JPH0428780B2

JPH0428780B2 -

Info

Publication number: JPH0428780B2
Application number: JP8511083A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Inoe
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1983-05-17
Filing date: 1983-05-17
Publication date: 1992-05-15
Also published as: JPS59211550A; GB8412568D0

Description

【発明の詳細な説明】本発明はワイヤカツト放電加工用装置の線電極
材料として従来と同等程度の加工速度で、精度が
高い加工ができる安価で好適な金属材料に関す
る。

ワイヤカツト放電加工装置は、ワイヤ電極と被
加工体との間で放電を起こさせ、上記放電により
生ずる熱および衝撃で被加工体を切断加工するも
ので、複雑な形状を有するプレス金型のような工
作物の加工には特に適している。

一般にワイヤカツト放電加工に於ては、工作物
の表面の仕上げ状態及び寸法精度が良好なこと、
加工所用時間が短いこと等が要求されているが、
これ等を満足させるためには、ワイヤ電極と被加
工体との間で起る放電による加工効率を向上させ
る必要がある。一方、放電加工装置の電源形式と
被加工体の材質、表面の仕上り状態、寸法精度等
が指定されると、放電加工時間等は使用するワイ
ヤ電極の材質及び線径等によつて左右されること
になる。

而して、ワイヤ電極材料としては線引加工が容
易であること、導電性が良好なこと、電極として
使用した時、加工速度が大で、且つ、好ましくは
消耗比が小さいこと、耐熱性が良好で特に高温時
に抗張力が劣化せず使用中に切断し難いこと、
又、加工硬化及び短絡がしにくく、且つ、２次元
加工、３次元加工、更にはワイヤ電極を巻いた個
所若しくは曲げた個所での加工が可能であるこ
と、これに加えて更には放電加工時のワイヤ電極
のたわみ量（所謂タイコ量μ）が小さく、親水性
がよいこと、そして更に安価であること等々の性
質が要求される。

このため、電極材料としては、一般的には純
銅、若しくは黄銅等の銅合金が用いられており、
又この他には亜酸化銅を添加した銅合金も提案さ
れている。

銅電極は導電率の点では良好な値を有するが、
消耗比が60％前後である上、抗張力等の機械的強
度、耐熱性の点でも不充分であり、又黄銅線は抗
張力等の機械的強度及び加工速度の点に於ては銅
線より優れているが、導電性及び消耗比の点に於
ては幾分劣つている。そして黄導線は硬銅を上回
る抗張力及び硬度、即ち、ばね性を有しているた
め、くせが残存しており、ガイド間において充分
大きな張力で張つて移動させるようにしないと、
充分な直線性が出にくく、加工精度とワイヤ断線
の問題が相矛盾していた。

一方、純銅に亜酸化銅Cu₂Oを１〜５％配合し
た合金線は、導電性が純銅と大差なく、消耗比も
20〜30％前後であり、加工速度も優れているが、
難切断性については尚問題がある。

そして、かかる銅合金系のワイヤ電極として
は、実質上黄銅合金系のものが、使用されるよう
になつてきているが、その多量使用消費の傾向と
抗高精度化の傾向とから主として価格及び抗張力
の点で今一つ満足できないものであつた。

他方タングステンやモリブデン又はその合金を
約0.1mmφ前後、又はそれ以下に線引したワイヤ
電極もあるが、高価なため、もつぱら特殊な用途
に使用されていたにすぎなかつた。

又、ワイヤカツト放電加工装置は、ワイヤ電極
を一般的には一方のリールから他方のリールへ移
動せしめ、加工液を供給しつつパルス放電を行な
わせて放電加工することにより所望の形状を加工
するものであるので、この間のワイヤ電極はブレ
ーキローラとピンチローラ間、キヤプスタンとピ
ンチローラ間、案内ローラ及び案内ガイド等々を
通過する度にねじりや曲げが加えられ、これによ
つてワイヤ電極は加工硬化を生じ、このため直線
性が損なわれたり、又、逆にワイヤ電極を強く曲
げた部分で加工を行なおうとする場合には小さな
曲げ半径を得ることが可能となり、従つて、被加
工体のオーバハングした部分が、例えば、押出し
ダイホロー部分、トリムダイの切刃部分等の輪郭
状の加工が行えないという問題点があつた。

