用于电火花腐蚀切割的线电极制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电火花腐蚀切割的线电极（１）。线电极（１）包括芯（２），其重量的５０％以上是由晶体纯铝和／或一种或多种晶体铝合金组成，和线电极（１）包括包覆层（３），其包围芯（２）并且具有铜、锌和／或铜锌合金。沿着线电极（１）的整个长度，芯（２）占线电极（１）的整个横截面积的比例在从６０％到９５％的范围内。

【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电火花腐蚀切割的线电极，其具有铝或铝合金的芯和包覆层，该包覆层包围芯并且包括铜、锌和/或铜锌合金。
技术介绍
电火花腐蚀(electrical discharge machining，EDM)方法被用于分离导电工件， 并且基于通过在工件与工具之间火花放电的方式蚀去(Abtragung)材料。为此，于诸如去离子水或油之类的介电流体中，在相应的工件与距其短距离设置并充当电极的工具之间通过施加电压脉冲产生可控的火花放电。通过上述方式，基本上可以不取决于工件硬度对其进行加工。一种特殊的电火花腐蚀方法是电火花腐蚀切割或者线蚀，其中工具由张紧的典型直径为约0. 02mm至0. 4mm的细线构成。因为在腐蚀过程中通过材料蚀去导致线被损耗，所以其必须不断抽移通过切割区域或加工区域，并只能使用一次，也即线被不断地消耗。实践中，根据应用情况使用经涂层或未经涂层的线电极。也称为裸线的未经涂层的线电极是由均质材料组成，而经涂层的线电极具有经包覆或涂布的芯。在现有技术中，通常这样构造经涂层的线电极，以使线电极的芯具有对于线通过(Drahtdurchlauf)以及线预应力(Drahtvorsparmung)而言必须的拉伸强度和所需的电导率和热导率，而包围芯的包覆层负责本身的腐蚀过程。具有诸如钨、钼或钢之类非常高的拉伸强度芯材料的经涂层线电极已经确定处于从0. 02mm到0. 07mm的小的线直径的范围内，这是因为，只有通过这种方式，才能实现对稳定的腐蚀过程和要求精度所必须的线预应力。然而，对于更大的线直径，具有钨或钼芯的线并未形成一种经济的解决方案。实际使用的大多数线的直径在从0. Imm至0. 3mm的范围内，因为由此通常能够满足与待生产部件的几何形状有关的构造指标。在该标准直径范围内，已经普遍采用基于黄铜的裸线和经涂层的线。相应的裸线通常是由黄铜组成，该黄铜含有35%至40重量％的锌比例，而大多数经涂层的线具有铜或黄铜的芯，并且具有一个或多个锌或者铜锌合金的包覆层。已经发现，可生产这类线以使其具有足以达到针对部件精度的一般规定要求的拉伸强度和耐损耗性。在室温下，线的拉伸强度通常在从约350至1100N/mm2的范围内。此外， 这些线具有足够高的导电率以确保能量从腐蚀机的脉冲发生器有效地转移到工件。作为芯材料，铜或黄铜还具有这样的优点，即可以通过冷成型(Kaltumformimg)来对其进行经济地处理，并且作为参与实际腐蚀过程的材料，锌和黄铜因锌的存在以及由此导致的易蒸发性提供了这样的优点，即腐蚀过程相对高的蚀去性能和效率和传递非常小的脉冲能量来精加工工件表面的可能性。在此背景下，过去_关键是通过机械工程的改革并特别是通过提高工艺过程能量源的效率_发展了旨在提高了蚀去性能和/或改进工件质量的多种裸线和经涂层的线。例如，这些发展的目的主要在于将高拉伸强度与高导电率和导热率相结合。在此过程中，还在前述标准直径范围中个别地提出了具有除了铜或黄铜之外的材料的芯的经涂层线电极。 例如，US 4，968，867描述了其芯材料具有高导热率并且可以尤其是铝或铝合金的线电极。 为了实现所期望的拉伸强度和机械载荷能力，提供了具有确定的最小厚度的黄铜包覆层。 根据该文献，在横截面上，包覆层的面积必须大于芯的面积并且是线电极的整个横截面的 50 %至90 %。此外，将通过此结构来实现线电极的良好减振。因为已经使用了接近40年的线蚀技术已经达到了技术成熟的高水平，所以除了为了前述目的以外该方法的经济效率也变得日益重要，以使线蚀技术吸引尽可能多的用户群。本专利技术的目的是进一步发展具有高蚀去性能及因此导致的短加工时间的现有技术线电极，从而使得提高线蚀的经济效率，同时维持足够的拉伸强度和良好的腐蚀特性。