專利名稱：用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲。更特別地，本發(fā)明屬于用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲，其中銅和鋅電鍍層順序地電鍍?cè)阡摻z簾線的外表面，并且然后適當(dāng)?shù)乩?，通過(guò)在銅和鋅電鍍層的交界面之間的機(jī)械擴(kuò)散形成黃銅層，從而，提高放電加工能力和耐用性并且同時(shí)降低焊條鋼絲的生產(chǎn)成本。
背景技術(shù)：
對(duì)于不同的金屬加工方法，切割加工可能經(jīng)常被分到機(jī)械和電氣加工。在機(jī)械加工中，使用帶鋸將金屬棒、金屬板或類似物沿直線簡(jiǎn)單地切割形成閉環(huán)或剪切機(jī)刀片，并且不可能切割具有復(fù)雜形狀的物質(zhì)，換句話說(shuō)，不能曲線地切割物質(zhì)。
另一方面，在電氣切割加工中，使用電源被施加到其上的、具有細(xì)長(zhǎng)直徑的金屬絲，將金屬切割成復(fù)雜的形狀。具體而言，當(dāng)金屬絲接近金屬的將被切割的部分時(shí)出現(xiàn)放電，從而產(chǎn)生放電熱量。然后，當(dāng)金屬絲在金屬將被切割的部分持續(xù)地移動(dòng)時(shí)，金屬被放電熱量熔化并且被切割。
參考圖1，將詳細(xì)地說(shuō)明用于通過(guò)放電熱量切割金屬的金屬絲放電加工過(guò)程的機(jī)構(gòu)和工序。
如圖1所示，從輸送卷軸(R)上解開(kāi)的焊條鋼絲12被定位穿過(guò)在加工開(kāi)始之前形成的起始孔(h)，以便將焊條鋼絲穿過(guò)目標(biāo)材料11開(kāi)始定位，并且焊條鋼絲12的一端被固定到纏繞卷軸(R’)上，從而準(zhǔn)備放電加工。
焊條鋼絲12的輸送和纏繞卷軸(R，R’)旋轉(zhuǎn)來(lái)開(kāi)始放電加工，并且將合適的張應(yīng)力施加到在兩個(gè)卷軸(R，R’)之間延伸的、并且相對(duì)于目標(biāo)材料11垂直地移動(dòng)的焊條鋼絲12上，以便焊條鋼絲12和目標(biāo)物體的切割面之間的距離是恒定的，來(lái)保持切割面放電加工的精度。負(fù)電壓(-)和正電壓(+)被分別施加到從輸送卷軸(R)向纏繞卷軸(R’)移動(dòng)的焊條鋼絲12上和金屬制造的目標(biāo)材料11上，并且在焊條鋼絲12和目標(biāo)材料11之間提供作為絕緣油而用于放電加工的溶液。因此，在焊條鋼絲12和目標(biāo)材料11之間出現(xiàn)電火花放電，并且目標(biāo)材料靠近焊條鋼絲的部分被由火花放電導(dǎo)致的瞬間放電的熱量熔化，從而完成切割。
用于放電加工的溶液作為引入放電的媒介，冷卻焊條鋼絲和目標(biāo)材料，并且將熔化的金屬?gòu)暮笚l鋼絲和目標(biāo)材料去除。
另外，在加工與火花放電的出現(xiàn)一起開(kāi)始之后，目標(biāo)材料在其上定位的工作臺(tái)相對(duì)于焊條鋼絲在各個(gè)方向被移動(dòng)，以便沿目標(biāo)材料移動(dòng)的軌跡將目標(biāo)材料切割成所需的形狀。
在如上所述的放電加工中，預(yù)先確定的張應(yīng)力被施加到從輸送卷軸向纏繞卷軸移動(dòng)的焊條鋼絲，并且焊條鋼絲的抗張強(qiáng)度被降低，因?yàn)楹笚l鋼絲通過(guò)放電熱量被加熱到大約300℃或更高的高溫，并且從而，焊條鋼絲在放電加工過(guò)程中可能經(jīng)常斷裂。
因此，焊條鋼絲必須具有極好的高溫強(qiáng)度來(lái)防止斷裂，具有盡可能小的直徑來(lái)提高加工精度，并具有合理的價(jià)格因?yàn)樗且淮涡缘?。但是，傳統(tǒng)的焊條鋼絲的缺點(diǎn)在于它與目標(biāo)材料的接觸面積大，并且在高速放電加工過(guò)程中經(jīng)常斷裂。