本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、黄銅合金系のも
のより安価で大量に供給でき、耐熱性及び抗張力
が高く、難断性で、タイコ量が少なく、程々の導
電率を有し、接触抵抗及び障壁抵抗が小さく、黄
銅合金系のものに比肩し得る加工速度が得られる
新規なワイヤカツト放電加工用電極材を提供する
ことにある。

而して、その要旨とするところは、重量百分率
で、0.29〜0.66％のＣと、0.15〜0.35％のSiと、
0.3〜0.6％のMnと、0.05〜３％と希土類元素と、
残部がFeと不純物（通常0.04％以下のＰと、0.04
％以下のＳ）とから成るワイヤカツト放電加工用
電極材にある。

そして、前記の配合する希土類元素としては、
Ｙ、Sm、La、Ce又はミツシユメタルの何れか一
種又はそれらの混合物を用いることが推奨され
る。

而して、ワイヤカツト放電加工電極材として希
土類元素を含有するものは公知である。

例えば、特開昭53−49397号公報には、Cu又は
Cu＋Cu₂Oに合金に重量百分率で0.1〜５％の希土
類元素を１種又は２種以上含有せしめた電極材
が、又、特開昭56−90943号公報には１〜40％Zn
と、Mn、Mg、希土類元素の何れか１種又は２
種以上を合計0.1〜３％を含み、残部Cuからなる
ワイヤカツト放電加工電極用合金が記載されてい
るが如くである。

しかしながら、これらの公知のCuやCu−Zn等
の各種黄銅等Cu系合金からなる電極材に於ける
希土類元素の添加含有は、抗張力及び難断性を向
上させると共に、放電加工の性能、特に、希土類
元素の放電発生等に対する寄与の結果を思われる
加工速度の増大には有効であるが、放電加工時に
ワイヤ電極のたわみ量（所謂タイコ量μ）が大き
く、しかも短絡を防止することができず、後述す
る硬鋼線材に比べ価格及び抗張力の点で大きく及
ばないものであつた。

又、Ａを主体とし、これに重量百分率で0.5〜
10％のNiと、0.05〜0.5％のPdを添加するか、又
はＡを主体とし、これに重量百分率で0.5〜10％
のNiと、0.05〜0.5％のPdと、更には0.01〜0.5％
のミツシユメタル又はY₂O₃等の希土類元素を添
加したＡを主体とする合金系のものは、価格的に
は黄銅合金系のものとほぼ同一又はそれ以上であ
り、特殊な目的及び用途の場合を除く一般的なワ
イヤカツト放電加工の場に於ては、上記特開昭53
−49397号又は特開昭56−90943号記載のワイヤカ
ツト放電加工電極用合金に比べて、優れている点
があるにしても、その抗張力及び難断性の点、及
び加工速度等の放電加工の性能の点で黄銅合金系
のものに及ばない点が少なくなかつた。

本発明者の種々なる試験研究によれば、一般的
にピアノ線と呼ばれている硬鋼線材、特にJIS‐
3506−SWRH62A若しくはJIS‐3506−SWRH32
の合金組成を主体とし、これに重量百分率で0.05
〜３％のＹ、Sm、La、Ce及びミツシユメタルの
うちから選んだ少なくとも１種以上の希土類元素
を含有してなる合金とすることにより上記問題を
解決することができた。

そして、これらの硬鋼線材は安価で入手が容易
であり、不純物として0.04％以下のＳ及びＰを含
むFeを主体とし、ＣとSiとMnの含有量が重量百
分率で各々0.29〜0.66％のＣ、0.15〜0.35％のSi、
0.3〜0.6％のMnの範囲内にある。

