一种电火花线切割加工用电极丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电火花线切割加工用电极丝及其制备方法，包括黄铜线芯和包覆线芯的包覆层，包覆层的内部存在三维枝状裂纹，部分所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成非连续的“V”或/和“人”字形裂口，所述裂口的尖端指向电极丝加工过程中的拉伸方向。本发明专利技术还提供了上述电火花线切割加工用电极丝的制备方法。本发明专利技术通过在电极丝表面形成具有非连续的“V”或/和“人”字形裂口，能够减少慢走丝电火花加工过程中的导电块放电磨损。

【技术实现步骤摘要】
一种电火花线切割加工用电极丝及其制备方法
本专利技术属于机械加工领域，尤其涉及一种电火花线切割加工用电极丝及其制备方法。
技术介绍
慢走丝电火花线切割机，都采用导电块方式进电，而电极丝通常作为放电正极，直接与硬质合金材料制成的导电块滑动接触传输功率脉冲大峰值电流，因此，导电块不可避免地会被磨损。从理论上，电极丝和导电块两者接触面是接近于线状，并且存在相对滑动摩擦速度，即为机床的走丝速度。通常慢走丝电火花线切割分为粗割和精修，在粗割时由于走丝速度高，传输功率脉冲电流大，同时电火花放电能量较大，因此电极丝对导电块磨损相对较大。由于慢走丝线切割机在粗切割(第一次加工)时，其滑动磨擦速度约高达10～15m/min。这样不但造成导电块的机械磨损大，带有纵波、横波振动高速运动的电极丝还会造成两接触付(电极丝与导电块)之间的非有效接触，从而容易诱发导电块与电极丝之间产生与放电间隙串联的电蚀火花放电。一旦电极丝与导电块之间发生电蚀火花放电，这种在有氧环境中的脉冲放电，会造成导电块的烧伤，从而加速导电块的机械磨损。并且这种导电块与电极丝间的电蚀火花放电，往往容易越演越烈，最后造成停机断线和导电块严重烧蚀报废。随着慢走丝电火花放电加工行业的发展，切割速度向着越来越快的方向发展，特别是在加工厚大型工件模具材料的粗切割高速加工时，所以导电块在使用一段时间以后，就非常容易产生过度磨损而导致报废，而且切割出来的工件精度也比较差。因此，如何在切割速度快的前提下、防止导电块磨损过快，是本领域亟待解决的技术问题。>
技术实现思路
本专利技术提供一种电火花线切割加工用电极丝，能够减少了导电块放电磨损。本专利技术还提供了上述电火花线切割加工用电极丝的制备方法，能够在电极丝表面形成具有非连续的“V”或/和“人”字形裂口，进而减少慢走丝电火花加工过程中的导电块放电磨损。本专利技术的技术解决方案如下：一种电火花线切割加工用电极丝，包括黄铜线芯和包覆黄铜线芯的包覆层，其特征在于，所述包覆层的内部存在三维枝状裂纹，部分所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成非连续的“V”或/和“人”字形裂口。所述“V”或/和“人”字形裂口的尖端指向电极丝加工过程中的拉伸方向。“V”或/和“人”字形裂口的尖端指向电极丝加工过程中的拉伸方向，形成指向一致的排布，均匀性更好。不会出现局部磨损快、有些却局部磨损慢的问题，也不容易断裂。该电极丝通过三维枝状裂纹和表面形成的非连续的“V”或/和“人”字形裂口，完全改变了电极丝与导电块接触时周围空间电荷的分布、积累和储存。当脉冲电压施加于电极丝与工件之间时，电极丝与导电块瞬间也会形成一个电场，此时电场强度与电压成正比、与距离成反比。随着极间电压的升高和极间距离的减小，极间电场强度也将随着增大，正是由于该电极丝微观表面呈非连续的“V”或/和“人”字形裂口是凸凹不平的，特别是在“V”或/和“人”字形裂口尖端附近聚集起更多的空间电荷，与导电块极间距离又很小，因而极间电场强度是很不均匀的，两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。当电场强度增大到一定数量时，“V”或/和“人”字形裂口尖端附近聚集电子瞬间碰撞电离，并被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极丝表面则聚集起正离子。电场将持续加强，正离子刚好被吸进该电极丝内部具有这种三维枝状裂纹空间的包覆层，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间并迅速消散。此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流，从而不断形成电晕放电。由于该电极丝包覆层结构不断诱发产生这种电晕放电，以及通过电晕放电消耗了聚集的大量电子和正负离子，使得电极丝与导电块之间电压难以继续升高，从而导致两极间介质无法被进一步击穿，大大减少了导电块与电极丝之间产生的火花放电。电晕放电时，尖端附近的场强很强，尖端附近气体被电离，电荷可以离开导体；而远离尖端处场强急剧减弱，电离不完全，因而只能建立起微小的电流。电晕放电的能量密度远小于火花放电的能量密度，且更稳定，从而显著减少了导电块放电磨损，延长导电块的寿命。进一步的，上述包覆层为厚度5～50μm、含锌量为39～60wt％的铜锌合金。