【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［産業上の利用分野］
この発明は、ワイヤ放電加工用電極線に関し、
特に放電加工速度を向上させ、被加工物への付着
を減少させたワイヤ放電加工用電極線に関するも
のである。
［従来の技術］
ワイヤ放電加工は、被加工物と線状の加工電極
（ワイヤ放電加工用電極線と称する）との間に水、
油等の加工液を介し間欠的な放電を起こさせなが
ら、被加工物をワイヤ放電加工用電極線に対して
相対的に移動させることにより、被加工物を所望
の形状に溶融切断する方法である。この方法は、
各種金型の製造等に利用されている。このような
ワイヤ放電加工においては、被加工物の仕上がり
加工精度および仕上がり表面状態が良好なこと、
電極線が被加工物に付着しないこと、および放電
加工時間が短いこと、といつた放電加工特性が要
求されている。電極線として優れた伸線加工性、
強度を持つことから、従来から黄銅線が用いられ
ている。
ところが、最近では加工電源の改良進歩に伴
い、これに対応して放電加工速度を向上させるこ
とのできる電極線が望まれている。しかし、黄銅
線では放電加工速度が劣り、被加工物への付着量
も多く、かつ、高温強度が不足しているため、ワ
イヤの負荷張力を高くして放電加工すると断線し
やすい欠点がある。そこで、このような問題点を
解決するために、黄銅にさらにAl、Siなどの元
素を添加したCu合金線が用いられている。
たとえば、特開昭57−41134号公報には、黄銅
にAlを添加したものからなる電極線が開示され
ている。また、特開昭59−19639号公報にはZnを
26〜38重量％、Alを0.2〜1.5重量％、Siを0.2〜
1.0重量％含有したCu合金からなる電極線などが
開示されている。
［発明が解決しようとする問題点］
上述のように示されている黄銅にAlを添加し
たものからなる電極線を用いると、高温強度およ
び放電加工速度が黄銅線に比べて向上する。しか
しながら、放電加工速度は黄銅線を用いたときに
比べて1.1倍程度しか向上せず、それ以上の放電
加工速度を得ようとすると断線が発生しやすくな
る。
また上述のように示されている含有率はZn、
AlおよびSiを含有したCu合金からなる電極線を
用いた場合、放電加工速度は向上し、かつ、被加
工物への付着量も減少する。しかし、Alを0.5重
量％以上含有している上記Cu合金の下では、Si
がAl含有量と同量程度あるいはそれ以上存在し
ている場合、放電加工速度は向上するが、電極線
としての伸線加工性が悪く、伸線できたとしても
脆くなる。したがつて電極線として用いた場合、
高温強度は低下し、断線が発生しやすくなるとい
う問題点がある。
それゆえに、この発明の目的は、放電加工速度
を向上させ、被加工物への付着が少なく、かつ優
れた伸線加工性、高温強度を持つワイヤ放電加工
用電極線を提供することである。
［問題点を解決するための手段］
この発明に従つたワイヤ放電加工用電極線は、
Znを25〜40重量％、Alを1.1〜2.0重量％およびSi
を0.02〜0.15重量％含有するCu合金からなるもの
である。
［発明の作用効果］
CuにZnを含有させた黄銅線を電極線として用
いた場合、Znは放電加工速度を速めるのに効果
があり、電極線の強度上昇にも寄与する。また黄
銅にAlを添加させたCu合金からなる電極線の場
合、Alは放電加工速度をさらに速める効果があ
り、電極線の高温強度も向上する。さらに、この
Cu−Zn−Al合金にSiを添加させた合金からなる
電極線の場合、放電加工速度を速めることができ
るが、電極線としての伸線加工能率が悪くなり、
伸線されたものは脆くなることが認められる。し
かし、このCu−Zn−Al−Si合金においてSiは、
Znの存在下でAlの含有率に比し低含有率のとき、
良好な伸線加工性を示し放電加工速度、高温強度
の向上にも効果があることが実験により認められ
る。この発明はこのような本願発明者等の知見に
基づくものである。
したがつて、本発明による電極線としてのCu
合金線の各元素の含有量はZnが25〜40重量％、
Alが1.1〜2.0重量％、およびSiが0.02〜0.15重量
％である。Znの含有量を25〜40重量％としたの
は、25重量％未満では放電加工速度の向上が小さ
く、逆に40重量％を超える量を含有させても放電
加工速度をそれ以上向上させるものではなく、か
えつて細線への伸線加工が著しく困難になるから
である。Alの含有量が1.1重量％未満では放電加
工速度、高温強度の向上に寄与する効果が小さ
く、また被加工物への付着量を減少させる効果が
小さい。2.0重量％を超えると伸線加工性が悪く
なる。またSiはZnの存在下では低含有率でも耐
熱強度、放電加工速度の向上に効果があり、Al
と共存することによつてその効果は著しいものと
なる。しかし、Siの含有量が0.02重量％未満では
耐熱強度向上による放電加工の安定性の効果が小
さく、逆に0.15重量％を超えると、Alとの共存に
よる影響により溶解鋳造および伸線加工が困難に
なり、さらに放電加工時の断線回数も増加する。
本発明による電極線において高温強度、放電加工
速度の向上に寄与するのはCu合金内でのAlとSi
の共存である。
この発明によるワイヤ放電加工用電極線は、高
温強度が高いので使用時の断線などのトラブルが
少ない。また、この電極線は製造が容易で線癖の
ない真直性に優れたものが得られるので、ワイヤ
放電加工機において電極線を取り付けて通線する
ときの自動結果が容易に行なわれる。さらに、こ
の電極線を用いると、被加工物の仕上がり加工精
度、仕上がり表面状態が良好で、かつ、放電加工
速度も高く、被加工物への付着量も少ないので、
工業上極めて有用な電極線である。
［実施例］
通常のCu地金を溶解したものに、Znは単体で
添加し、Al、Siは母合金を用いて添加して半連
続的に鋳造することにより、第１表に示す組成の
Cu合金材を得た。このCu合金材を熱間押出しに
より直径８mmφの粗引き線にした後、伸線加工と
熱処理を繰り返し行ない直径0.2mmφの電極線を
製造した。このとき伸線加工の過程で皮はぎを行
なつた後、熱処理を加えて直径2.6mmφまで伸線
した。さらに、この直径2.6mmφの線に熱処理を
行なつた後、最終的に直径0.2mmφの線に伸線し
た。なお線癖をなくすために、伸線工程の最終段
階で軽く通電加熱処理を行なつた。本発明による
電極線は強度の低下も少なく、引張り強さ100
Kg／mm2以上の値を持つとともに線癖のない真直性
に優れたものが得られた。
得られた電極線をワイヤ放電加工機に取り付け
て、放電加工速度、被加工物への付着量、被加工
物の表面性状および電極線の断線状況を調べた結
果を第１表に示す。また、比較のため従来電極線
についても同様に調査し、第１表に併記した。
放電加工条件は以下に示すとおりである。
加工電圧：110V
加工ピーク電流：10A
コンデンサ容量：1.0μF
ワイヤ張力：860ｇ
純水比抵抗：４×104、３×104、２×104Ω・cm
被加工材：厚さ30mm、材質SKD−11
被加工速度は単位時間あたりの加工断面積（加
工送り速度と被加工物厚さの積）で求めた。第１
表中の値は比較例No.７による放電加工速度を１と
したときの相対値で示した。したがつてこの値が
大きいほど放電加工速度は大きいことになる。
また被加工物への付着量は被加工物の加工後の
寸法を測定することによつて求めた。すなわち、
付着箇所の寸法と、付着していない箇所の平均寸
法との差によつて付着量を評価した。第１表中の
値は比較例No.７による付着量を100としたときの
相対値で示した。したがつて値が小さいほど被加
工物への付着量は少ないことになる。
電極線の断線状況は被加工物（材質SKD−11、
厚さ30mm）を10mm×10mm切断加工できるまでに発
生した断線回数で示した。
[Industrial Application Field] This invention relates to an electrode wire for wire electrical discharge machining,