換句話說(shuō)有必要允許大電流流過(guò)鋼絲焊條來(lái)提高加工速度。此外，由于當(dāng)焊條的電阻較高時(shí)鋼絲焊條很容易被熱斷裂，所以鋼絲焊條必須具有極好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性來(lái)提高加工速度和加工精度。但是，具有高機(jī)械強(qiáng)度的一般金屬材料的導(dǎo)電性較低，反之，具有高導(dǎo)電性的金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度較低。
因此，處理被改進(jìn)了，在改進(jìn)了的處理當(dāng)中，具有高導(dǎo)電性的材料被電鍍?cè)诰哂懈邫C(jī)械強(qiáng)度的芯線的周圍，以便確保不同的物理特性并存。考慮到這一點(diǎn)，下面將給出對(duì)傳統(tǒng)的焊條鋼絲的說(shuō)明。
通常，用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲是由直徑為0.03-0.04mm的金屬絲制作的，例如銅絲、黃銅絲、或鍍鋅黃銅絲。特別地，直徑小于等于0.1mm的鎢絲或鉬絲是被使用的很好的金屬絲。
但是，銅絲的缺點(diǎn)是因?yàn)殂~絲的抗張強(qiáng)度在由放電加工過(guò)程中出現(xiàn)的熱導(dǎo)致的高溫下迅速下降，所以施加到焊條鋼絲的張力必須減小。因此，目標(biāo)材料的切割面精度很差，焊條鋼絲易于斷裂，并且放電加工的速度降低了。
在具有極好的可拉伸性和強(qiáng)度，包含65％Cu-35％Zn，并且直徑為0.07-0.3mm的黃銅絲的情況下，直徑為0.2-0.3mm的黃銅絲占焊條鋼絲總市場(chǎng)的80％或更高。在室溫下，黃銅絲具有的抗張強(qiáng)度大約是銅絲抗張強(qiáng)度的兩倍高，但是在放電加工過(guò)程中具有和銅絲相似的高溫性能。至于鍍鋅黃銅絲，放電穩(wěn)定性通過(guò)在鍍鋅黃銅絲表面的電鍍鋅層被改善，但是，因?yàn)楦邷貜?qiáng)度被電鍍鋅層降低了，所以當(dāng)加工速度增加時(shí)，鍍鋅黃銅絲易于斷裂。
此外，鎢絲和鉬絲雖然因?yàn)闃O好的高溫強(qiáng)度避免了上述問(wèn)題，但是它們的問(wèn)題在于昂貴并且兩者的可拉伸性都差，從而，生產(chǎn)成本增加。
因此，提出了在鋼絲簾線的周圍電鍍具有極好的導(dǎo)電性的銅或黃銅的方法來(lái)避免上述在高溫出現(xiàn)的問(wèn)題并保證經(jīng)濟(jì)效果。參考圖2a和2b，將說(shuō)明具有在用做芯線的鋼絲簾線的表面周圍形成電鍍層的結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的焊條鋼絲。
圖2a是用于放電加工的金屬絲的截面圖，其中黃銅22被電鍍?cè)谧鳛樾揪€的鋼絲簾線21上，如日本專利NO.昭53-80899所公開(kāi)的；圖2b是用于放電加工的金屬絲的截面圖，其中銅23被電鍍?cè)谧鳛樾揪€的鋼絲簾線21上，并且而后，鋅含量大約為40-50％的黃銅22被電鍍?cè)谒玫降匿摻z簾線上，如韓國(guó)專利擬定公開(kāi)號(hào)92-7689所公開(kāi)的。
如圖2a和2b所示的傳統(tǒng)的焊條鋼絲，圖2a中的焊條鋼絲的問(wèn)題在于熔化的銅顆粒熔合到目標(biāo)材料的切割面上，圖2b中的焊條鋼絲的缺點(diǎn)是因?yàn)辄S銅層的鋅含量為40-50％，它包含β-相合金，具有的結(jié)構(gòu)可加工性差，因此可拉伸性較低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的首要目的是提供一種用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲，其中，相對(duì)較低的沸點(diǎn)材料例如鋅被電鍍?cè)阱冦~鋼絲簾線的周圍，來(lái)避免由蒸發(fā)潛熱引起的焊條鋼絲的冷卻效應(yīng)，并避免出現(xiàn)由于鋼絲簾線表面的鋅氧化物引起的金屬絲斷裂，并且與普通的黃銅絲或用黃銅作芯線的鍍鋅黃銅絲相比，生產(chǎn)成本相對(duì)較低。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種焊條鋼絲，其中分別具有所需的導(dǎo)電性和放電穩(wěn)定性的兩種材料被如此分層電鍍?cè)谛揪€的外表面，以便在這兩種材料的交界面之間形成合金層，從而提高在這兩種電鍍層之間的粘結(jié)強(qiáng)度，并提高所有電鍍層的強(qiáng)度，導(dǎo)致放電加工均衡和穩(wěn)定，以及將金屬絲斷裂的可能性最小化。
