低硼氧单向走丝用切割线及其制造方法技术

一种低硼氧单向走丝用切割线及其制造方法，芯材：铜55-65％,硼0.001-0.03％，其它元素0.05-1.0％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种，杂质小于0.5wt％,余量为锌；表层：铜35.0-45.0％,氧0.001-3.0％，其它元素0.0005-0.5％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种，杂质小于0.5％wt，其余为锌。芯材经连续熔炼铸造、塑性加工及再结晶退火、热处理生成母坯连拉连退生成切割线。具有机械性能高，放电性能强，能切割形状不规则或者中间镂空的料件，料件表面光洁度高，尺寸精度、切割速度高、形位公差不低于其它切割线。

【技术实现步骤摘要】
低硼氧单向走丝用切割线及其制造方法
本专利技术涉及一种低硼(硼：0.001-0.03wt％)氧单向走丝用切割线(电火花放电加工(electrodischargemachining)用切割线)及其制造方法。
技术介绍
单向走丝电火花放电加工法是近年来迅速发展起来的一种精密机械加工方法。电火花加工技术最早是由前苏联学者拉扎连科夫妇1943年研究专利技术的，之后，随着脉冲电源和控制系统的改进而迅速发展起来。电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM(ElectricalDischargeMachining)。按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：电火花线切割加工；电火花成形加工；电火花磨削；电火花共轭回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。而电火花线切割加工根据走丝速度的不同，可分为：快走丝电火花加工、中走丝电火花加工、单向走丝电火花加工，本专利技术主要阐述的是最后一种电火花线切割加工。慢走丝电火花加工(国内叫单向走丝电火花加工)的发展，离不开切割线技术的同步发展，现在国际上所流行的单向走丝机床的设计理念是根据切割线的工作特性来设计的，而切割线技术的突破往往会带动线切割机设计的革新。从最初使用的无氧铜丝切割到现在的切割线进行切割，单向走丝切割的发展经历了从低效率、低质量到高效率、高质量、自动化、专业化生产的一个漫长的历程。我国的线切割技术发展是在逐步引进吸收国外先进技术的基础上发展起来的，从最早的快走丝、中走丝加工到现在已经逐渐在普遍使用的单向走丝电火花加工，经历了一个从低到高的发展历程。如前所述，切割线技术的发展决定了切割技术的发展方向，如何研究开发切割线，这里首先要理解电火花加工的原理。电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油或去离子水，单向走丝线切割加工常用去离子水)中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(0.01～0.05mm)。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中(10～107W/mm)，放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个个电腐蚀小凹坑。在第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电，如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的行走的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工形状。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。而损耗的工具电极不断地排出，新的没有损耗的工具电极持续不断的供给，使切割用的工具电极的形状始终存在一个动态的平衡，从而保证工件的尺寸精度和表面光洁度。随着材料加工技术及机械加工技术的不断进步，切割线经历了从普通黄铜切割线到镀层切割线的使用转换，甚至现在正在研究的多层复合切割线，这些镀层切割线的研究无不依据放电加工的原理应运而生，不同组织的涂层及涂层结构，适合于切割不同类型的料件。对于机械加工而言，追求精度是当前面临的一个主要课题，对于生产管理者来讲，考虑的是如何提高效率，而对于单向走丝放电加工方法来讲，提高速度的同时可能会降低加工的精度，而提高加工精度的同时，必然会降低加工效率，因此，本专利技术所述的切割线即是在不影响加工精度的同时，适合于切割尺寸形状不规则或者中间镂空的料件，切割出来的料件表面光洁度高，尺寸精度、形位公差不低于其它类型的单向走丝用切割线，并且切割速度得到提高。下面阐述一下国内外所使用切割线的具体技术状况：一、普通黄铜切割线:这种切割线是铜锌二元合金,因为受到黄铜中锌含量的限制,它的切割速度受到了制约,而随着黄铜中锌含量增多,其切割速度也会有小的提升,但它的提升速度是有限的，因为锌的含量越高材料的加工难度会约大。这种切割线一般被现在的国内普通用户所使用，但如果采用这种切割线去切割尺寸形状不规则或者中间镂空的料件，其加工精度、表面质量会受到限制，而还经常断线，增加工人操作的难度。二、镀锌切割线：芯材为普通黄铜，外面镀一层锌，由于锌在切割过程中的气化作用，这种切割线的放电会比较稳定，切割表面会比普通黄铜丝光滑。国际上比较成熟的制造国家主要分布在欧洲，目前国内也有个别厂家能够生产，但是这种切割线在使用过程中常见的问题是掉粉问题，国内外生产厂家同样面临。因为掉粉的原因，会延长切割时的辅助工序时间，降低了加工效率，同时这种电极丝在切割尺寸形状不规则或者中间镂空的料件时，掉锌粉的情况更甚。三、速度型镀层切割线：芯材为普通黄铜，镀层为铜锌合金，厚度比普通镀锌切割线的镀层要厚一些。这种镀层切割线的速度比普通镀锌切割线的切割速度要快一些，适合于高效率的加工，因为这种切割线芯材为普通黄铜，抗拉强度会比较低，切割时形位公差不容易保证。四、β型切割线：研究发现，表面有均匀小坑洞(裂纹)的切割线会改善切割线的放电效果，应运而生，就产生了这种表面多孔结构的切割线。扩散退火型切割线芯材为无氧铜或者黄铜合金，并通过扩散退火在外层包一层铜锌合金，其中铜和锌的比例接近为1：1，由于芯材为无氧铜或者黄铜合金，表层是采用扩散退火形成的多孔结构，其切割线材料表层的组织为β相，因此这种切割线通常叫法为β型切割线，众所周知，常温下，β相的锌含量小于50％。这种切割线的表层金属为β相组织，β相是脆性相，因此这种切割切割线的韧性较差，在切割尺寸形状不规则或者中间镂空的料件时，常常切不动或者断线。五、γ型切割线：研究发现，表层组织为γ相的切割线，表面切割精度会较高，因为γ相的锌含量在60％左右，这种切割线通常叫法为γ型切割线，这种结构在切割线锌含量比较多，电火花放电时间隔会比较小，微观上，电腐蚀的坑洞会较小，反应到宏观上，这种丝的切割光洁度会比较高。另一方面，因为γ相中锌含量比较高，而锌的电腐蚀速度会比较快，锌会在切割过程中迅速的消耗，同样，这种切割线在切割尺寸形状不规则或者中间镂空的料件时，常常切不动或者断线。六、复合相型切割线：这种切割线表面同时含有β相和γ相，因此又叫复合相型切割线，这种切割线结合β型切割线和γ型切割线切割线的优点，使切割速度和切割精度同时得到提高，这种切割线现在在国际上只有少数几个工业发达国家能够生产，因为要同时生产β相和γ相的混合物，因此其制造成本会比较高，现在这种切割线因为使用成本的原因，几乎没有厂家使用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种制造成本低，适合于切割尺寸形状不规则或者中间镂空的料件的切割，并且切割效率和切割精度高的低硼氧单向走丝用切割线。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种低硼氧单向走丝用切割线，包括芯材和覆盖在芯材外的表层金属层，芯材的合金组成为：铜：55-65wt％,硼：0.001-0.03wt％，其它元素的含量为0.05-1.0wt％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种(上述的其它元素，彼此以任意比例添加，只要保证总含量在0.05-1.0wt％范围即可)，不可避免的杂质元素含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低硼氧单向走丝用切割线，其特征在于：包括芯材和覆盖在芯材外的表层金属层，芯材的合金组成为：铜：55‑65wt％,硼：0.001‑0.03wt％，其它元素的含量为0.05‑1.0wt％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种，不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层金属层的合金组成为：铜：35.0‑45.0wt％,氧：0.001‑3.0wt％，其它元素含量为0.0005‑0.5wt％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种，不可避免的杂质元素含量小于0.5％wt，其余为锌。

【技术特征摘要】
2015.01.29 CN 20151004410281.一种低硼氧单向走丝用切割线，其特征在于：包括芯材和覆盖在芯材外的表层金属层，芯材的合金组成为：铜：55-65wt％,硼：0.001-0.03wt％，其它元素的含量为0.05-1.0wt％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种，不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层金属层的合金组成为：铜：35.0-45.0wt％,氧：0.001-3.0wt％，其它元素含量为0.0005-0.5wt％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土中的至少两种，不可避免的杂质元素含量小于0.5％wt，其余为锌。2.根据权利要求1的低硼氧单向走丝用切割线，其特征在于：所述芯材的合金组成为：铜：55-60wt％,硼：0.001-0.01wt％，其它元素的含量为0.05-0.5wt％，其它元素为铁、磷、稀土中的至少两种，所述的铜锌硼含量之和小于99.5wt％，其中锌含量大于39.5wt％，不可避免的杂质元素的含量小于0.3wt％；所述的表层金属层的合金组成为：铜：40-45wt％,氧：0.001-3.0wt％，其它元素含量为0.0005-0.25wt％，其它元素为铁、磷、稀土中的至少两种，不可避免的杂质元素含量小于0.3％wt，其余为锌。3.根据权利要求1的低硼氧单向走丝用切割线，其特征在于：所述芯材的合金组成为：铜：60-65wt％,硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪旗，万林辉，陈小军，林火根，郭芳林，钟杰，陈煊兴，吕和宁，罗孝奇，李杰，
申请(专利权)人：宁波博威麦特莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33