硬鋼線の組成は、JISG3506に規定されていて、
Ｃの組成範囲は、下限が大約0.29％、上限か大約
0.8％である。Ｃが0.29％より少ないと軟鋼線
（JISG3505）ということになる。そして本発明に
於てＣの上限値を上述硬鋼線の大約の上限0.8％
より低い0.66％に限定したのは、本発明が、Ｃが
0.66％より多い0.8％までの範囲では、添加元素
として固溶し難い希土類元素を配合するものであ
るからであつて、Ｃが0.66％より多い硬鋼線材に
本発明に従い希土類元素を配合含有せしめると、
得られる硬鋼線は脆く、引張り強さが所定値よる
低下したものとなる。

Si、及びMnは、配合により硬鋼線強度を高め
るが、その効果が顕著となる量は、Si0.15％以
上、Mn0.3％以上である。しかし、Siが0.35％よ
り多くなると配合したＣの黒鉛化促進や、熱間線
引中の脱炭促進が生じて良くない。又Mnは0.6％
より多くなると、靭性を高めるものの、結晶粗大
化のため良くない。

又、Ｐ及びＳは不純物であるが、0.04％以上含
有するようになると、Fe、Mn等と燐化物、硫化
物を生成して結晶粒界に点在するようになり、線
強度が低下することになるから、共に0.04％以下
とすことが必要である。

本発明は重量百分率で0.05〜0.3％の希土類元
素と、0.29〜0.66％のＣと、0.15〜0.35％のSiと、
0.3〜0.6％のMnと、残部がFeと不純物とから成
る合金材を電極材として用いることにより、ワイ
ヤ電極として必要な柔軟性、可撓性、引張強度、
易放電性等の機械的、電気的性質を有するワイヤ
電極用線材を提供し得るものである。

而して、Feの不純物としてのＰ、Ｓを除くＣ、
Si、Mnの含有量が上記の範囲外であると、ワイ
ヤ電極として必要な上記機械的性質を得られなく
なり、又希土類元素の添加量が0.05％以下となる
と、易放電性が劣り短絡に移行し易くなつたりし
て、電気的性質が劣化し、又、3.0％以上となる
とコストが嵩む上、却つて電極としての加工能力
が減退する。

従つて、基礎となる硬鋼線材の組成が上記した
範囲内にある、JIS3506−SWRH62A及び同
SWRH32を用いて、これに希土類元素を上記の
ように0.05〜3.0％の範囲で含有するように添加
したものより製造されたワイヤ電極は最良の結果
をもたらすものである。

即ち、放電加工の性能及び加工速度を大幅に低
下させることなく、抗張力及び難断性を向上させ
ることができるという所謂希土類元素を含有した
ワイヤカツト放電加工用電極材の長所を大幅に向
上させることができると共に、又その短所であつ
た所謂タイコ量が増大すると共に、短絡を防止す
ることができないという問題点を解決することが
可能となる。

上記合金を使用して放電加工を行なつたところ
従来の黄銅合金系のワイヤカツト放電加工用電極
材に比べ大幅に加工速度が低下することなく、タ
イコ量が減少し、更には短絡を防止することがで
きた。

而して、本発明にかかるワイヤカツト放電加工
用電極材を使用し、下記の加工条件下に設定して
加工を行なつた。

以下、その実施例を従来公知の電極材を用いた
加工例を対比して示す。

実施例１［加工条件］無負荷電圧 130V τon ６〜15μs τoff 7μs IM（平均加工電流） 2.5A 加工液比抵抗30×10³Ωcmの純水加工液上ノズル吐出圧力 0.6Kg／cm² 加工液下ノズル吐出圧力１Kg／cm² ワイヤ電極送りスピード 1.5ｍ／min ワイヤ電極径 0.1ｍφ 被加工体の厚さ及び材質 20mm、S55C材ワイヤ電極へな付与張力 1.8Kg ワイヤ電極の合金組成
0.32％Ｃ、0.18％Si、0.4％Mn、ミツシユメタル
0.12％、残部Feと不純物（約0.03％Ｐと、0.02％
Ｓ、その他）、の本発明にかかるワイヤカツト放
電加工用電極材から成るワイヤ電極を使用して放
電加工を行なつたところ、約1.6mm／minの加工
速度で加工を行なうことができ、加工精度は約±
5μｍであつた。