In particular, the present invention relates to an electrode wire for wire electrical discharge machining that improves electrical discharge machining speed and reduces adhesion to workpieces. [Prior Art] Wire electrical discharge machining involves the use of water,
A method of melting and cutting a workpiece into a desired shape by moving the workpiece relative to the electrode wire for wire electrical discharge machining while causing intermittent electrical discharge through machining fluid such as oil. be. This method is
It is used for manufacturing various molds, etc. In this type of wire electrical discharge machining, the finished machining accuracy and finished surface condition of the workpiece must be good;
Electric discharge machining characteristics are required such that the electrode wire does not adhere to the workpiece and the electric discharge machining time is short. Excellent wire drawability as an electrode wire,
Brass wire has traditionally been used because of its strength. However, in recent years, as machining power supplies have been improved, there has been a demand for electrode wires that can increase the speed of electrical discharge machining. However, brass wire has a disadvantage that the electric discharge machining speed is poor, the amount of adhesion to the workpiece is large, and the high temperature strength is insufficient, so it is easily broken when the wire is subjected to electric discharge machining with a high load tension. Therefore, in order to solve these problems, Cu alloy wire, which is made by adding elements such as Al and Si to brass, is used. For example, JP-A-57-41134 discloses an electrode wire made of brass with Al added thereto. In addition, Zn
26-38% by weight, Al 0.2-1.5% by weight, Si 0.2-38% by weight
An electrode wire made of a Cu alloy containing 1.0% by weight has been disclosed. [Problems to be Solved by the Invention] When an electrode wire made of brass with Al added thereto as described above is used, high temperature strength and electric discharge machining speed are improved compared to brass wires. However, the electrical discharge machining speed is only improved by about 1.1 times compared to when brass wire is used, and if an attempt is made to obtain a higher electrical discharge machining speed, wire breakage is likely to occur. In addition, the content shown above is Zn,
When using an electrode wire made of a Cu alloy containing Al and Si, the electrical discharge machining speed is improved and the amount of adhesion to the workpiece is reduced. However, under the above Cu alloy containing 0.5% by weight or more of Al, Si
If the Al content is about the same amount or more, the electric discharge machining speed will be improved, but the wire drawability as an electrode wire will be poor, and even if the wire can be drawn, it will be brittle. Therefore, when used as an electrode wire,
There are problems in that high-temperature strength decreases and wire breakage is more likely to occur. Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode wire for wire electrical discharge machining that increases the electrical discharge machining speed, has less adhesion to the workpiece, and has excellent wire drawability and high temperature strength. [Means for solving the problems] The electrode wire for wire electrical discharge machining according to the present invention has the following features:
25-40 wt% Zn, 1.1-2.0 wt% Al and Si
