DD293761A5

DD293761A5 - Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden

Info

Publication number: DD293761A5
Authority: DD
Publication date: 1991-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden fuer die funkenerosive Bearbeitung von Werkstuecken, welches vorzugsweise in halbzeugherstellenden Betrieben der NE-Metallurgie Anwendung findet. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz ein endabmessungsnahes Vormaterial fuer den Erodierdraht, bestehend aus einem Kernmaterial aus Kupfer, Kupferlegierungs- sowie Kupferverbunddraht und einer Beschichtung aus einer Kupferlegierung, durch ein zinkhaltiges Schmelzbad gefuehrt, die entstehende Zinkschicht bis zur Diffusionszone abgestreift und der Draht anschlieszend auf das Endmasz umgeformt wird.{Verfahren; Herstellung; Drahtelektroden; funkenerosive Bearbeitung; Werkstuecke; halbzeugherstellende Betriebe; NE-Metallurgie; Vormaterial; Zinkschmelzbad; Diffusionszone; Umformung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden für die funkenerosive Bearbeitung von Werkstücken, welches vorzugsweise in halbzeugherstellenden Betrieben der NE-Metallurgie Anwendung findet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach dem Stand der Technik ist ein Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden bekannt, beispielsweise zur Herstellung von Drahtelektroden aus elektrischen leitfähioon Materialien wie Kupfer, Messing, Stahl, Molybdän, Wolfram und anderen Metallen bzw. Legierungen.

Bekannt sind ferner sogenannte Manteldrähte, bestehend aus einem Kerndraht und mit einer Mantelschicht aus Metallen bzw. Legierungen mit niedriger Verdampfungstemperatur, beispielsweise Zink, Cadmium, Blei und Wismut.

Die Nachteile ergeben sich dadurch, daß bei den elektrischen Entladungen nicht nur das Werkstückmatcrial verdampft, sondern in erheblicher Weise die durchlaufende Elektrode. Dies führt zu Maßungenauigkeiten und eventuell infolge der hohen Spannkraft zum Bruch der Drahtelektrode.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtelektrode für die funkenerosive Bearbeitung von Werkstücken bekannt, bei welchem auf den Kern aus Metall bzw. einer Legierung galvanisch eine oder mehrere Ummantelungen aus einer Metallegierung mit niedriger Verdampfungstemperatur aufgebracht und anschließend die Drahtelektrode bei bestimmten Temperatuien solange geglüht wird, daß eine vom Außenrand der Mantelschicht zur Seele hinreichende Legierung mit abnehmenden Gehalt an dem Metall mit niedriger Verdampfungstemperatur entsteht und damit die äußere Mantelschicht einen Gefügeaufbau aufweist, welcher einen vielfach höheren Widerstand gegenüber erosivem Abtrag aufweist als herkömmliche Drahtelektroden (EP-PS 0312674).

Die beschriebene Lösung weist den Nachteil auf, daß die nach der galvanischen Beschichtung notwendige Wärmebehandlung bei einer Temperatur beginnen muß, die unterhalb des Schmelzpunktes von Zink liegt, um ein Abschmelzen der Mantelschicht zu verhindern. Das Ansteigen der Glühtempratur im Verlaufe der Wärmebehandlung bis auf 900⁰C verkürzt zwar die Zeitdauer, führt jedoch zu Entzinkungserscheinungen an der Drahtoberfläche. Ferner weist die galvanische Beschichtung große Nachteile bezüglich der Umweltbelastung bzw. Badentsorgung auf.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden zu entwickeln, welches hinsichtlich Produktivität und Qualität dem Verfahren zur Herstellung unbeschichteter Drähte überlegen ist und die Nachteile einer galvanischen Beschichtung vermeidet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden zu schaffen, wobei die Herstellung von Drahtelektroden mit einer Oberflächenschicht aus einer Legierung ermöglicht wird, die hinsichtlich Festigkeit und Härte dem Grundmaerial überlegen ist und einen erhöhten Widerstand gegen funkenerosiven Abtrag aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kernmaterial, bestehend aus Kupfer, einer Kupferlegierung bzw. einem Kupferverbunddraht, nahe der Endabmossung durch eine Schmelze aus Zink bzw. eine hochzinkhaltige Legierung gezogen wird, anschließend die reine Zinkschicht abgestreift und der Elektrodendraht einer Umformung unterzogen und abschließend aufgespult wird.

