一种电极丝及其制备方法技术

本发明专利技术申请公开了一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素。上述电极丝直线度高、抗磨性好。本发明专利技术申请还公开了一种电极丝的制备方法。

A kind of electrode wire and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种电极丝及其制备方法
本专利技术涉及电极丝
，具体涉及一种电极丝及其制备方法。
技术介绍
众所周知，慢走丝电火花线切割加工所用的电极丝通常缠绕在线轴上，以便于存储和运输；使用时，缠绕着的电极丝从线轴上一圈一圈地抽离出来。由于电极丝具有一定的硬度，而且线轴上相邻丝线排布紧密、没有间隙，容易挤压变形，所以抽离出来的电极丝呈现弯曲状态，无法马上完全恢复直线状态。虽然传统黄铜丝的直线度比较好，即传统黄铜丝从线轴上抽离出来能够较快地恢复直线，但传统黄铜丝的力学性能、电学性能和电火花加工效果都远不及近年来新开发的镀层丝，所以在慢走丝电火花线切割加工的实际应用中已经逐步淘汰了传统黄铜丝，取而代之的是各种各样不同结构、不同组分的镀层电极丝。通常情况下，现有技术的电极丝材料都是从较大直径规格的母材拉伸至所需的最终直径成品，电极丝经过极限加工率的塑性变形，材料抗拉强度由原来母材450～550MPa提升至成品900～1100MPa，虽然电极丝机械性能得到大幅度提升，但是材料同时也受到较大的变形抗力，使得电极丝直线度在内应力作用下变得非常弯曲，难以恢复直线状态，行业内技术人员会把这种现象表述为镀层电极丝的记忆效应差。这样缠绕在线轴上的镀层丝一般保存六个月后，从线轴上抽离时就变得非常弯曲，很难恢复到原来出厂时的直线度，甚至有的刚刚从生产线上取下来的产品，直线度本身就很差，这样会大大延长机床的自动穿丝时间，降低机床的生产效率，有的穿不进去还需要人工干预，手动辅助穿丝，这不仅增加了人力成本，同时还增加了电极丝的断丝机率，并降低机床的加工精度。也就是说，镀层丝虽然在力学性能、电学性能、切割效率和精度等方面都有不同程度的提升，但同时带来的一大缺陷是直线度有所降低。另一方面，因为电火花线切割要放电，放电过程中电火花对电极丝有强烈的冲击作用，所以加工时瞬间放电就会产生急热，为了防止持续高温使电极丝熔化断线，此时需要马上停止放电，同时采用高压冲水或冷却液或工作液对慢走丝线切割加工的电极丝进行排屑，使得电极丝和工件急剧冷却下来。由于电极丝受到上述放电冲击和高压冲水，所以电极丝在加工过程中很不稳定、容易波动、引起较大振幅，为了提高加工稳定性，在电极丝上方设有张紧装置，张紧装置对电极丝施加的张力起到自动调节作用，电极丝的直线度与张紧装置的自动调节作用相互影响。具体而言，首先电极丝的直线度会直接影响张力张紧装置的自动调节作用，即影响张力的波动情况，如果电极丝的直线度越好，那么张紧装置的张力波动就越小；但如果电极丝的直线度越差，那么张紧装置施加给电极丝的张力就会越不稳定，波动、振幅也会越大，比如现有技术张紧装置的波动范围是50N/mm2，如果一个电极丝抽离出来弯弯曲曲，那么张力张紧装置的波动就会更大。反过来，张力张紧装置的波动情况也会影响电极丝的直线度，如果张紧装置的张力波动越小，那么电极丝的直线度也就越好。但如果电极丝的张力过大，电极丝超过弹性变形的限度，由于电蚀造成的丝损耗和电磁力的作用，加上放电时产生急热、急冷变换的影响，很容易发生疲劳而造成断丝；如果电极丝的张紧力过小，尤其在切割较厚的工件时，由于电极丝的跨距较大，电极丝在加工过程中受放电压力的作用而弯曲变形，结果使电极丝切割轨迹落后并偏离工件轮廓，从而造成工件形状与尺寸误差过大的缺陷，比如切割较厚的圆柱体工件会出现腰鼓的形状，严重时电极丝快速运转容易跳出导轮槽而发生断丝现象。总体而言，电极丝的直线度与张紧装置的张力调节作用是密切相关的，电极丝要通过张力张紧装置来实现较高的直线度，而现有技术张紧装置的波动范围是很大的，造成电极丝直线度差、容易断丝。综上，现有技术的镀层电极丝的直线度有待提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是，提供一种直线度高、抗磨性好的电极丝。本专利技术对上述技术问题的技术解决方案如下：一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素。本专利技术电极丝与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：本专利技术提供的电极丝的芯材表面设置有环状构造，并且所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成。