It is made of a Cu alloy containing 0.02 to 0.15% by weight of. [Operations and Effects of the Invention] When a brass wire containing Cu and Zn is used as an electrode wire, Zn is effective in increasing the electrical discharge machining speed and also contributes to increasing the strength of the electrode wire. Furthermore, in the case of an electrode wire made of a Cu alloy in which Al is added to brass, Al has the effect of further increasing the electrical discharge machining speed and also improves the high temperature strength of the electrode wire. Furthermore, this
In the case of an electrode wire made of an alloy in which Si is added to a Cu-Zn-Al alloy, the electrical discharge machining speed can be increased, but the wire drawing efficiency as an electrode wire becomes worse.
It is recognized that drawn wire becomes brittle. However, in this Cu-Zn-Al-Si alloy, Si is
In the presence of Zn, when the content is low compared to the Al content,
Experiments have shown that it exhibits good wire drawability and is effective in improving electrical discharge machining speed and high-temperature strength. This invention is based on the knowledge of the inventors of the present application. Therefore, Cu as an electrode wire according to the present invention
The content of each element in the alloy wire is 25 to 40% by weight of Zn;
Al is 1.1-2.0% by weight, and Si is 0.02-0.15% by weight. The reason for setting the Zn content to 25 to 40% by weight is that if the Zn content is less than 25% by weight, the improvement in electrical discharge machining speed will be small, and conversely, if the Zn content exceeds 40% by weight, the electrical discharge machining speed will be further improved. This is because, on the contrary, it becomes extremely difficult to draw a thin wire. If the Al content is less than 1.1% by weight, the effect of contributing to improving the electrical discharge machining speed and high-temperature strength is small, and the effect of reducing the amount of adhesion to the workpiece is small. If it exceeds 2.0% by weight, wire drawability will deteriorate. In addition, in the presence of Zn, Si is effective in improving heat resistance strength and electrical discharge machining speed even at a low content;
By coexisting with the above, the effect becomes remarkable. However, if the Si content is less than 0.02% by weight, the effect of improving heat resistance strength on electric discharge machining stability will be small, and if it exceeds 0.15% by weight, melt casting and wire drawing will be difficult due to the coexistence with Al. This also increases the number of wire breaks during electrical discharge machining.
In the electrode wire according to the present invention, Al and Si in the Cu alloy contribute to the improvement of high temperature strength and electrical discharge machining speed.
It is the coexistence of The electrode wire for wire electrical discharge machining according to the present invention has high strength at high temperatures, so there are fewer troubles such as wire breakage during use. Further, since this electrode wire is easy to manufacture and has excellent straightness without any wire curls, automatic results when attaching and threading the electrode wire in a wire electric discharge machine can be easily performed. Furthermore, when this electrode wire is used, the finished machining accuracy and finished surface condition of the workpiece are good, the electrical discharge machining speed is high, and the amount of adhesion to the workpiece is small.
This is an industrially extremely useful electrode wire. [Example] By adding Zn alone and adding Al and Si using a master alloy and semi-continuously casting a melted ordinary Cu ingot, the composition shown in Table 1 was obtained.