Erfindungswesentlich ist, daß sich nach der Führung durch das schmelzflüssigs Zinksich an der Oberfläche Zink abscheidet und dabei zwischen der Zinkschicht und dem kupferhaltigcn Kern durch thermische Aktivierung sich eine Diffusionszone ausbildet, deren Kristalle der γ-Phase sich durch große Härte und Widerstand gegen erosiven Abtrag auszeichnen.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Der Draht aus CuZn37 wird im harten Zustand bei einem Durchmesser von 0,40mm durch eine Schmelze aus reinem Zink gezogen. Die Badtemperatur beträgt 45O⁰C. Zwischen dem heißen Zink und der Drahtoberfläche kommt es durch die thermische Aktivierung zu Diffusionsvorgängen Cu-Zn, d. h. zwischen der äußeren Zinkschicht und dem Kern aus α-Messing bilden sich entsprechend dem Zustandsschaubild Cu-Zn verschiedene Phasen, wobei die γ-Phase den größten Raum einnimmt. Diese Phase zeichnet sich durch eine große Härte und einen großen Widerstand gegen funkenerosiven Abtrag aus; sie ist aber auch sehr spröde und nicht kalt umformbar. Beim Verlassen des Zinkbades wird der Draht so abgestreift, daß das weiche Zink vollständig von der Drahtoberfläche verschwindet. Der Durchmesser des Drahtes beträgt an dieser Stelle 0,38 mm. Die Dicke der Diffusionszone beträgt 12 pm. Die Schichtdicke ist abhängig von der Verweildauer des Dahtes im Zinkbad, vom Grad der Überhitzung des Bades und von der Art des Kernmaterials. Nach dem Verlassen des Zinkbades und dem Abstreifen folgt eine letzte Umformung des Drahtes zwecks Kalibrierung und Festigkeitssteigerung. Dabei ist zu beachten, daß sich die Mess'ngphasen β ui;H γ nicht bzw. nur sehr schlecht kalktumformen lassen. Vielmehr drückt sich die harte Randschicht in den relativ weichen Kern ein. Mitzunehmender Verfestigung wird der Vorgang erschwert, so daß die letzte Umformung begrenzt ist. Der Fertigdraht weist einen Durchmesser von 0,25mm und eine Festigkeit von 600 bis 650MPg auf.

Beispiel 2

Das Kernmaterial besteht aus einer Legierung CuMg 0,4. Der Draht wird bei einem Durchmesser von 0,50mm im harten Zustand durch Feuerverzinkung beschichtet. Die Schichtdicke beträgt durchschnittlich 10μηη. Die Zinkbadtemperatur liegt bei 45O⁰C.

Nach Austritt des beschichteten Drahtes aus dem Zinkbad wird die reine Zinkschicht vom Draht abgestreift. Auf dem Draht bleiben nur die intermetallischen Phasen des Systems Cu-Zn zurück, nämlich die ß- und γ-Phasen, die sich durch große Härte und erheblichen Widerstand gegen funkenerosiven Abtrag auszeichnen. Diese Schichten sind jedoch infolge der Sprödigkeit nicht kaltverformbar.

Der Durchmesser des Drahtes beträgt an dieser Stelle 0,48mm. Die Abnahme des Durchmessers ist durch den größeren Diffusionskoeffizienten des Kupfers im Vergleich zum Zink bedingt, da während der Feuerverzinkung die Kupferatome schneller heraus-, als die Zinkatome hineindiffundieren.

Durch die Feuerverzinkung werden nicht nur die Diffusionsvorgänge thermisch aktiviert, sondern auch die Festigl· ;it sinkt sehr stark ab. Damit vereinigt dieser Prozeß die Wärmebehandlung des Drahtes und die Beschichtung.

Nach dem Beschichten des Drahtes und dem Abstreifen der Reinzinkschicht folgt eine anschließende Umformung. Diese dient der Kalibrierung und der Verfestigung des Drahtes. Beider Umformung vom Durchmeser 0,48mm an 0,25mm steigt die Festigkeit bis auf 450MPa.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden für die funkenerosive Bearbeitung von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein endabmessungsnahes Vormaterial für den Erodierdraht, bestehend aus einem Kemmaterial aus Kupfer, Kupferlegierungs- sowie Kupferverbunddraht und einer Beschichtung aus einer Kupferlegierung, durch ein zinkhaltiges Schmelzbad geführt, die entstehende Zinkschicht bis zur Diffusionszone abgestreift und der Draht anschließend auf das Endmaß umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifdurchmesser von der Verzinkungsdauer, der Badtemperatur und dem Kernmaterial abhängig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformgrad 30 bis 85%, vorzugsweise 55 bis 70%, beträgt.