上述目的可以通過(guò)提供銅和鋅電鍍層并且通過(guò)控制最后的拉制縮小率實(shí)現(xiàn)。
更特別地，上述目的能夠通過(guò)用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲實(shí)現(xiàn)，其包括作為芯線的鋼絲簾線和電鍍?cè)谛揪€表面周圍的電鍍層，其中銅電鍍層、黃銅層、和鋅電鍍層被順序地分層電鍍?cè)谛揪€表面的周圍。
同樣，上述目的可以通過(guò)生產(chǎn)用于放電加工的焊條鋼絲的方法實(shí)現(xiàn)，其包括作為芯線的鋼絲簾線，包括第一次酸洗和電鍍作為原料的棒材，以便從棒材的表面去除氧化皮并且改善可拉伸性；第一次拉制電鍍過(guò)的棒材；將經(jīng)第一次拉制的棒材進(jìn)行熱處理；第二次酸洗和電鍍熱處理過(guò)的棒材；第二次拉制經(jīng)第二次酸洗的棒材；第三次酸洗經(jīng)第二次拉制的棒材；使用硫酸銅溶液在第三次酸洗過(guò)的棒材表面周圍電鍍銅；將電鍍過(guò)銅的棒材退火；第四次酸洗經(jīng)過(guò)退火的棒材；在硫酸鋅電鍍槽中，在第四次酸洗過(guò)的棒材周圍電鍍鋅；第三次拉制電鍍過(guò)鋅的棒材；并且在具有惰性氣體環(huán)境的爐子中將張力施加至第三次拉制過(guò)的棒材來(lái)校正機(jī)械特性和平直性。


從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，將更清楚地認(rèn)識(shí)本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1闡明了金屬絲放電加工；圖2a和2b是傳統(tǒng)的焊條鋼絲的截面圖，其中圖2a是焊條鋼絲的截面圖，其中黃銅被電鍍?cè)谛揪€外表面周圍，以及圖2b是焊條鋼絲的截面圖，其中銅和黃銅被分層電鍍?cè)谛揪€外表面的周圍；圖3是根據(jù)本發(fā)明的焊條鋼絲的截面圖；以及圖4是闡明制造根據(jù)本發(fā)明的焊條鋼絲的流程圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲的特征在于在銅和鋅電鍍層被電鍍?cè)谟米鲂揪€的鋼絲簾線的外表面之后，被電鍍的芯線最后以適當(dāng)?shù)目s小率進(jìn)行拉制，通過(guò)在拉制過(guò)程中產(chǎn)生的熱和耐壓強(qiáng)度來(lái)促使在兩種電鍍層之間的交界面的擴(kuò)散，從而，形成黃銅層。
如上所述，本發(fā)明的焊條鋼絲具有銅、黃銅和鋅三層順序地層積在芯線表面的結(jié)構(gòu)，并且每一層具有各自的功能。具體而言，銅電鍍層在其內(nèi)有效地傳遞電流，鋅電鍍層提高放電穩(wěn)定性，以及黃銅層作為擴(kuò)散層，增加銅和鋅之間的粘結(jié)強(qiáng)度，來(lái)防止鋅電鍍層的剝落，從而防止降低放電穩(wěn)定性并且提高所有電鍍層的強(qiáng)度。
特別地，鋅電鍍層同時(shí)提高了放電加工速度并且降低了伺服電壓來(lái)抑制金屬絲斷裂。在這點(diǎn)上，鋅具有非常低的氣化能量，這顯著地影響金屬顆粒從目標(biāo)材料上剝落，并且從而，放電加工速度提高以及焊條鋼絲通過(guò)鋅的氣化潛熱被冷卻，從而抑制了焊條鋼絲的斷裂。
至于銅電鍍層，采用了電流特性，特別是電流的集膚效應(yīng)，即當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)電流在導(dǎo)體的外表面流過(guò)。因此，作為芯線的鋼絲簾線用來(lái)承受施加到焊條鋼絲的張應(yīng)力，而銅電鍍層作為電流在其內(nèi)流過(guò)的導(dǎo)體。因此，銅電鍍層的厚度必須適當(dāng)?shù)卮_定以便將集膚效應(yīng)最佳化。