A Cu alloy material was obtained. This Cu alloy material was made into a roughly drawn wire with a diameter of 8 mmφ by hot extrusion, and then wire drawing and heat treatment were repeated to produce an electrode wire with a diameter of 0.2 mmφ. At this time, the wire was stripped during the wire drawing process, and then heat treated to draw the wire to a diameter of 2.6 mmφ. Furthermore, this wire with a diameter of 2.6 mmφ was subjected to heat treatment, and then finally drawn into a wire with a diameter of 0.2 mmφ. In order to eliminate wire curls, a light electrical heating treatment was performed at the final stage of the wire drawing process. The electrode wire according to the present invention has a tensile strength of 100% with little decrease in strength.
A product with a value of Kg/mm 2 or more and excellent straightness without line defects was obtained. The obtained electrode wire was attached to a wire electrical discharge machine, and the electrical discharge machining speed, amount of adhesion to the workpiece, surface quality of the workpiece, and disconnection status of the electrode wire were investigated. Table 1 shows the results. For comparison, conventional electrode wires were also investigated in the same manner and are also listed in Table 1. The electrical discharge machining conditions are as shown below. Processing voltage: 110V Processing peak current: 10A Capacitor capacity: 1.0μF Wire tension: 860g Pure water specific resistance: 4 x 10 4 , 3 x 10 4 , 2 x 10 4 Ω・cm Work material: Thickness 30 mm, material SKD −11 The processing speed was determined by the processing cross-sectional area per unit time (product of processing feed rate and workpiece thickness). 1st
The values in the table are relative values when the electric discharge machining speed according to Comparative Example No. 7 is set to 1. Therefore, the larger this value is, the higher the electrical discharge machining speed is. The amount of adhesion to the workpiece was determined by measuring the dimensions of the workpiece after processing. That is,
The amount of adhesion was evaluated based on the difference between the size of the adhered area and the average size of the unadhered area. The values in Table 1 are relative values when the adhesion amount in Comparative Example No. 7 is set as 100. Therefore, the smaller the value, the smaller the amount of adhesion to the workpiece. The disconnection status of the electrode wire can be determined by checking the workpiece (material: SKD-11,
The number of wire breaks that occurred before cutting a wire (30 mm thick) to 10 mm x 10 mm is shown.
【表】
第１表から明らかなように本発明による電極線
No.２〜No.４は比較例で示す従来の電極線No.６〜No.
８に比較して放電加工速度が向上し、被加工物へ
の付着量も少なく、かつ被加工物の表面性状も良
好であることがわかつた。また断線回数が少な
く、高温強度も高いことがわかつた。しかし、比
較例No.１，No.５で示すようにAlまたはSiの含有
量が本発明に従つた含有量の上下限値から外れる
と、放電加工速度の向上への寄与が小さく、被加
工物への付着量も増加する。比較例No.１で示すよ
うにAlの含有量は本発明の範囲内に入つている
が、Siの含有量が本発明の上限値を超えると、断
線回数が増加する。また、比較例No.５で示すよう
に、比較例No.１に対してAlの含有量を本発明の
下限値よりも少なくすると、被加工物への付着量
が増加する。
また比較例No.９で示すようにZnを35重量％、
Alを1.5重量％含有させたCu合金に、Siを1.0重量
％添加したものは電極線として使用可能な細線に
伸線することができなかつた。[Table] As is clear from Table 1, the electrode wire according to the present invention
No. 2 to No. 4 are conventional electrode wires No. 6 to No. 4 shown in comparative examples.
It was found that the electrical discharge machining speed was improved compared to No. 8, the amount of adhesion to the workpiece was small, and the surface quality of the workpiece was also good. It was also found that the number of disconnections was small and the high temperature strength was high. However, as shown in Comparative Examples No. 1 and No. 5, when the Al or Si content deviates from the upper and lower limits of the content according to the present invention, the contribution to improving the electrical discharge machining speed is small, and the The amount of adhesion to objects also increases. As shown in Comparative Example No. 1, the Al content is within the range of the present invention, but when the Si content exceeds the upper limit of the present invention, the number of wire breaks increases. Moreover, as shown in Comparative Example No. 5, when the content of Al is made smaller than the lower limit of the present invention compared to Comparative Example No. 1, the amount of adhesion to the workpiece increases. In addition, as shown in Comparative Example No. 9, 35% by weight of Zn,
A Cu alloy containing 1.5% by weight of Al and 1.0% by weight of Si could not be drawn into a fine wire that could be used as an electrode wire.