进一步的，至少10％的所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成“V”或/和“人”字形裂口。如图3所示，裂纹3表示该裂纹延伸至电极丝表面；裂纹3’表示该裂纹未延伸至电极丝表面。上述数值按如下公式计算：其中，C指延伸至电极丝表面的枝状裂纹占比；A指电极丝任一横截面所有裂纹的总面积；B指该横截面未延伸至电极丝表面的裂纹面积之和。具体测试和计算过程如下：首先将电极丝的金相显示出来，采用金相显微镜观察金属的金相组织，并根据有色金属行业标准《铜及铜合金铸造和加工制品显微组织检验方法》(YS/T449-2002)，对电极丝进行化学腐蚀。由于裂纹3或3’处不存在任何的金属α、β或γ相组织，通过金相显微镜观察，可分别计算裂纹3或3’面积及其总面积。大于等于10％的所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成“V”或/和“人”字形裂口，减少与导电块的接触面，并在加工范围内优化了与导电块的接触角度，从而减少了电极丝对导电块的机械磨损，同时有利于走丝稳定性，减缓放电的抖动。更重要的是大于等于10％的所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成“V”或/和“人”字形裂口有助于使得电极丝导体表面聚集和堆积足够的电荷，该部位的电荷密度就越大。当电荷密度达到一定的量值后，电荷产生的电场会相当大，迅速把周围空气击穿电离，有利于进一步形成电晕放电。进而，大于等于10％的所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成“V”或/和“人”字形裂口，电极表面的间隙空间越多，导致周围气压越低气体分子间距越大，电子或离子的平均自由程越大，加速时间越长，动能越大，更容易发生碰撞电离。进一步的，上述“V”或/和“人”字形裂口的深度为2～20μm。一种电火花线切割加工用电极丝的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)制备直径为0.5mm～2.0mm普通黄铜线芯；2)对步骤1)的线芯采用电镀或涂覆方式获得镀锌层厚度2μm～20μm的镀锌母线；3)对步骤2)的镀锌母线进行第一次低温扩散热处理，形成带有脆性扩散层的第一线坯，所述脆性扩散层主要由γ相铜锌合金组成；所述第一次低温扩散热处理的温度为100℃～250℃，热处理时间为2h～10h，加热速率50～100℃/h，冷却速率60～120℃/h；4)对步骤3)第一次扩散热处理后的第一线坯进行金属塑性拉伸加工，以使得γ相铜锌合金脆性扩散层破裂形成由不规则的破碎γ相颗粒和裸漏的线芯相间组合而成的初始裂纹，制得第二线坯；所述金属塑性拉伸加工的拉伸尺寸为0.3mm～0.8mm(指第一次拉伸加工所得的尺寸)，拉伸速率300～500m/min；5)对步骤4)加工后的第二线坯进行第二次高温扩散热处理，使得原先覆盖在线芯表层的不规则块状γ相颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电火花线切割加工用电极丝，包括黄铜线芯(1)和包覆黄铜线芯(1)的包覆层(2)，其特征在于，所述包覆层(2)的内部存在三维枝状裂纹，部分所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成非连续的“V”或/和“人”字形裂口(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种电火花线切割加工用电极丝，包括黄铜线芯(1)和包覆黄铜线芯(1)的包覆层(2)，其特征在于，所述包覆层(2)的内部存在三维枝状裂纹，部分所述三维枝状裂纹延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成非连续的“V”或/和“人”字形裂口(5)。


2.根据权利要求书1所述的电极丝，所述包覆层(2)为厚度5～50μm、含锌量为39～60wt％的铜锌合金。


3.根据权利要求书1所述的电极丝，至少10％的所述三维枝状裂纹(3)延伸至电极丝表面使得电极丝表面形成“V”或/和“人”字形裂口(5)。


4.根据权利要求书1所述的电极丝，所述“V”或/和“人”字形裂口(5)的深度为2～20μm。


5.一种电火花线切割加工用电极丝的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
1)制备直径为0.5～2.0mm黄铜线芯；
2)对步骤1)的黄铜线芯采用电镀或涂覆方式获得镀锌层厚度2～20μm的镀锌母线；
3)对步骤2)的镀锌母线进行第一次低温扩散热处理，形成带有脆性扩散层的第一线坯，所述脆性扩散层主要由γ相铜锌合金组成；所述第一次低温扩散热处理的温度为100～250℃，热处理时间为2～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志宁，万林辉，吴桐，林火根，胡美俊，
申请(专利权)人：宁波博德高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33