CH680420A5

CH680420A5 -

Info

Publication number: CH680420A5
Application number: CH3787/89A
Authority: CH
Inventors: Ezaki Shigeo; Seto Hiroyuki; Hasegawa Hiroshi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries; Tokyo Tungsten Kk
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1992-08-31
Also published as: US5028756A

Description

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CH 680 420 A5

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrodendraht für das elektrische Funkenerodieren.

Das elektrische Funkenerodieren mit Draht ist ein unentbehrliches Verfahren für die Präzisionsbearbeitung von Formen. In diesem Verfahren wird ein mit einer vorgeschriebenen Kraft gezogener Draht in einer Richtung bewegt, die ein Werkstück schneidet, wobei eine Funkenentladung zum Werkstück aufrechterhalten wird, und gleichzeitig wird das Werkstück entsprechend der gewünschten zu bearbeitenden Gestalt bewegt.

Es ist üblich, als Elektrodendraht für das elektrische Funkenerodieren, im nachstehenden Schneiddraht genannt, einen Messingdraht zu verwenden.

Für den Schneiddraht sind die folgenden Eigenschaften wünschbar:

(1) Ermöglichung einer erhöhten Bearbeitungsgeschwindigkeit,

(2) keine Erzeugung von haftendem Material,

(3) hohe Bearbeitungsgenauigkeit,

(4) genaue Geradheit; wenn der Draht genau gerade ist, wird er nicht verdreht und verbogen, so dass die Bearbeitungsgenauigkeit nicht beeinträchtigt wird und die Zahl der Brüche des Schneiddrahtes reduziert werden kann,

(5) möglichst genau kreisrunde Querschnittsform, was ebenfalls zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit beiträgt,

(6) hohe Zugfestigkeit, um einen Bruch des Schneiddrahtes zu vermeiden,

(7) Leitfähigkeit.

Die beiden nachstehend beschriebenen Metalle können die erwünschten Eigenschaften besitzen.

Eines der Metalle ist Wolfram. Die Zugfestigkeit von reinem Wolfram ist etwa das Dreifache der Zugfestigkeit von Messing. Daher kann, wenn reines Wolfram als Material für den Schneiddraht verwendet wird, der Durchmesser des Schneiddrahtes reduziert werden. Deshalb ist bei Verwendung eines Schneiddrahtes aus reinem Wolfram eine genauere Bearbeitung möglich.

Das andere Metall ist Molybdän. Die Zugfestigkeit von reinem Molybdän beträgt etwa das 1,6fache der Zugfestigkeit von Messing. Auch bei Verwendung von reinem Molybdän als Material für den Schneiddraht kann daher der Durchmesser des Schneiddrahtes reduziert werden und damit eine genauere Bearbeitung erreicht werden.

Schneiddrähte aus reinem Wolfram oder aus reinem Molybdän haben jedoch die folgenden Nachteile. Zunächst haben sie unbefriedigende Funkenentladungseigenschaften, die Funken werden nicht sehr befriedigend erzeugt, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit niedrig ist und die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes schlecht ist. Ausserdem wird die Zahl der Brüche des Schneiddrahtes erhöht.

Der zweite Nachteil besteht darin, dass Schneiddrähte aus reinem Wolfram oder aus reinem Molybdän bei erhöhter Temperatur eine geringere Zugfestigkeit aufweisen, so dass in den Drähten bei erhöhter Temperatur Dehnungen und Verformungen auftreten. Dadurch wird die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes beeinträchtigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schneiddraht zur Verfügung zu stellen, der eine Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes ermöglicht und eine höhere Zugfestigkeit aufweist. Gleichzeitig soll die Zahl der Brüche des Schneiddrahtes verringert sein und soll der Schneiddraht auch bei erhöhter Temperatur eine ausreichende Zugfestigkeit besitzen.

Der erfindungsgemässe Schneiddraht besteht aus einer Legierung.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist als Material für den Schneiddraht eine Wolframlegierung verwendet, weiche wenigstens einen Stoff aus der Stoffgruppe enthält, die aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (nachstehend als seltene Erdmetalle bezeichnet) und Oxiden dieser Elemente besteht.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist als Material für den Schneiddraht eine Molybdänlegierung verwendet, welche wenigstens ein Oxid aus der Gruppe enthält, die aus Al-Oxid, Si-Oxid und K-Oxid besteht.

In der ersten Ausführungsform besitzt die Wolframlegierung, welche wenigstens eines der genannten seltenen Erdmetalle und/oder Oxide derselben enthält, eine Eigenschaft, die als Emissionseffekt bezeichnet werden kann (erleichterte Emission von Elektronen). Der Strom fliesst leichter durch den aus der Wolframlegierung bestehenden Schneiddraht, wodurch die Entladungsleistung erhöht ist. Bei Verwendung des aus der angegebenen Wolframlegierung bestehenden Schneiddrahtes tritt daher eine gute Funkenerzeugung auf. Daher können die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks erhöht werden, und die Zahl der Brüche des Schneiddrahtes kann verringert werden.

Die Zugfestigkeit der Wolframlegierung, welche wenigstens eines der genannten seltenen Erdmetalle und/oder Oxide derselben enthält, ist bei erhöhter Temperatur höher als die Zugfestigkeit von reinem Wolfram. Auch wenn der Schneiddraht beim elektrischen Funkenerodieren auf eine hohe Temperatur er2

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CH 680 420 A5

hitzt wird, sind daher die im Draht auftretenden Dehnungen gering. Dadurch kann die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks verbessert werden.

