrode ist wie folgt: Kupfer 55 - 58 Gewichtsprozent, Zink 41 - 43, Eisen 0,2 - 0,3 Gewichtsprozent, Nickel 0,1 - 0,3 Gewichtsprozent, Silizium 0,01 - 0,08 Gewichtsprozent, Mangan 0,03 - 0,08 Gewichtsprozent, Zinn 0,2 - 0,5 Gewichtsprozent und Blei weniger als 0,1 Gewichstprozent. In the exemplary embodiment shown, the a-regions 2 have a copper content of about 62 percent by weight and a zinc content of about 38 percent by weight, so that predominantly an a-microstructure is formed. Furthermore, additional alloying components are present. The composition of a preferred wire electrode is as follows: copper 55-58% by weight, zinc 41-43, iron 0.2-0.3% by weight, nickel 0.1-0.3% by weight, silicon 0.01-0.08% by weight, Manganese 0.03-0.08% by weight, tin 0.2-0.5% by weight and lead less than 0.1% by weight.
Die erfindungsgemäße Drahtelektrode 1 ist beispielsweise bräunlich gelblich und ähnelt einer Bronzefarbe. The wire electrode 1 according to the invention is, for example, brownish yellowish and resembles a bronze color.

Claims

Patentansprüche claims
1. Drahtelektrode (1 ) zum funkenerosiven Schneiden mit a-Bereichen (2) und ß-Bereichen (3), wobei die a-Bereiche (2) und die ß- Bereiche (3) zueinander unterschiedliche Gefügephasen und Härtegrade aufweisen und über den gesamten Querschnitt der Drahtelektrode (1) verteilt angeordnet sind. 1. wire electrode (1) for spark erosion cutting with a-areas (2) and ß-areas (3), wherein the a-areas (2) and the ß-areas (3) have mutually different structural phases and degrees of hardness and over the entire Cross section of the wire electrode (1) are arranged distributed.
2. Drahtelektrode (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die a-Bereiche (2) und/oder die ß-Bereiche (3) in einer Querschnittsansicht Lamellen ausbilden. Second wire electrode (1) according to claim 1, characterized in that form the a-areas (2) and / or the ß-areas (3) in a cross-sectional view lamellae.
3. Drahtelektrode (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen der a-Bereiche (2) wenigstens abschnittsweise mit den Lamellen der ß-Bereiche (3) verschränkt sind. 3. wire electrode (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the lamellae of the a-areas (2) are at least partially interleaved with the lamellae of the ß-areas (3).
4. Drahtelektrode (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querschnittsansicht die Dichte der4. wire electrode (1) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in a cross-sectional view, the density of
Lamellen der a-Bereiche (2) im Außenbereich der Drahtelektrode (1) größer ist als in deren Innenbereich. Slats of the A regions (2) in the outer region of the wire electrode (1) is greater than in the inner region.
5. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die α-Bereiche und ß-Bereiche jeweils überwiegend aus Kupfer und Zink bestehen. 5. Wire electrode (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the α-regions and β-regions each consist predominantly of copper and zinc.
6. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder ß-Bereich (3) zumindest teilweise aus einer ß/ß'-Phase besteht, die in einer ß- Gefügestruktur und/oder ß'-Gefügestruktur vorliegt. 6. Wire electrode (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that each ß-region (3) at least partially consists of a ß / ß'-phase, which is present in a ß-microstructure and / or ß'-microstructure.
7. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder a-Bereich (2) zumindest teilweise aus einer α-Phase besteht, die eine a-Gefügestruktur ausbildet. 7. wire electrode (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that each a-region (2) at least partially consists of an α-phase, which forms an a-microstructure.
8. Drahtelektrode (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder a-Bereich (2) zumindest teilweise aus α+β/β'-Mischkristallen besteht, die eine a+ß-Gefügestruktur und/oder eine a+ß'-Gefügestruktur ausbilden. 8. Wire electrode (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that each a-region (2) consists at least partially of α + β / β'-mixed crystals having an a + ß-microstructure and / or an a form + ß 'microstructure.
9. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Zusatzlegierungskomponente mit einem Anteil von höchsten 1 Gewichtsprozent. 9. wire electrode (1) according to any one of the preceding claims, characterized by at least one additional alloy component with a proportion of at most 1 percent by weight.
10. Drahtelektrode (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlegierungskomponente Eisen, Nickel, Silizium, Mangan und/oder Zinn ist. 10. Wire electrode (1) according to claim 9, characterized in that the additional alloy component iron, nickel, silicon, manganese and / or tin.
11. Drahtelektrode (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Eisen von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, der Anteil an Nickel von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, der Anteil an Silizium von 0,01 und 0,20 Gewichtsprozent, der Anteil an Mangan von 0,01 bis 0,20 Gewichtsprozent und der Anteil von Zinn von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent variiert. 11. Wire electrode (1) according to claim 10, characterized in that the proportion of iron from 0.1 to 0.5 weight percent, the proportion of nickel from 0.1 to 0.5 weight percent, the proportion of silicon of 0.01 and 0.20% by weight, the content of manganese varies from 0.01 to 0.20% by weight, and the content of tin varies from 0.1 to 0.5% by weight.
12. Drahtelektrode (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Anteile aller Zusatzlegierungskomponenten, die nicht Eisen, Nickel, Silizium, Mangan oder Zinn sind, kleiner als 0,2 Gewichtsprozent ist. 12. Wire electrode (1) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the sum of the proportions of all additional alloy components, which are not iron, nickel, silicon, manganese or tin, less than 0.2 weight percent.
13. Drahtelektrode (1 ) nach einem Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil aller Zusatzlegierungskomponenten kleiner als 3 Gewichtsprozent ist. 13. Wire electrode (1) according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the proportion of all additional alloy components is less than 3 weight percent.
14. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der a-Bereiche (2) von14. Wire electrode (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of a-areas (2) of
30 Volumenprozent bis 70 Volumenprozent variiert und der Anteil des oder der ß-Bereiche (3) von 30 Volumenprozent bis 70 Volumensprozent variiert. Varies from 30 percent by volume to 70 percent by volume, and the proportion of the β-region (s) (3) varies from 30 percent by volume to 70 percent by volume.
15. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die a-Bereiche (2) einen Kupferanteil von über 60 Gewichtsprozent und einen Zinkanteil von unter 40 Gewichtsprozent aufweisen. 15. Wire electrode (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the a-areas (2) a Have copper content of over 60 weight percent and a zinc content of less than 40 weight percent.
16. Drahtelektrode (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ß-Bereiche (3) einen Kupferanteil von kleiner 60 Gewichtsprozent und einen Zinkanteil von größer als 40 Gewichtsprozent aufweisen. 16, wire electrode (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the ß-areas (3) have a copper content of less than 60 weight percent and a zinc content of greater than 40 weight percent.
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