又、その時の加工面荒さは13μｍRmaxであつ
た。

実施例２［加工条件］無負荷電圧 130V τon ６〜15μs τoff 7μs IM（平均加工電流） 7.0A 加工液比抵抗30×10³Ωcmの純水加工液上ノズル吐出圧力 0.6Kg／cm² 加工液下ノズル吐出圧力１Kg／cm² ワイヤ電極送りスピード 1.5ｍ／min ワイヤ電極径 0.2ｍφ 被加工体の厚さ及び材質 25mm、S55C材ワイヤ電極へな付与張力４Kg ワイヤ電極の合金組成
0.64％Ｃ、0.21％Si、0.4％Mn、ミツシユメタル
0.8％、残部Feと不純物（約0.03％Ｐと、0.02％
Ｓ、その他）、の本発明にかかるワイヤカツト放
電加工用電極材から成るワイヤ電極を使用して放
電加工を行なつたところ、約2.5mm／minの加工
速度で加工を行なうことができ、加工精度は約±
3μｍであつた。

又、その時の加工面荒さは13μRmaxであつた。

これに対して、ワイヤ電極の合金組成（Zn−Cu 合金） Zn 33％ Cu 67％ワイヤ電極径 0.2mmφ ワイヤ電極への付与張力 1.5Kg の従来公知のワイヤカツト放電加工用電極材を使
用して上述の平均加工電流IM約7.0Aの加工条件
で25mm、S55C材に対して放電加工を行なつたと
ころ、加工速度3.5mm／min及び加工面荒さ
11μRmaxと本発明実施例２の結果より勝つては
いたが、加工精度は約±7μｍであつた。

このように本発明は、黄銅系合金のワイヤ電極
を用いた場合に比較して、加工速度や加工面粗さ
を大幅に低下させることなく、加工精度を向上で
きるという顕著な作用効果を奏するものである。

又、他の従来公知のワイヤカツト放電加工用電
極材を使用して上記同一の条件で放電加工を行な
つた。

ワイヤ電極の合金組成（Cu−Zn−Mg−Mn−Ti−Al 合金） Cu ４％ Zn 20％ Mg 1.5％ Mn 0.5％ Ti 0.5％ Al 73.5％この結果は上記（Zn−Cu 合金）の結果と略
同様以下であつた。

本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
かかるワイヤカツト放電加工用電極材によるとき
には、鉄を主成分とする合金であるから材料費が
安価で線引加工を容易に行なうことができるから
安価であり、そして鉄系合金でありながら希土類
元素の含有により良好な導電性を有し、且つ鉄系
合金として上述の如き組成を有するこのであるか
ら、耐熱性を有し、しかも抗張力が高く、ワイヤ
電極に癖がつきにくい上、高い張力を付与した使
用中にも殆ど断線することがなく、短絡を防止す
ることができると共に、鉄合金ワイヤ電極として
は高い電流密度で加工することができるので、加
工速度を大幅にて低下させることなく、そして高
精度で加工することができるのである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量百分率（以下同じ。）で0.29〜0.66％の
Ｃと、0.15〜0.35％のSiと、0.3〜0.6％のMnと、
0.05〜３％の希土類元素と、残部がFeと不純物と
からなることを特徴とするワイヤカツト放電加工
用電極材。２希土類元素がＹである特許請求の範囲第１項
記載のワイヤカツト放電加工用電極材。３希土類元素がSmである特許請求の範囲第１
項記載のワイヤカツト放電加工用電極材。４希土類元素がLaである特許請求の範囲第１
項記載のワイヤカツト放電加工用電極材。５希土類元素がCeである特許請求の範囲第１
項記載のワイヤカツト放電加工用電極材。６希土類元素がミツシユメタルである特許請求
の範囲第１項記載のワイヤカツト放電加工用電極
材。