Da die Zugfestigkeit der Wolframlegierung höher ist als die Zugfestigkeit von reinem Wolfram, kann bei Verwendung der genannten Wolframlegierung ein Schneiddraht mit einem kleineren Aussendurch-messer hergestellt werden. Dadurch wird die Bearbeitung von kleineren Werkstücken möglich.

In der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird als Material für den Schneiddraht eine Molybdänlegierung verwendet. Dadurch, dass die Moiybdänlegierurg wenigstens ein Oxid aus der Gruppe enthält, die aus AI-Oxid, Si-Oxid und K-Oxid besteht, besitzt sie eine Eigenschaft, die als Emissionseffekt bezeichnet werden kann (erleichterte Emission von Elektronen). Der Strom fliesst leichter durch den aus der 'Molybdänlegierung bestehenden Schneiddraht, wodurch die Entladungsleistung erhöht wird. Bei Verwendung des aus der angegebenen Molybdänlegierung bestehenden Schneiddrahtes tritt daher eine Funkenerzeugung auf. Daher können die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche erhöht werden, und die Zahl der Brüche des Schneiddrahtes kann verringert werden.

In der Molybdänlegierung, die wenigstens eines der Oxide von Al, Si und K enthält, sind die feinen Teilchen der Oxide gleichförmig im Molybdän verteilt, wodurch die Rekristallisationstemperatur der Moiyb-dänlegierung höher ist und entsprechend die Zugfestigkeit der Molybdänlegierung bei hoher Temperatur verbessert ist. Auch wenn der Schneiddraht beim elektrischen Funkenerodieren auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, sind daher die im Draht auftretenden Dehnungen gering. Dadurch kann die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks verbessert werden.

Zudem ist die Zugfestigkeit der angegebenen Molybdänlegierung höher als die Zugfestigkeit von reinem Molybdän. Daher kann bei Verwendung der genannten Molybdänlegierung ein Schneiddraht mit einem kleineren Aussendurchmesser hergestellt werden. Dadurch wird die Bearbeitung von kleineren Werkstücken möglich.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in einer graphischen Darstellung Resultate von Zugfestigkeitsversuchen für Ausführungsform

1,

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung Resultate von Zugfestigkeitsversuchen für Ausführungsform 3 und

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung Resultate von Zugfestigkeitsversuchen an der Probe Nr. 8 der Ausführungsform 4 und an der Probe Nr. 25 der Ausfürungsform 5.

Ausführungsform 1

Drähte aus Wolframlegierungen mit 0,001, 0,01, 0,1,1,0 und 1,5 Gew.-% Ce02 wurden nachstehend beschrieben hergestellt.

Ce02-Pulver (mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5 bis 1,0 jxm) wurde mit im Handel erhältlichem Wolframpulver (mit einem mittleren Korndurchmesser von 3 bis 5 um), Reinheit 99,99%, gemischt, um ein Legierungspulver zu bilden.

Das Legierungspulver wurde in eine Form gegeben und mit einem Druck von etwa 30 kN/cm2 ge-presst, um einen prismatischen geformten Pulverkörper zu bilden.

Der geformte Pulverkörper wurde in einer Wasserstoffatmosphäre bei etwa 1200°C kurzzeitig gesintert.

Der kurzzeitig gesinterte geformte Pulverkörper wurde in der Wasserstoffatmosphäre bei etwa 3000°C einer direkten Leitungs-Sinterung unterworfen, um einen Barren zu bilden.

Der Barren wurde wiederholt gewalzt, wärmebehandelt, gewalzt und gezogen, wärmebehandelt und gezogen, um einen Draht aus Wolframlegierung mit einem Durchmesser von 50 um zu erzeugen, an welchem eine elektrolytische Behandlung durchgeführt wurde (wobei der Graphit entfernt wurde).

Mit den in dieser Weise hergestellten Schneiddrähten aus Wolframlegierung wurden die nachstehenden Versuche und Messungen durchgeführt.

(1) Zugversuch bei verschiedenen Temperaturen (Tabelle 1). Die Zuggeschwindigkeit war 0,1 mm/min.

(2) Messungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren sowie der Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks und der Zahl der Brüche des Drahtes (Tabelle 2).

Die Messungen (2) wurden unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Drahterodiermaschine durchgeführt. Die Erodierbedingungen sind in der Tabelle 3 angegeben.

Zu Vergleichszwecken wurden die Versuche und Messungen (1) und (2) auch mit einem im Handel erhältlichen Schneiddraht aus Wolfram durchgeführt.

Die Resultate sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt. Die Resultate der Zugversuche sind überdies in Fig. 1 dargestellt.