权利要求1的特征用于实现该目的。线电极的有利实施方式构成了各自相关联的从属权利要求的主题。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了用于电火花腐蚀切割的线电极，其具有芯，该芯50重量％以上是由晶体纯铝和/或一种或多种晶体铝合金组成。在该申请的范围内，“晶体”材料通常意味着单晶材料和多晶材料。因此，除了包括晶体纯铝和/或一种或多种晶体铝合金之外， 芯还可以包括例如一种或多种添加物，以通过有利的方式来影响某些特征。然而，优选的是，芯是由或者基本上是由晶体纯铝和/或一种或多种晶体铝合金组成，即，提供具有晶体纯铝和/或一种或多种晶体铝合金的芯。具体地说，可以完全用铝或铝合金来构成芯。芯可以均质地构成或者具有在径向上变化的特性，例如是多个重叠设置的不同组成的铝单层或铝合金单层的形式。在芯的周围提供了包覆层，其具有铜、锌和/或铜锌合金。因此，包覆层可以例如完全或者基本上完全由铜组成，完全或者基本上完全由锌组成，或者完全或者基本上完全由铜锌合金组成。如下面将解释的，包覆层还可以由多个单层或部分层组成，其各自由已提及的材料构成。优选地，包覆层的至少50重量％是由铜、锌和/或铜锌合金构成。一种可能将是均质包覆层，其具有约50重量％的铜和约50重量％的锌或者其具有约50重量％的铜锌合金。包覆层的优选材料是黄铜，或者铜锌合金，该铜锌合金含有大于40重量％的锌。 这类黄铜具有β相，其尽管很脆，具有相对低的拉伸强度并且不易进行冷成型处理，但是有利的是它改善了切割效率。因此，特别优选将这种黄铜至少提供在包覆层的外部区域中。包覆层可以例如通过适当的涂覆方法，如果必要还可以结合热处理方法，来施加于芯上。例如，可以通过物理方法或电化学方法进行包覆层的施加，并且如果必要，还可以在其后增加其它步骤来减小线直径。此外，可以首先构造出具有芯结构的线，将该线放置在管状件中，其由具有预期包覆层的至少个别元素的材料构成，然后通过抽线设备来减小该组合体的直径，从而将管状材料件包覆(Plattieren)于芯件上。所述管状材料件可以由例如铜组成，并且当直径减小之后可以首先例如电化学地施加锌层，并且可以最后进行热处理，通过该热处理借助扩散形成具有黄铜的包覆层。优选地，包覆层构成了线电极的外表面-除了下面更详细地讨论的、可能存在的过渡层_在芯与包覆层之间未设置其它层。然而，在某些应用中，在包覆层上和/或芯与包覆层之间设置一个或多个其它层也是有利的。包围芯的包覆层-取决于应用情况-可以封闭地构成，也可以具有裂缝或断裂，即包覆层可以完全或者基本上完全或者可选择地仅部分地覆盖芯。沿着线电极的整个长度，在垂直于线的延伸方向的横截面中，芯占整个横截面积的比例至少为60 %，优选地至少为65 %，更优选地至少为70 %，并且最优选地至少为75 %， 并且优选地最大为95%。然而，在某些应用中，当该面积比率最大为90%或最大为85%时也是有利的。优选的是，线电极具有圆形的横截面。然而，对于特定应用，诸如矩形剖面之类偏离圆形的横截面形状也具有潜在优点。已经发现，与已知的线相比，在具有这种设计的线电极的情况下，通过减小线电极的比重并且因此减小每单位时间内基于重量的线消耗，该方法的经济性显著地提高。因此， 例如，在具有60%的面积比例的铝芯以及具有37重量％锌的黄铜包覆层(Cuai37)的情况下，密度约为5000kg/m3，其相比由该组成的黄铜所构成的裸线密度低约40%。令人惊讶的是，仍然可以实现在室温下优选地至少35本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于电火花腐蚀切割的线电极，具有：芯（２），其重量的５０％以上是由晶体纯铝和／或一种或多种晶体铝合金组成；以及包覆层（３），其包围所述芯（２）并且具有铜、锌和／或铜锌合金，其特征在于，沿着所述线电极（１）的整个长度，所述芯（２）占所述线电极（１）的整个横截面积的比例在从６０％到９５％的范围内。

【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：T·内特，
申请(专利权)人：贝尔肯霍夫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE