[发明专利]用于电火花加工的具有多孔层的电极线

说明书

根据本发明，用于电火花加工的电极线(1)包含由至少一个金属或金属合金层构成的金属芯(2)。在金属芯(2)上，具有与金属芯(2)不同的合金的涂层(3)包含大于50重量％的锌。涂层(3)包含断裂的γ相的铜‑锌合金(3a)，并覆盖大部分金属芯(2)。涂层(3)包含大于2μm的被覆孔(5a，5b，5c，5d，5e)。

发明领域

本发明涉及用于在放电加工机床中通过电火花加工切割导电金属或材料的电极线。

电火花加工的众所周知的方法是通过在工件和导电电极线之间的加工区中产生火花而从导电工件上去除材料。电极线在线的长度方向上连续地在工件附近延伸，由导向器固定，并且通过电极线导向器的横向平移或通过工件的平移而在横向方向上朝着工件逐渐移位。

通过远离加工区的电触头与电极线连接的发电机在电极线和待加工导电工件之间建立合适的电位差。电极线和工件之间的加工区浸入合适的介电流体中。电势差导致在电极线和工件之间出现火花，从而逐渐电蚀工件和电极线。电极线的纵向行程允许永久性地保持足够的线直径，以防止其在加工区中断裂。电极线和工件在横向上的相对位移使得可以根据需要切割工件或处理其表面。

通过电火花从电极线和工件上脱落的颗粒分散在介电流体中，并在此处被除去。

为了获得精确的加工，特别是为了进行小半径的角度切割，需要使用直径小的电极线(其在断裂时可承受高的机械载荷)在加工区内拉伸并限制振动幅度。

大多数用于电火花加工的现代机器都是为使用金属丝而设计的，通常直径为0.25毫米，断裂负载为400-1000N/mm2。

由于电火花加工是相对缓慢的过程，因此也需要使加工速度最大化，特别是粗加工速度。在本专利申请中，粗加工速度以mm²/min，即切割面积的增加率来评价，或以在给定的工件高度下mm/min，即电极线穿入工件的速度来评价。

到现在为止，假设该速度直接取决于在电极线和工件之间的加工区中释放的火花电蚀能量，因此取决于电极线可以传递到加工区的电能。然而，在加工区中的电蚀性放电以及由流过电极线的电流产生的焦耳效应倾向于加热电极线，同时降低其机械断裂强度。

因此，用于电火花加工的电极线的局限性之一是它们在加热和机械张力的共同作用下断裂。这迫使用户限制其火花电蚀机的加工能力，这也限制了加工速度。

已经提出使用包含金属芯和连续锌涂层的用于电火花加工的电极线，涂层的作用是限制金属芯的加热，由于锌在蒸发时消耗热能。这使得可以增加由放电加工机床传递的加工能力，因此可以提高相对于裸铜线的加工速度。但是，纯锌层消耗得很快，不能保护电极线的芯足以切穿厚工件的时间。

文件CH 633739A5描述了一种用于电火花加工的电极线及其制造方法，该电极线具有可以是铜或铜和锌的合金的芯，并具有不同于铜和锌的合金的涂层并覆有氧化锌膜。该文件提到铜锌合金涂层具有Kirkendall效应(铜和锌的不同扩散速率)所产生的多孔结构，该电极线具有带有1-2μm的孔的粗糙表面，氧化锌膜紧随表面粗糙度。该文件教导了电极线的这种粗糙表面结构更容易被用作用于加工的介电流体的水润湿，这增加了电极线的冷却功能并允许更大的电流通过。

文件EP 0 930 131 B1还描述了一种用于电火花加工的电极线及其制造方法，该线具有包含铜的第一金属的芯，形成于芯上的合金层，以及在该合金层上并由具有比第一金属低的汽化温度的第二金属组成的表面层。该文件教导了获得电极线的多孔表面层的优点，并且孔是开放的，因为这增加了电极线与用于加工的介电流体之间的接触面积，以更好地冷却电极线。该文件还教导了多孔层促进从加工中去除废物。这导致加工速度的提高。根据该文件中描述的方法，电极线的表面会龟裂。通过将直径为0.9mm的黄铜芯浸入熔融的锌浴中，然后将该涂覆的线拉成最终直径为0.1-0.4mm，而获得电极线。