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Tabelle 1

Gew.-% Prüf- Zugfestigkeit (kN/mm2)

Ce02 in W

temperatur (°C)

20

200

400

600

800

1000

1200

Bemerkungen

0 (reines Wolfram)

3,0

2,6

2,2

1,8

1,5

1.0

0,8

Vergleich

0,001

3,1

2,6

2,2

1,9

1,7

1,3

1,0

Erfindung

0,01

3,2

2,7

2,4

1,9

1.7

1,4

1,3

Erfindung

0,1

3,2

2,9

2,6

2,2

1,9

1,6

1.4

Erfindung

1.0

3,4

3,1

2,7

2,3

2,1

1,7

1,5

Erfindung

1,5

3,4

3,1

2,8

2,5

2,1

1.7

1,5

Erfindung

Tabelle 2

Gew.-% Ce02

Bearbeitungs

Oberflächen

Zahl der

Bemerkungen in W

geschwindigkeit rauhigkeit

Draht

(mm2/min)

Rmax (um)

brüche

0 (reines Wolfram)

0,17

3,8

6

Vergleich

0,001

0,19

3,0

1

Erfindung

0,01

0,20

2,5

0

Erfindung

0,1

0,25

1,7

0

Erfindung

1.0

0,26

1.6

0

Erfindung

1.5

0,26

1.6

5

Erfindung

Tabelle 3

1. Verwendete Bearbeitungsmaschine: Sodic Corp. AP150 (Bearbeitung in Öl)

2. Drahtgrösse: 50 Jim 0 x 2000 mm

3. Werkstück: SKD-1110 mm dick (abgeschrecktes Material), geradliniger Schnitt

4. Bearbeitungsbedingungen: Obere und untere Düse Druck je 0,6 bar.

Ein Aus 1 P HP2 MA SV V SF C T WS Aus- Bearbeitungs-

Bearbeitungs

(V) (Kerbe) gesetzt Spannung strom

(V)

(A)

0 20 2 0 59 1 4 8 0 1 4 45 60-70

0,02

Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, nimmt die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen zu, wenn CeC>2 im Wolfram enthalten ist, und zwar mit zunehmendem CeC>2-Gehalt steigend.

Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen, dass bei dem CeÜ2 enthaltendem Wolfram die Berarbeitungsge-schwindigkeit höher ist und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks kleiner ist, und zwar mit steigendem Ce02-Gehalt zunehmend. Insbesondere bei einem Ce02-Gehalt von mehr als 0,1 Gew.-% sind die Bearbeitungsgeschwindigkeit merklich höher und die Oberflächenrauhigkeit merklich geringer.

Die Zahl der Brüche nimmt beträchtlich zu, sobald der Ce02-Gehalt ausserhalb des Bereiches von 0,001 bis 1,0 Gew.-% liegt. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass bei einem Gehalt von weniger als 0,001 Gew.-% der Emissionseffekt noch kaum eintritt und die Entladungsleistung noch wenig verbessert ist, während bei Gehalten von mehr als 1,0 Gew.-% der Schneiddraht spröde wird.

Ausführungsform 2

Drähte aus Wolframlegierungen mit insgesamt 0,001, 0,01, 0,1, und 1,5 Gew.-% La203, Y2O3, und Ce02 wurden nach dem gleichen Verfahren wie unter Ausführungsform 1 beschrieben hergestellt. Die Zugversuche (Tabelle 4) bei verschiedenen Temperaturen und die Messungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren, der Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks und der Zahl der Drahtbrüche (Tabelle 5) wurden unter den gleichen Bedingungen wie unter Ausführungsform 1 angegeben durchgeführt.

Zu Vergleichszwecken wurden die Versuche und Messungen auch mit einem im Handel erhältlichen Schneiddraht aus reinem Wolfram durchgeführt.

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Die Resultate sind in den Tabellen 4 und 5 aufgeführt. Die Tabelle 6 zeigt die Gehalte an La203, Y2O3 und Ce02.

Tabelle 4

Gew.-% La203, Prüf- Zugfestigkeit (kN/mm2)

Y2O3 & CeÜ2 temperatur 20 200 400 600 800 1000 1200 Bemerkungen in W (°C)

0 (reines Wolfram)

3,0

2,6

2,2

1,8

1,5

1,0

0,8

Vergleich

0,001

3,1

2,6

2,2

1,9

1,6

1,05

1,0

Erfindung

0,01

3,1

2,8

2,45

1,95

1,65

1,4

1,3

Erfindung

0,1

3,2

3,0

2,6

2,25

1,95

1,6

1,4

Erfindung

1,0

3,3

3,1

2,7

2,3

2,1

1,7

1,5

Erfindung

1,5

3,4

3,1

2,8

2,5

2,15

1,75

1,55

Erfindung

Tabelle 5

Gew.-% La203, Y2O3 &

Bearbertungs-

Oberflächen

Zahl der

Bemerkungen

Ce02 in W

geschwindigkeit

rauhigkeit

Draht

(mm2/min)

Rmax (firn)

brüche

0 (reines Wolfram)

0,17

3,5

5

Vergleich

0,001

0,20

3,1

1

Erfindung

0,01

0,21

2,4

0

Erfindung

0,1

0,26

1,8

0

Erfindung

1,0

0,26

1,8

0

Erfindung

1,5 0,26 1j8 5 Erfindung

Tabelle 6

Gew.-% La203,

Lag03

Y2O3

Ce02

Y2O3 & Ce02 in W

(Gew.-%)

0

0,001

0

0,001

0

0,01

0,005

0,0025

0,1

0,025

0,05

0,025

1,0

0,25

0,5

1,5

1,0

0,25

Wie aus der Tabelle 4 zu ersehen ist, nimmt die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen zu, wenn La2Û3, Y2O3 und CeÜ2 im Wolfram enthalten sind, und zwar mit zunehmendem Gesamtgehalt an La203, Y2O3 und CeC>2 steigend.

Aus der Tabelle 5 ist zu ersehen, dass bei dem La2C>3, Y2O3 und CeC>2 enthaltenden Wolfram die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren höher ist und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks kleiner ist, und zwar mit zunehmendem Gesamtgehalt an La203, Y2O3 und Ce02 zunehmend. Insbesondere bei einem Gesamtgehalt von wenigstens 0,1 Gew.-% sind die Bearbeitungsgeschwindigkeit merklich höher und die Oberflächenrauhigkeit merklich geringer.

Die Zahl der Drahtbrüche nimmt beträchtlich zu, sobald der Gesamtgehalt an La203, Y2O3 und CeÛ2 im Wolfram ausserhalb des Bereiches von 0,001 bis 1,0 Gew.-% liegt.

Gleiche Resultate wie in den Tabellen 4 und 5 dargestellt werden auch erhalten, wenn andere Kombinationen für die Versuche verwendet werden.

Wenn die eines oder mehrere der im vorstehenden genannten seltenen Erdmetalle und Oxide derselben enthaltende Wolframlegierung ausserdem noch wenigstens eines der Elemente K, Si und AI und/oder wenigstens ein Oxid dieser Elemente (im nachstehenden zweite enthaltene Stoffe genannt) enthält, dann verteilen sich diese Stoffe gleichförmig in der Wolframlegierung. Dadurch wird die Zugfestigkeit des Schneiddrahtes erhöht. Dies wird unter Ausführungsform 3 beschrieben.

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Ausführungsform 3

Ein Schneiddraht aus einer Wolframlegierung mit 0,01 Gew.-% GeOz, 0,007 Gew.-% K, 0,002 Gew.-% AI und 0,001 Gew.-% Si wurde wie nachstehend beschrieben erstellt.

APW (Ammoniumparawolframat) wurde mit Wasserstoff zu blauem Oxid WO272 reduziert.

Das blaue Oxid wurde mit einer gemischten Lösung von K2O und SÌO2, Aiuminiumchloridlösung und Cerchloridlösung versetzt, und dann wurde das Material in der Lösung getrocknet. Das Produkt «OHKASIL» von der Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. wurde als die gemischte Lösung von K2O und SÌO2 verwendet. «OHKASIL» ist ein Markenname für Kaliumsilikat.

Dann wurde mit Wasserstoff reduziert, um Wolframpulver mit den zugesetzten Stoffen zu erhalten.

Mit dem Pulver wurde ein Schneiddraht aus Wolframlegierung mit einem Durchmesser von 50 um in der gleichen Weise wie unter Ausführungsform 1 beschrieben hergestellt und einer elektrolytischen Behandlung unterworfen.

Die Zugversuche bei verschiedenen Temperaturen (Tabelle 7) und die Messungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren, der Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks und der Zahl der Drahtbrüche (Tabelle 8) wurden mit dem in dieser Weise hergestellten Schneiddraht unter den gleichen Bedingungen wie unter Ausführungsform 1 angegeben durchgeführt. Die Resultate sind in den Tabellen 7 und 8 aufgeführt. Die Resultate der Zugversuche sind ausserdem in Fig. 2 dargestellt.

Tabelle 7

Prüftemperatur (°C)

Zugfestigkeit (kN/mm2) 20 200 400 600 800

1000 1200

Bemerkungen

W mit K, AI, Si, & Ce02

3,4 3,2

2,9 2,6 2,3

1,9 1,7

Erfindung

Tabelle 8

Bearbeitungsgeschwindigkeit (mm2/min)

Oberflächenrauhigkeit Rmax (um)

Zahl der Drahtbrüche

Bemerkungen

WmitK, Ai,Si&Ce02

0,20

2,5

0

Erfindung

Aus den Tabellen 7 und 1 ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeit des Schneiddrahtes, der 0,01 Gew.-% CeÛ2 und dazu K, AI und Si enthält, etwa um einen Faktor 1,3 höher ist als die Zugfestigkeit des Schneiddrahtes, der lediglich 0,01 Gew.-% Ce02 enthält.

Anderseits zeigen die Tabellen 8 und 2, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren, die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks und die Zahl der Drahtbrüche bei dem Schneiddraht, der lediglich 0,01 Gew.-% Ce02 enthält, und bei dem Schneiddraht, der zusätzlich zu 0,01 Gew.-% Ce02 noch K, AI und Si enthält, gleich sind.

Der Gesamtgehalt an K, Si, Al und deren Oxiden sollte vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 0,1 Gew.-% liegen. Bei einem Gehalt von weniger als 0,001 Gew.-% ist die Zugfestigkeit kaum höher als diejenige von Wolfram mit lediglich mit Ce02. Anderseits wird bei einem Gehalt von mehr als 0,1 Gew.-% der Schneiddraht spröde, so dass bei der Herstellung des Schneiddrahtes Risse (Sprünge) und Brüche auftreten können, welche die Produktionsausbeute reduzieren.

Ausführungsform 4

Drähte aus Molybdänlegierungen mit den in der Tabelle 9 angegebenen Zusammensetzungen wurden wie nachstehend beschrieben hergestellt. Die Angabe ppm bezieht sich immer auf das Gewichtsverhältnis. Das Verfahren ist ein in der Pulvermetallurgie übliches Verfahren.

Mo03-Pulver mit einer Reinheit von 99,999% wurde mit Wasserstoff zu Mo02-Pulver reduziert.

Eine K und Si enthaltende gemischte Lösung (»OHKASIL») und eine Aiuminiumchloridlösung wurden zu dem Mo02-Pulver hinzugefügt, das Wasser wurde unter Rühren der Lösung verdampft, und das Material wurde getrocknet. Das Produkt «OHKASIL» von der Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. wurde als die gemischte Lösung von K2O und SÌO2 verwendet. «OHKASIL» ist ein Markenname für Kaliumsilikat.

Das mit den Zusatzstoffen versetzte Mo02-Pulver wurde mit Wasserstoff zu Mo-Pulver reduziert.

Der mittlere Korndurchmesser betrug 3 bis 5 p.m.

Danach wurde das mit den Zusatzstoffen versetzte Mo-Pulver in einer Form gepresst, um einen prismatischen geformten Pulverkörper zu bilden. Der Druck beim Pressen war etwa 30 kN/cm2.

Der geformte Pulverkörper wurde in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1000°C kurzzeitig gesintert.

Der kurzzeitig gesinterte geformte Pulverkörper wurde in der Wasserstoffatmosphäre bei 2200°C einer direkten Leitungs-Sinterung unterworfen, um einen Barren zu bilden.

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Der Barren wurde gewalzt, wärmebehandelt und gewalzt und gezogen. Ziehen und Wärmebehandlungen wurden wiederholt, um schliesslich Drähte aus Molybdänlegierung mit einem Durchmesser von 70 um herzustellen, die einer elektrolytischen Behandlung unterworfen wurden, in welcher das Graphit entfernt wurde.

Mit den in dieser Weise hergestellten Schneiddrähten aus Molybdänlegierung wurden die nachstehenden Versuche und Messungen durchgeführt.

(1) Zugversuch bei verschiedenen Temperaturen (Tabelle 11). Die Zuggeschwindigkeit war 0,1 mm/min.

(2) Messungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren sowie der Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks und der Zahl der Brüche des Drahtes (Tabelle 12).

Die Messungen (2) wurden unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Drahterodier-Maschine durchgeführt. Die Erodierbedingungen sind in der Tabelle 10 angegeben.

Die Resultate sind in den Tabelle 11 und 12 aufgeführt. Zu Vergleichszwecken wurden die Versuche und Messungen (1) und (2) auch mit einem im Handel erhältlichen Schneiddraht aus reinem Molybdän durchgeführt. Wie in der Tabelle 9 angegeben, enthält das reine Molybdän (Probe Nr. 1) nur sehr wenig AI, K und Si in Form von unvermeidlichen Verunreinigungen.

Tabelle 9

Probe

AI

K

Si

Gesamtmenge

Bemerkungen

Nr.

(ppm)

1

6

5

12

Vergleich (reines Mo)

2

25

15

55

Erfindung

3

1

100

4

105

Erfindung

4

1

5

100

106

Erfindung

5

2

105

5

112

Erfindung

6

110

5

120

Erfindung

7

220

100

250

570

Erfindung

8

1

5

850

856

Erfindung

9

900

6

5

911

Erfindung

10

1

1000

5

1006

Erfindung

11

155

20

870

1045

Erfindung

12

370

390

350

1110

Erfindung

13

1

1350

5

1356

Erfindung

14

1350

5

6

1361

Erfindung

15

1

5

1380

1386

Erfindung

16

560

410

420

1390

Erfindung

17

950

400

200

1550

Erfindung

Tabelle 10

1. Verwendete Bearbeitungsmaschine: Sodic. Corp. AP150 (Bearbeitung in Öl)

2. Drahtgrösse: 70 p.m 0 x 2000 mm

3. Werkstück: SKD-1110 mm dick (abgeschrecktes Material), geradliniger Schnitt

4. Bearbeitungsbedingungen: Obere und untere Düse Druck je 0,6 bar.

Ein Aus 1 P HP2 MA SV V SF C T WS Ausge- Bearbeitungs- Bearbei-

(V) (Kerbe) setzt Spannung tungsstrom

(V) (A)

1 1 0 60 99 10 0 8 0 6 4 51 150±10 0,1

7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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Tabellen

Probe

Prüftem- Zugfestigkeit (kN/mm2)

Nr.

peratur 20 (°C)

200

400

600

800

1000

1200

Bemerkungen

1

1,70

1,00

0,85

0,75

0,55

0,50

0,40

Vergleich (reines Mo)

2

1,70

1,00

0,85

0,76

0,57

0,51

0,42

Erfindung

3

1,85

1,45

0,95

0,87

0,60

0,54

0,45

Erfindung

4

1,85

1,45

0,95

0,87

0,61

0,54

0,45

Erfindung

5

1,90

1,50

1,00

0,90

0,60

0,55

0,45

Erfindung

6

1,90

1,50

0,95

0,90

0,60

0,55

0,45

Erfindung

7

1,90

1,60

1,15

0,95

0,66

0,60

0,50

Erfindung

8

1,95

1,63

1,19

0,98

0,69

0,65

0,55

Erfindung

9

1,95

1,63

1,20

1,00

0,70

0,65

0,55

Erfindung

10

2,00

1,65

1,20

1,03

0,70

0,67

0,58

Erfindung

11

2,00

1,65

1,25

1,05

0,72

0,67

0,58

Erfindung

12

2,10

1,65

1,35

1,05

0,75

0,69

0,60

Erfindung

13

2,10

1,70

1,40

1,07

0,77

0,69

0,65

Erfindung

14

2,10

1,70

1,40

1,07

0,77

0,70

0,65

Erfindung

15

2,10

1,70

1,40

1,05

0,76

0,70

0,65

Erfindung

16

2,10

1,70

1,40

1,05

0,75

0,70

0,65

Erfindung

17

2,20

1,70

1,40

1,10

0,80

0,70

0,65

Erfindung

Tabelle 12

Probe Nr.

Bearbeitungsgeschwindigkeit (mm2/min)

Ob'erflächen-rauhigkeit Rmax (um)

Zahl der Drahtbrüche

Bemerkungen

1

0,10

3,5

10

Vergleich (reines Mo)

2

0,10

3,4

8

Erfindung

3

0,13

3,0

0

Erfindung

4

0,13

3,0

0

Erfindung

5

0,13

3,0

0

Erfindung

6

0,13

3,0

0

Erfindung

7

0,14

2,0

0

Erfindung

8

9

0,13 0,14

1,6 1,5

0 0

Erfindung Erfindung

10

0,15

1,3

0

Erfindung

11

0,15

1,2

0

Erfindung

12

0,18

1,2

0

Erfindung

13

0,19

1,0

0

Erfindung

14

0,19

1,1

0

Erfindung

15

0,20

1,0

1

Erfindung

16

0,20

1,0

1

Erfindung

17

0,20

1,0

10

Erfindung

Wie aus den Tabellen 9 und 11 zu ersehen ist, nimmt die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen zu, wenn Oxide von einem oder mehreren der Elemente aus der Gruppe bestehend aus Al, Si und K (im nachstehenden erste Gruppe genannt) im Molybdän enthalten sind, und zwar mit zunehmendem Gesamtgehalt der Oxide steigend.

Die Proben Nr. 6, Nr. 9 und Nr. 14 zeigen, dass die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen mit steigendem AI-Gehalt zunimmt, wenn nur das Oxid von Ai im Molybdän enthalten ist.

8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

•55

60

65

CH 680 420 A5

Die Proben Nr. 3, Nr. 5, Nr. 10 und Nr. 13 zeigen, dass die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen mit steigendem K-Gehalt zunimmt, wenn nur das Oxid von K im Molybdän enthalten ist.

Die Proben Nr. 4, Nr. 8 und Nr. 15 zeigen, dass die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen mit steigendem Si-Gehalt zunimmt, wenn nur das Oxid von Si im Molybdän enthalten ist.

Aus den Tabellen 9 und 12 ist zu ersehen, dass bei dem wenigstens ein Oxid der Elemente der ersten Gruppe enthaltenden Molybdän die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren höher ist und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks kleiner ist, und zwar mit steigendem Gehalt an Oxiden zunehmend.

Die Zahl der Brüche des Drahtes nimmt beträchtlich zu, sobald der Gesamtgehalt an Oxiden ausserhalb des Bereiches von 100 ppm bis 1400 ppm Gewicht liegt. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass bei einem Gehalt von weniger als 100 ppm die Entladungsleistung nur wenig verbessert ist, da der Emissionseffekt noch kaum auftritt, während bei einem Gehalt von mehr als 1400 ppm der Schneiddraht spröde wird.

Die Proben Nr. 6, Nr. 9 und Nr. 14 zeigen, dass die Bearbeitunsggeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren mit steigendem AI-Gehalt zunehmend grösser wird und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks mit steigendem AI-Gehalt zunehmend kleiner wird, wenn nur das Oxid von AI im Molybdän enthalten ist.

Die Proben Nr. 3, Nr. 5, Nr. 10 und Nr. 13 zeigen, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit mit steigendem K-Gehalt zunehmend grösser wird und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks mit steigendem K-Gehalt zunehmend kleiner wird, wenn nur das Oxid von K im Molybdän enthalten ist.

Die Proben Nr. 4, Nr. 8 und Nr. 15 zeigen, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit mit steigendem Si-Gehalt zunehmend grösser wird und die Oberflächenrauhigkeit mit steigendem Si-Gehalt zunehmend kleiner wird, wenn nur das Oxid von Si im Molybdän enthalten ist.

Wenn die wenigstens ein Oxid eines Elementes aus der Gruppe bestehend aus Al, Si und K enthaltende Molybdänlegierung ausserdem noch wenigstens eines der Elemente Fe, Ni und Cr enthält, dann sind die Entladungsleistung und die Zugfestigkeit bei erhöhter Temperatur höher als bei einer Molybdänlegierung, die lediglich ein oder mehrere Oxide von Al, Si und K enthält. Der Grund hierfür ist möglicherweise der, dass Fe, Ni und Cr leichter ionisiert werden können. Dies wird unter Ausführungsform 5 beschrieben.

Ausführungsform 5

Drähte aus Molybdänlegierungen mit den in der Tabelle 13 angegebenen Zusammensetzungen wurden wie nachstehend beschrieben hergestellt.

Lösungen von Fe, Ni und Cr mit Salpetersäuregruppen wurden zu dem mit Zusatzstoffen versetzten Mo-Pulver hinzugefügt, das wie unter Ausführungsform 4 beschrieben hergestellt worden war.

Danach wurde das Wasser verdampft, und das Material wurde getrocknet und in einer Wasserstoffatmosphäre reduziert, um das mit wenigstens einem der Elemente Fe, Ni und Cr versetzte Pulver zu bilden.

Danach wurde das so erhaltende Pulver in einer Form gepresst, um einen geformten prismatischen Pulverkörper zu bilden. Der Druck beim Pressen war etwa 30 kN/cm2.

Der geformte Pulverkörper wurde in einer Wasserstoffatmosphäre bei etwa 1000°C kurzzeitig gesintert.

Der kurzzeitig gesinterte geformte Pulverkörper wurde in der Wasserstoffatmosphäre bei etwa 2200°C einer direkten Leitungs-Sinterung unterworfen, um einen Barren zu bilden.

Der Barren wurde gewalzt, wärmebehandelt und wieder gewalzt und dann wiederholt gezogen und wärmebehandelt, um Drähte aus Molybdänlegierung mit einem Durchmesser von 70 um herzustellen, die einer elektrolytischen Behandlung unterworfen wurden, in welcher das Graphit entfernt wurde.

Zugversuche bei verschiedenen Temperaturen (Tabelle 14) und Messungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit beim elektrischen Funkenerodieren, der Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks und der Zahl der Brüche des Drahtes (Tabelle 15) wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Ausführungsform 4 beschrieben durchgeführt.

Die Resultate sind in den Tabellen 14 und 15 aufgeführt.

9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 680 420 A5

Tabelle 13

Probe

AI

K

Si

Fe

Ni

Cr

Gesamtmenge

Bemerkungen

Nr.

(ppm)

(Fe+Ni+Cr) (ppm)

18

220

100

250

1

3

Vergleich

19

220

100

250

10

1

12

Erfindung

20

210

110

250

'1

1

12

14

Erfindung

21

220

105

250

1

15

1

17

Erfindung

22

220

100

240

100

1

102

Erfindung

23

220

100

250

1

100

102

Erfindung

24

220

105

240

1

110

1

112

Erfindung

25

220

105

230

100

150

50

300

Erfindung

26

220

100

250

400

1

402

Erfindung

27

215

100

240

1

450

1

452

Erfindung

28

220

105

250

1

450

452

Erfindung

29

220

100

250

300

200

100

600

Erfindung

30

560

400

430

200

100

500

Erfindung

Tabelle 14

Probe

Prüf

Zugfestigkeit (kN/mm2)

Nr.

temperatur PO

20

200

400

600

800

1000

1200

Bemerkungen

18

1,90

1,60

1,20

1,00

0,66

0,60

0,50

Vergleich (reines Mo)

19

1,90

1,60

1,15

0,96

0,67

0,61

0,52

Erfindung

20

1,90

1,60

1,16

0,96

0,67

0,62

0,52

Erfindung

21

1,90

1,60

1,15

0,95

0,67

0,61

0,52

Erfindung

22

2,00

1,65

1,27

1,05

0,73

0,65

0,57

Erfindung

23

2,00

1,65

1,28

1,05

0,73

0,65

0,57

Erfindung

24

2,00

1,65

1,26

1,06

0,74

0,65

0,57

Erfindung

25

2,20

1,70

1,40

1,10

0,80

0,70

0,65

Erfindung

26

2,20

1,70

1,40

1,10

0,80

0,70

0,65

Erfindung

27

2,20

1,70

1,40

1,11

0,82

0,71

0,66

Erfindung

28

2,20

1,70

1,40

1,12

0,82

0,72

0,66

Erfindung

29

2,10

1,65

1,35

1,05

0,75

0,70

0,60

Erfindung

30

2,30

1,80

1,50

1,20

0,85

0,75

0,70

Erfindung

10

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 680 420 A5

Tabelle 15

Probe Nr.

Bearbeitungsgeschwindigkeit (mm2/min)

Oberflächenrauhigkeit Rmax (jim)

Zahl der Drahtbrüche

Bemerkungen

18

0,14

2,0

0

Vergleich (reines Mo)

19

0,14

2,0

0

Erfindung

20

0,14

2,1

0

Erfindung

21

0,14

2,1

0

Erfindung

22

0,16

1,5

0

Erfindung

23

0,16

1,4

0

Erfindung

24 •

0,17

1,4

0

Erfindung

25

0,20

1,0

0

Erfindung

26

0,21

0,9

0

Erfindung

27

0,21

0,9

1

Erfindung

28

0,21

0,9

1

Erfindung

29

0,22

0,8

6

Erfindung

30

0,23

0,8

1

Erfindung

Interessant ist ein Vergleich der Probe Nr. 25 in Tabelle 14 mit der Probe Nr. 8 in Tabelle 11.

Gemäss Tabelle 9 beträgt in der Probe Nr. 8 der Gesamtgehalt an AI, K und Si 856 ppm Gewicht.

Gemäss Tabelle 13 beträgt in der Probe Nr. 25 der Gesamtgehalt an AI, K, Si, Fe, Ni und Cr 855 ppm Gewicht.

Ein Vergleich der Tabellen 14 und 11 zeigt, dass die Zugfestigkeit der Probe Nr. 25 bei allen Temperaturen höher ist als die Zugfestigkeit der Probe Nr. 8.

Die Zugfestigkeit wird also weiter erhöht, wenn zusätzlich zu dem wenigstens einen Oxid der Elemente der ersten Gruppe noch Fe, Ni und Cr zugesetzt werden.

Die Resultate der Zugversuche mit den Proben Nr. 8 und Nr. 25 sind auch in Fig. 3 dargestellt.

