用于电火花加工的复合丝制造技术

本发明专利技术涉及一种丝线（１），该丝线包括由黄铜涂层围绕的铜或黄铜芯部（２），该黄铜涂层包括连续的β－黄铜子层（３）和具有在裂纹（５ａ）处使得β－黄铜可见的断裂的γ－黄铜结构的表面层（４）。这样，显著提高了电火花加工速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在电火花加工(EDM)机器中通过电火花加工来切割 金属或导电材料的电极丝。
技术介绍
大多数现代EDM机器都设计成使用极限抗拉强度在400 ~ 1000N/mm2之间的直径大致为0.25mm的棵黄铜丝。EDM丝应当是导电的，它们通过在受控的水基电介质中在该丝线与导 电工件之间腐蚀放电而工作。为了实现精确加工，尤其是为了能够切削具有小半径的角部，必须使 用具有高极限抗拉强度的小直径丝线，使得它们能在加工区域中保持张紧 并限制振动的振幅。因此，人们可能试图使用至少中部由钢制成的丝线， 以增加极限抗拉强度。由于电火花加工是较慢的过程，因此同时存在使加工速度尤其是粗加 工速度最大化的需求。在本专利申请中，粗加工速度以mm 2/min也就是以 切削面面积的放大速度来测量，或者对于工件的给定高度以mm/min即根 据丝线穿透工件的速度来测量。应理解，该速度直接取决于丝线与工件之 间的加工区域中释放的放电能量，因而取决于丝线能够传导到加工区域中 的电能。然而，在加工区域中的腐蚀放电和经过丝线的电流产生的焦耳热 往往会使丝线变热。用于电火花加工的丝线的一个限制是丝线会在热和机械张力的联合作 用下断裂。这使得使用者不得不限制其EDM机器的加工功率，尤其是在 丝线无法被特别好地冷却时，例如在锥形加工或在加工非常长的工件时。避免断裂的最筒单方法是使用大直径丝线，例如^f吏用直径在0.30mm 以上的丝线。然而，这将限制可加工的凹角的最小半径。已经提出使用镀锌丝，与棵黄铜丝相比，涂层的作用增加了加工速度。 然而，纯锌层很快磨损而不能足够长时间地保护丝线芯部以切削长工件。已经提出使用P-黄铜层一即含有大约47%锌的黄铜来覆盖丝线芯部， 从而避免纯锌制成的表面层磨损过快的缺点，因而可以增强切削性能。文献US 4,977,303说明了 一种用于制造电极丝的方法以及一种具有特 殊结构的电极丝，在该文献中描述和要求保护的方法包括提供例如由铜制成的金属芯， 用给定厚度(13-15pm)的诸如锌的挥发性金属层覆盖该金属芯，在氧化 气氛下将其整个加热到700"C以上，优选加热到850t:以上，以4吏锌和铜扩 散直至获得厚度是初始锌层的给定厚度的大约三倍的扩散层，以及将该扩 散层的厚度减少至少30%.在厚度减少30%后，用于该方法的操作条件必 然在扩散层中造成约33%的锌浓度，即造成厚度约22jim的a-铜/锌合金。该文献中描述和要求保护的电极丝包括厚度为大约ljim的表面氧化 层，该表面氧化层覆盖厚度大约为6jim、含有58-60%锌的铜/锌合金(即 Y-铜/锌合金)连续层，锌浓度则朝向芯部减少直至约lljim的深度。该文 献未说明如何获得这种带有Y-铜/锌合金层的电极丝。最近，文献US 5,945,010提出使镀锌ot-黄铜退火，以便形成Y-黄铜 外围层，然后对这样获得的坯料进行拉丝以使其达到最终直径。拉丝操作 产生断裂的Y-黄铜表面层。该文献提到，表面层的断裂并不会降低切削速 度性能。另外，该文献不主张设置P-黄铜层。最后，文献US 6,781,081 (或者US 2003/0057189 Al)公开了 一种性 能良好的丝线，该丝线在金属芯部上叠加有两个连续的黄铜层，内层由P-黄铜制成，连续的外层由Y-黄铜制成。EDM的速度因而高于只具有Y-黄 铜层或P-黄铜层的丝线。然而，该文献未说明如何制造这样的丝线。
技术实现思路