上述结构一方面能够改善产品缠绕质量，这是因为不规则的弧状片体使得电极丝在线轴上往复缠绕时，一排一排相邻丝线之间能够拥有足够的间隙空间，排布宽松，减少电极丝产品相互之间接触，防止出现挤压变形，当电极丝从线轴上抽离时能够迅速恢复至良好的直线度，保证自动穿丝的顺畅，节省了机床自动穿丝时间，最大限度地提高机床的生产效率；而且不需要人工辅助穿丝，节省人力成本，降低电极丝的断丝几率，并提高机床的加工精度。另一方面连接桥把弧状片体紧紧连接成一个整体，能够缓解表层环状构造中金属元素的消耗，使电极丝在放电时均匀稳定地消耗，减少了切割时不均匀不连续的放电腐蚀和磨损，并且解决了传统电极丝在使用过程中出现的掉粉问题，从而具有很高的抗磨效果。更为重要的是，电极丝芯材表面的环状构造材料中添加了具有记忆效应的合金元素M，经过大量实验证明，添加Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素能够显著提升镀层电极丝的直线度性能。这是因为上述金属元素所构成的材料内部发生了热弹性马氏体相变，材料在受到一定应力时会诱发形成马氏体，相应地产生应变，应力去除后马氏体立即逆变为母相，应变恢复。因此所述的电极丝合金材料经马氏体相变后形状发生改变，但经过加热逆变后对母相原来形状有记忆效应，会自动恢复母相的原来形状，从而具有良好的变形恢复能力。本专利技术提供的电极丝通过采用Cu-Zn以及添加的M金属元素形成具有良好记忆效应的合金层，并且在产品缠绕前进行瞬间加热和急冷加工工艺，完全释放了原来的加工内应力，并且获得稳定的热弹性马氏体相，显著提升了产品直线度性能。因而，当电极丝从线轴上抽离，同时通过机床穿丝系统的专用退火轮进行二次加热时，就立即恢复至最佳的直线度，确保一次性快速地穿过工件，实现切割放电加工。综上，本专利技术提供的电极丝具有良好的直线度，无论刚从生产线上出来的产品具有非常好的直线度，还是保存了六个月至十二个月的产品从线轴上抽离出来也能立即恢复到原来出厂时的直线度；而且电极丝具有很高的抗磨效果。优选地，每个弧状片体的内表面部分或全部贴合在相连的连接桥的部分外表面上。具体而言，一些弧状片体的内表面部分贴合在相连的连接桥的部分外表面上，即连接桥的端部沿芯材外表面周向插入到一些弧状片体的内部；另一些弧状片体的内表面全部贴合在相连的连接桥的部分外表面上。也可以理解为，每个连接桥外表面的一部分与相连的弧状片体的内表面部分或全部贴合，另一部分裸露在外。优选地，所述连接桥的端面与弧状片体的部分端面贴合。具体而言，一些连接桥的端面与相连的弧状片体的全部端面共平面，另一些连接桥的端部伸入到弧状片体的内部。在环状构造中，连接桥与弧状片体有以上多种连接方式，连接桥形成Cu、Zn、M元素的浓度渐变多相复合结构，能够对弧状片体和芯材起到很好地过渡和连接作用。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，其特征在于，所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素。

【技术特征摘要】
1.一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，其特征在于，所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素。2.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，每个弧状片体的内表面部分或全部贴合在相连的连接桥的部分外表面上。3.根据权利要求1或2所述的电极丝，其特征在于，所述连接桥的端面与弧状片体的部分端面贴合。4.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，每个弧状片体的弧长为1.09～65.42μm，径向厚度为0.15～16μm，轴向宽度为0.2～30.8μm。5.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，所述弧状片体的材料由如下质量百分数的成分组成：Zn59.8～69.8％，M0.01～3.0％，其余为Cu和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；M中每种元素的含量范围均为0.005～1.5wt％。6.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，所述连接桥的材料由如下质量百分数的成分组成：Cu51.1～61.0％，M0.001～0.1％，其余为Zn和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；M中每种元素的含量范围均为0.0005～0.05wt％。7.根据权利要求1...

【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