DD293761B5 - Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden fur die funkenerosive Bearbeitung von Werkstucken, welches vorzugsweise in halbzeugherstellenden Betrieben der NE-Metallurgie Anwendung findet Nach dem Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden bekannt, beispielsweise zur Herstellung von Drahtelektroden aus elektrisch leitfahigen Materialien wie Kupfer, Messing, Stahl, Molybdän, Wolfram und anderen Metallen bzw Legierungen

Bekannt sind ferner sogenannte Manteldrahte, bestehend aus einem Kerndraht und mit einer Mantelschicht aus Metallen bzw Legierungen mit niedriger Verdampfungstemperatur, beispielsweise Zink, Cadium, Blei oder Wismut Die Nachteile ergeben sich dadurch, daß bei den elektrischen Entladungen nicht nur das Werkstuckmatenal verdampft, sondern in erheblicher Weise die durchlaufende Elektrode Dies fuhrt zu Maßungenauigkeiten und eventuell infolge der hohen Spannkraft zum Bruch der Drahtelektrode

Bei den bekannten Verfahren wird das Kernmatenal entweder galvanisch oder mchtgalvanisch beschichtet Em galvanisches Beschichtungsverfahren ist ζ B in der DE-C3-29 06 245 beschrieben Das Kernmatenal, bestehend aus Kupfer oder Messing, wird mit einer Metallschicht überzogen, die mindestens 50 % der Metalle Zn, Cd oder einer Legierung dieser Metalle untereinander enthalt

In der JP-A-62-255015 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtelektrode beschrieben, bei dem das Kernmatenal galvanisch beschichtet wird

Auch aus der EP-A1-312 674 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtelektrode fur die funkenerosive Bearbeitung bekannt, wobei das Kernmatenal der Elektrode aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht Zur Erzeugung einer nur begrenzt kaltumformbaren, beim funkenerosiven Erodieren aktiven Mantelschicht aus der Metallegierung mit niedriger Verdampfungstemperatur wird die Drahtelektrode bei solchen Temperaturen solange geglüht, bis eine vom Außenrand der Mantelschicht zur Seele hm reichende Legierung mit abnehmendem Gehalt an dem Metall mit niedriger Verdampfungstemperatur entsteht Anschließend wird die Drahtelektrode definiert zur Fixierung der Diffusionszustande abgekühlt

Infolge der gezielten Wärmebehandlung, ζ B bei Cu-Zn-Legierungen bei 454 ⁰C bis 902 ⁰C, und einer definierten Abkuhlphase wird eine Gefugestruktur erzeugt, bei der in der Mantelschicht, ζ B bei Cu-Zn-Legierungen kubischraumzentnerte Mischkristalle der ß-Phase gebildet werden, die gegenüber den kubisch-flachenzentrierten α-Mischkristallen wesentlich stabiler im Abtragsverhalten sind

Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, daß die nach der galvanischen Beschichtung notwendige Wärmebehandlung bei einer Temperatur beginnen muß, die unterhalb des Schmelzpunktes voft Zink liegt, um ein Abschmelzen der Mantelschicht zu verhindern Infolge der Wärmebehandlung des Zinkes bei Temperaturen bis zu 902 ⁰C treten an der Drahtoberflache Entzinkungserscheinungen auf

Außerdem weist die galvanische Beschichtung generell große Nachteile bezüglich der Umweltbelastung bzw Badentsorgung

Aus der JP-A 62-218026 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtelektrode durch ein nichtgalvanisches Beschichtungsverfahren bekannt Der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Kerndraht wird durch ein Schmelzbad aus Zink oder einer Zinklegierung gezogen Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, daß auf der Drahtoberflache eine relativ dicke Zinkschicht verbleibt, die zu Problemen bei der Phasenbildung an der Drahtoberflache fuhrt Eine Ausbildung von ß- und -γ-Phasen an der Drahtoberflache ist infolge der vorhandenen Zinkschicht nicht möglich Nur mit einer nachträglichen, zusätzlichen Wärmebehandlung nach der Beschichtung und einer Nachbearbeitung des beschichteten Drahtes ware dies möglich Dadurch erhöht sich jedoch der Kostenaufwand fur die Herstellung des Drahtes erheblich

