線電極、特別是電花火腐蝕加工用線電極及其生產方法
2023-06-18 01:12:56
專利名稱：線電極、特別是電花火腐蝕加工用線電極及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種線電極和一種生產線電極，尤其是生產用於電火花腐蝕工藝的線電極方法，線電極具有一層或多層芯，多層芯之外層由銅或具有顯著α相基體的銅/鋅合金組成，並且有由鋅或鋅合金組成的殼層。
用於電火花腐蝕工藝之線電極已被生產，作為常識，其高強度的芯還應是良導體，由黃銅製作的芯或在其內之鋼核由銅或黃銅層圍繞之複合芯已證明適合於產生高強度。為了增大這種線電極之切割能力，一殼層被塗覆於線電極之芯上。作為常識，殼層是由鋅或鋅合金組成的。塗覆純鋅塗層之線電極具有極好切割能力。但是，在切割高大工件時，這些線電極切割能力就減低。其原因在於，殼層之純鋅蒸發迅速，因而在很短時間內就被耗盡，以至於使這種線電極之後只能用其芯部材料切割。因而從整體看來又減低了切割能力。
試驗表明，對於高大工件來說，當殼層之鋅是一種合金成份時，可得到較高的切削能力。已經證實，由均勻的β黃銅做殼層是有優勢的。即使是切割高大工件，這種電極也具有極好的切割能力。但是，不利的是，對生產來說，這種電極的成本相對而言是高的。在這種情況下一方面，必須維持芯的精確合金組份；在另一方面，為了達到一穩定狀態，必須在高溫下在一長時間周期內進行擴散。此狀態隨後必須以激冷來固定。但是採用這種公知方法精確地控制殼層之該相基體是非常困難的。在其生產過程中，一點兒偏差就會導致在殼層中除了β黃銅外還會有α和/或γ黃銅存在。
在一方面，本發明的目的是設計開頭提到的那種線電極，此線電極具有比其殼層是由純β相之線電極更高的切割能力；在另一方面，本發明的目的是提供一種生產線電極的方法，通過應用這種方法，基本上由γ和ε黃銅組成的殼層之成本被有效地減少。
就此方法而言，通過權利要求1的特徵來實現本發明的目的。此線電極是由權利要求7和8之特徵來確定的。其外殼層由γ和ε相組成。最好是能有惰性而堅硬的物相也摻入該γ和ε相，所能得到的優點是對被腐蝕材料來說，此腐蝕絲之電蝕性能和放電性能可進一步改善。
選擇純γ相，如果合適，還可對之添加硬惰性材料，已經證明，在切割性能方面，它比β相更好。用傳統的方法，例如用長時間擴散生產這種純態γ相是根本不可能的。通常，具有α，β和/或γ相的基體fractions的混合結構可以得到。
本發明提供一種由γ或ε黃銅生產均勻殼層的方法，此方法利用通常為極端短暫擴散時間的不平衡狀態，不平均狀態是由高加熱速度，高冷卻速度和相當短的保溫時間引起的。令人驚奇的是，ε黃銅首先形成，然後是γ黃銅，在殼層中的γ黃銅有比β黃銅到目前為止由本發明建議的所有短擴散時間中形成的生長率高得多，之後，只是檢驗此γ相發育的比例。在實際上，相對芯層確定的界限而來說，β相維持在檢測極限之下，只是作為相當小的餘量被揭示而已，γ相延伸擴展至整個殼層。通過採用本發明的方法，也可以在那種在通常的擴散退火情況下會禁止α、β、γ相交叉重疊的那種線電極中，產生純ε或γ相。
實例1芯(銅鋅5)CuZn5；鍍鋅30μm/1.0mm；拉絲從1.0到0.40mm；退火以速度200k/s加熱；退火溫度＝600℃；冷卻速度＝300k/s；拉絲從0.4到0.25mm實例2芯CuZn5；鍍鋅30μm/1.0mm；拉絲從1.2到0.6mm；退火以速度40k/s加熱；退火溫度＝800℃；冷卻速度＝60k/sec；拉絲從0.60到0.25mm本發明結合附圖介紹，對
如下圖1展示本發明的腐蝕絲之一剖視圖。
圖2展示圖1所示殼層和芯放大了的詳細結構，圖3至7展示隨退火時間而變化的邊緣區域結構層次。
圖2展示原始材料。它由α相黃銅的芯與η相鋅殼層組成。在進行加熱並經過儘可能短的保溫時間之後，一種ε鋅在殼層與芯之間的區域內形成(見圖3)，在退火時間增加，因而也就是擴散時間增長期間，η相鋅層就轉變為ε鋅(見圖4)。在圖4中，在與此同時可以看到，一窄層，主要是一γ黃銅層形成在芯與ε鋅之間的轉變區域內。在持續退火時間內，作為擴散過程的結果，γ黃銅層擴展，從而使ε鋅層轉變為γ黃銅層(見圖5)。一窄層β黃銅以極小增長率形成於γ黃銅層與α黃銅鋅之間的轉變區域內(見圖6)。
圖7表明殼層被轉變為γ黃銅層之時刻，就圖6所示的狀態來說，在芯與γ黃銅殼層之間的轉變區域內，β黃銅殼層只增大了一點兒。最後，圖7表明此時間進行至最後，在此時刻，η鋅層被大量分解，且β晶體擴大而在芯周圍形成一薄層。
根據本發明的ε、γ或β殼層之建立涉及利用在擴散過程中的不平衡狀，在所期望的特定殼層被產生時就中斷擴散過程，並將此不平均狀態固定。當這種狀態被達到時，該結構必須通過急速冷卻來固定。
雖然，為了說明而對本發明的一特定的推薦實施例詳細地公開了，但應認識到，包括部份變換在內的對已公開內容的變化和改進均列入本發明的範圍內。
權利要求
1.一種生產線電極，尤其是生產用於電火花腐蝕工藝的線電極方法，其特徵在於該線電極具有一個單層或多層芯，一個由銅或銅/鋅合金組成有均勻α相基體的外層，以及一個由鋅或鋅合金組成的殼層，其中，殼層最好在低於擴散出現溫度以下的一個溫度時被塗覆於芯；而且該線電極接著以至少每秒10℃加熱速度和500℃以上最好不超過800℃之退火溫度被退火；而且退火時間的選擇隨待生產的殼層厚度及相的變化而變化，最好在10-300秒之內；並隨後以高於每秒10℃的冷卻速度將線電極冷卻。
2.如權利要求1所述方法，其特徵在於，線電極在冷卻之前，冷卻期間或冷卻之後被拉拔至最終直徑。
3.如權利要求1所述方法，其特徵在於，線電極在退火之前被成形。
4.如權利要求1所述方法，其特徵在於，退火時間被選擇得能產生一由γ相組成之殼層。
5.如權利要求1所述方法，其特徵在於，退火時間被選擇得可產生一均勻的ε相組成的殼層。
6.如權利要求1所述方法，其特徵在於，退火時間被選擇得可產生一由γ和ε相組成的殼層。
7.一種線電極，它由權利要求1所述方法生產。
8.一種線電級，尤其是一種用於電火花腐蝕之線電極，具有一個由一層或多層組成的芯，一個由均勻的α相組成的銅或銅/鋅合金組成的外層，芯被由鋅合金組成的一殼層覆塗，其中，銅/鋅合金是由均勻的γ相組成的。
9.如權利要求1所述方法中之線電極，其特徵在於，該殼層僅由γ相組成。
10.如權利要求8所述線電極，其特徵在於，硬惰性物相被添加入殼層。
11.如權利要求10所述線電極，其特徵在於，該惰性物相是由金剛石、氮化硼，(導電)陶瓷或石墨組成。
12.如權利要求8所述線電極，其特徵在於，石墨被添入殼層中。
全文摘要
為了生產具有由銅/鋅合金組成的芯的線電極和生產一特殊的殼層，殼層是在一個不發生擴散的溫度下被塗覆於該芯。隨後將該線電極以高於每秒10℃之加熱速度加熱，一般在500℃以上的溫度退火，並按著以高於每秒10℃之冷卻速度急速冷卻。
文檔編號H01B5/02GK1139032SQ9610722
公開日1997年1月1日 申請日期1996年3月23日 優先權日1995年3月24日
發明者B·巴特爾, H·格盧斯, H·赫曼尼 申請人:貝爾肯霍夫有限公司