对于给定加工电流来说需要尽可能快地进行加工，并且对于给定丝线 (金属丝，电极丝)直径来说也需要能够使用尽可能最高的加工电流。本专利技术源自这样的惊人发现，即，对于具有覆盖有合金层的金属芯的edm丝线来说，通过在由铜或黄铜制成的芯部上设置涂层(镀层，覆盖层) 仍可以使edm的性能获得相当可观的增强，所述涂层结合了断裂的y-黄 铜表面层和P-黄铜子层，该发现推翻了文献us 5,945,010的教导，该文献 认为，如果使用断裂的y-黄铜表面层，则切削速度不会有任何提高，并且 该文献尤其不主张使用P-黄铜。因此，为了进一步提高edm加工速度，本专利技术提出一种用于电火花 加工的电极丝，该电极丝包括-由铜、铜合金或黄铜制成的芯部；-黄铜涂层，其中，该黄铜涂层包括叠置的 -P黄铜子层；以及-具有在裂紋(断裂部)处露出p -黄铜的断裂的y -黄铜结构的表面层。 根据本专利技术的有利实施方式，P -黄铜至少局部地填充y -黄铜表面层 中的裂紋。有利的是，所述P-黄铜子层可以是连续的，从而比不连续的子层提供 更好的效果。通过使断裂的y-黄铜表面层的厚度小于电极丝直径的8%，优选小于 电极丝直径的5。/。而获得更好的效果，该效果包括edm具有更高的速度和 加工后的工件具有更好的表面光洁度。如果厚度大于电极丝直径的大约5%，则会发现加工后的工件的表面光洁度下降加工后的成品工件具有与 已完成加工的电极丝的方向平行的条痕。作为替代方案或补充方案，有利地使所述P-黄铜子层的厚度在电极丝 直径的5% ~ 12%的范围内。当断裂的y -黄铜表面层和P -黄铜子层的组合厚度小于电极丝直径的 大约10%时，会使这样的电极丝的工业规模生产更容易。超过该值，在拉丝步骤制造过程中电极丝会发生断裂。一种有利实施方式是设置厚度为电极丝直径的大约2%的断裂的Y-黄 铜表面层和厚度为电极丝直径的大约6%的p-黄铜子层。如果将Y -黄铜表面层的外表面充分地氧化成发暗的颜色(深色)，则 也可以使EDM速度获得增加。在某些EDM机器中，不利之处在于氧化物可能增加电接触的困难， 或者导致导电体过早磨损。因此，优选使Y-黄铜表面层的外表面的氧化程 度较低，并且仍然例如具有能够反射光的明亮的外表，以便与利用该特性 检测电极丝存在的EDM机器相容。实际上，为了避免电接触和电线磨损问题并同时确保增强EDM的性 能，可以优选这样的电极丝，在该电极丝中，通过选择性分解(溶解)测 量得到的氧化层的平均厚度在大约100nm至大约250nm之间，并优选小 于200nm,该氧化层主要由氧化锌构成.可以优选的是选择由锌含量小于40%的黄铜来制造芯部，更优选的是 选择含有20%锌的黄铜来制造芯部，作为可选方案，可以选择由铜制成的芯部，以使电极丝的导电性最佳。也可以通过选择含有37%锌的CuZn37合金制成的芯部来增加EDM 的速度，这还具有降低生产成本的附加优点。可以证实，有利的是对成批的多盘丝线施进行低温扩散来制造这样的 电极丝，因为与高温和/或在线处理相比这种方式节省能量。因此，根据另一方面，本专利技术提出了一种经济的用于制造这种电极丝 的方法，该方法包括以下步骤a) 提供由铜或黄铜制成的芯部；b) 利用电解方法用锌层覆盖所述芯部，以形成预坯料；c) 需要时，对所述预坯料进行第一拉丝操作，以使镀锌丝的表面光 滑，并因而使该丝线在进行扩散后易于绕出；d) 在炉内以大约200C至大约400X:的温度对拉丝后的预坯料进行 2小时至约40小时的退火，选择时间和温度，使得通过覆盖层的锌和芯部的铜或黄铜之间的扩散来制成坯料，该坯料具有P -黄铜子层和Y -黄铜表面层，该Y-黄铜表面层本身在表面处至少被轻微氧化；e) 对这样扩散得到的坯料进行第二冷拉丝操作，以使该坯料形成最 终直径并使Y -黄铜表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电火花加工的电极丝（１），该电极丝（１）包括：　　　　－由铜、铜合金或黄铜制成的芯部（２）；　　　　－黄铜涂层，　　　　其特征在于，该黄铜涂层包括叠置的：　　　　－β－黄铜子层（３）；以及　　　　－表面层（４），该表面层（４）具有在裂纹（５ａ）处露出β－黄铜的断裂的γ－黄铜结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P勃朗，M利，G桑切斯，
申请(专利权)人：瑟莫康柏克特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]