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 der Festigkeit und Harte dem Grundmaterial überlegen ist und einen erhöhten Widerstand gegen funkenerosiven Abtrag aufweist, und welches hinsichtlich Produktivität und Qualltat dem Verfahren zur Herstellung unbeschichteter Drahte überlegen ist und die Nachteile einer galvanischen Beschichtung vermeidet Erfindungsgemaß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelost Das Kernmaterial, bestehend aus Kupfer, einer Kupferlegierung bzw einem Kupferverbunddraht, nahe der Endabmessung, wird durch eine Schmelze aus Zink bzw eine hochzinkhaltige Legierung gezogen Anschließend wird die reine Zinkschicht abgestreift und der Elektrodendraht einer Umformung unterzogen und abschließend aufgespult

Erfindungswesentlich ist, daß nach der Führung durch das schmelzflüssige Zink sich an der Oberfläche Zink abscheidet und sich dabei zwischen der Zinkschicht und dem kupferhaltigen Kern durch thermische Aktivierung eine Diffusionszone ausbildet, deren Kristalle der -y-Phase sich durch große Härte und Widerstand gegen erosiven Abtrag auszeichnen. Die Erfindung soll nachstehend an zwei Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Der Draht aus CuZn37 wird im harten Zustand bei einem Durchmesser von 0,40 mm durch eine Schmelze aus reinem Zink gezogen. Die Badtemperatur beträgt 450 ⁰C. 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 -y-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 kaltumformbar. 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 Drahtes 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 Messingphasen β und у nicht bzw. nur sehr schlecht kaltumformen lassen. Vielmehr drückt sich die harte Randschicht in den relativ weichen Kern ein. Mit zunehmender Verfestigung wird der Vorgang erschwert, so daß die letzte Umformung begrenzt ist. Der Fertigdraht weist einen Durchmesser von 0,25 mm und eine Festigkeit von 600 bis 650 MPa auf.

Beispiel 2

Das Kernmaterial besteht aus einer Legierung CuMgO,4. Der Draht wird bei einem Durchmesser von 0,50 mm im harten Zustand durch Feuerverzinkung beschichtet. Die Schichtdicke beträgt durchschnittlich 10 pm. Die Zinkbadtemperatur liegt bei 450 ⁰C. 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 -y-Phasen, die sich durch große Härte und erheblichen Widerstand gegen funkenerosiven Abtrag auszeichnen. Diese Schichten sind jedoch infolge der Sprödigkeit nicht kaltumformbar.

Der Durchmesser des Drahtes beträgt an dieser Stelle 0,48 mm. 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 Festigkeit 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. Bei der Umformung vom Durchmesser 0,48 mm an 0,25 mm steigt die Festigkeit bis auf 450 MPa.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Drahtelektroden fur die funkenerosive Bearbeitung, wobei das Kernmaterial der Elektroden aus Kupfer-, Kupferlegierungs- oder Kupferverbunddraht besteht und durch ein nichtgalvanisches, zinkhaltiges Schmelzbad gezogen wird, und sich auf der Drahtoberflache nur bestimmte Phasen des Systems Cu-Zn, nämlich die ß- und 7-Phasen ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Austritt des beschichteten Drahtes aus dem Schmelzbad das weiche Zink vollständig, bis zur Diffusionszone, von der Oberflache abgestreift wird und der beschichtete Draht anschließend in an sich bekannter Weise durch Umformen verfestigt und auf das Endmaß gebracht wird, wobei ein Umformgrad von 30 % bis 85 % eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformgrad 55 % bis 70 % betragt.