Wenn wir die Probe Nr. 25 in Tabelle 15 mit der Probe Nr. 8 in Tabelle 12 vergleichen, stellen wir fest, dass bei der Probe Nr. 25 die Bearbeitungsgeschwindigkeit höher ist und die Oberflächenrauhigkeit kleiner ist als bei der Probe Nr. 8.

Die Bearbeitungsgeschwindigkeit wird also weiter erhöht und die Oberflächenrauhigkeit wird weiter verringert, wenn zusätzlich zu dem wenigstens einen Oxid der Elemente der ersten Gruppe noch Fe, Ni und Cr zugesetzt werden.

Die Tabelle 14 zeigt ferner folgendes.

Wenn, wie in den Proben Nr. 19, Nr. 22 und Nr. 26, von den Elementen Fe, Ni und Cr nur Fe vorhanden ist, dann nimmt die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen mit steigendem Fe-Gehalt zu.

Wenn, wie in den Proben Nr. 21, Nr. 24 und Nr. 27, von den Elementen Fe, Ni und Cr nur Ni vorhanden ist, dann nimmt die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen mit steigendem Ni-Gehalt zu.

Wenn, wie in den Proben Nr. 20, Nr. 23 und Nr. 28, von den Elementen Fe, Ni und Cr nur Cr vorhanden ist, dann nimmt die Zugfestigkeit bei allen Temperaturen mit steigendem Cr-Gehalt zu.

Die Tabelle 15 zeigt folgendes.

Wenn, wie in den Proben Nr. 19, Nr. 22 und Nr. 26, von den Elementen Fe, Ni und Cr nur Fe vorhanden ist, dann nimmt mit steigendem Fe-Gehalt die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks ab.

Wenn, wie in den Proben Nr. 21, Nr. 24 und Nr. 27, von den Elementen Fe, Ni und Cr nur Ni vorhanden ist, dann nimmt mit steigendem Ni-Gehalt die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks ab.

Wenn, wie in den Proben Nr. 20, Nr. 23 und Nr. 28, von den Elementen Fe, Ni und Cr nur Cr vorhanden ist, dann nimmt mit steigendem Cr-Gehalt die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu und die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks ab.

Ein Vergleich der Probe Nr. 24 mit der Probe Nr. 25 zeigt, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit merklich erhöht ist und die Oberflächenrauhigkeit merklich verringert ist, wenn der Gesamtgehalt an Fe, Ni und Cr über 300 ppm liegt.

Der Gesamtgehalt an Fe, Ni und Cr kann vorzugsweise im Bereich von 10 bis 500 ppm Gewicht liegen. Wenn der Gehalt unter 10 ppm liegt, sind Fe, Ni und Cr nur wenig ionisiert, so dass die Verbesserung der Entladungsleistung und der Zugfestigkeit bei hoher Temperatur gering ist. Anderseits führt ein Gehalt von mehr als 500 ppm zu keiner weiteren Verbesserung der Entladungsleistung und der Zugfestigkeit bei hoher Temperatur mit weiter steigendem Gehalt.

11

5

10

15

20

25

30

35

40

45

-50

55

60

CH 680 420 A5

Claims

Patentansprüche

1. Elektrodendraht für das elektrische Funkenerodieren, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Wolframlegierung besteht, welche wenigstens einen Stoff aus der Stoffgruppe enthält, die aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und Oxiden dieser Elemente besteht.

2. Elektrodendraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten in der Wolframlegierung enthaltenen Stoffe wenigstens 0,001 Gew.-% beträgt.

3. Elektrodendraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten in der Wolframlegierung enthaltenen Stoffe 0,001 bis 1 Gew.-% beträgt.

4. Elektrodendraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten in der Wolframlegierung enthaltenen Stoffe 0,1 bis 1,0 Gew.-% beträgt..

5. Elektrodendraht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wolframlegierung ferner wenigstens einen Stoff aus der Stoffgruppe enthält, die aus K, Si, AI und Oxiden dieser Elemente besteht.

6. Elektrodendraht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten ferner in der Wolframlegierung enthaltenen Stoffe 0,001 bis 0,1 Gew.-% beträgt.

7. Elektrodendraht für das elektrische Funkenerodieren, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Molybdänlegierung besteht, welche wenigstens ein Oxid aus der Gruppe enthält, die aus AI-Oxid, Si-Oxid und K-Oxid besteht.

8. Elektrodendraht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der in der Molybdänlegierung enthaltenen Oxide aus der Gruppe, die aus AI-Oxid, Si-Oxid und K-Oxid besteht, wenigstens 100 ppm Gewicht beträgt.

9. Elektrodendraht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der in der Molybdänlegierung enthaltenen Oxide aus der Gruppe, die aus AI-Oxid, Si-Oxid und K-Oxid besteht, 100 bis 1400 ppm Gewicht beträgt.

10. Elektrodendraht nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Molybdänlegierung ferner wenigstens einen Stoff aus der Stoffgruppe enthält, die aus Fe, Ni und Cr besteht.

11. Elektrodendraht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten ferner in der Molybdänlegierung enthaltenen Stoffe wenigstens 300 ppm Gewicht beträgt.

12. Elektrodendraht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten ferner in der Molybdänlegierung enthaltenen Stoffe 10 bis 500 ppm Gewicht beträgt.

13. Elektrodendraht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des bzw. der genannten ferner in der Molybdänlegierung enthaltenen Stoffe 300 bis 500 ppm Gewicht beträgt.

12