此外，由于集膚效應(yīng)，覆蓋在銅電鍍層表面的黃銅層和鋅電鍍層的厚度必須在所需范圍之內(nèi)。當(dāng)它們太厚時(shí)，流過(guò)黃銅層和鋅電鍍層(具有比銅電鍍層高的電阻)的電流量增加，導(dǎo)致電流效率降低并且由于電阻熱出現(xiàn)金屬絲斷裂。當(dāng)僅僅考慮電流效率，黃銅層和鋅電鍍層的厚度被控制得過(guò)薄時(shí)，放電加工能力被降低。
因此，在銅和鋅被分別以20-50μm和20-45μm的厚度電鍍到芯線的表面之后，本發(fā)明的焊條鋼絲被進(jìn)行最后的拉制過(guò)程，以便銅電鍍層的截面積是焊條涂層總截面積的7-15％，并且黃銅層和鋅電鍍層的厚度分別是0.1-1μm和2-15μm。
對(duì)每一層覆蓋層的厚度有限制的原因如下。對(duì)于銅電鍍層而言，當(dāng)銅電鍍層的截面積小于焊條鋼絲的總截面積的7％時(shí)，流過(guò)作為芯線的鋼絲簾線的電流量增加，導(dǎo)致流過(guò)銅電鍍層的電流量減小，從而導(dǎo)致電流效率和放電加工能力降低，反之，當(dāng)銅導(dǎo)電層的截面積大于15％時(shí)，焊條鋼絲的生產(chǎn)力因?yàn)檫^(guò)多的電鍍層而下降，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加以及焊條鋼絲的抗張強(qiáng)度下降，從而，增加了金屬絲斷裂的可能性。
此外，對(duì)于黃銅層而言，當(dāng)其最小厚度小于0.1μm時(shí)，很難期待銅和鋅電鍍層之間的粘結(jié)強(qiáng)度以及所有覆蓋層的強(qiáng)度的改善。當(dāng)厚度大于1μm時(shí)，銅和鋅電鍍層變少，并且從而，電流效率和放電穩(wěn)定性降低。對(duì)于鋅電鍍層而言，當(dāng)其厚度小于2μm時(shí)，電流變得不穩(wěn)定，并且從而，對(duì)放電穩(wěn)定性的改善不顯著，出現(xiàn)了放電性能不充分，并且加工精確度降低。另一方面，當(dāng)厚度大于15μm時(shí)，放電加工能力因?yàn)殡娏餍氏陆刀档?，由于高溫?qiáng)度降低容易出現(xiàn)金屬絲斷裂，生產(chǎn)成本增加，并且可拉伸性降低。
參考闡明了本發(fā)明的焊條鋼絲截面圖的圖3，將給出本發(fā)明的焊條鋼絲的結(jié)構(gòu)和物理性能的說(shuō)明。
如圖3所示，本發(fā)明的焊條鋼絲3具有如下結(jié)構(gòu)銅電鍍層32、黃銅層33和具有極佳的導(dǎo)電性的鋅電鍍層34順序地層壓和電鍍?cè)谧鳛樾揪€的鋼絲簾線31的外表面上，使得在高溫下保持抗張強(qiáng)度。
這時(shí)，黃銅層32通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程而不是電鍍過(guò)程而形成。當(dāng)層包括55-80％重量份的銅和20-45％重量份的鋅時(shí)，該層被認(rèn)為是黃銅層。當(dāng)層包括偏離上述范圍的成分時(shí)，該層被認(rèn)為是銅電鍍層或鋅電鍍層。
參見(jiàn)圖4的流程圖，將詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的焊條鋼絲的生產(chǎn)，其中如上所述，在芯線的表面形成三層電鍍層。
根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)焊條鋼絲3的方法包括將棒材進(jìn)行第一次酸洗和涂鍍層，來(lái)從作為原料的棒材的表面去除氧化皮并且提高可拉伸性(401)；將電鍍過(guò)的棒材進(jìn)行第一次拉制(402)；熱處理(退火和鉛淬火)經(jīng)第一次拉制的棒材來(lái)控制經(jīng)第一次拉制過(guò)的棒材的機(jī)械性能(403)；對(duì)經(jīng)熱處理的棒材進(jìn)行第二次酸洗和涂鍍層，來(lái)從熱處理過(guò)的棒材的外表面去除氧化物并且提高可拉伸性(404)；將經(jīng)過(guò)第二次酸洗和涂鍍層的棒材進(jìn)行第二次拉制(405)；將經(jīng)過(guò)第二次拉制的棒材進(jìn)行第三次酸洗，來(lái)從經(jīng)第二次拉制的棒材外表面去除在第二次拉制過(guò)程中生成的剩余物，并且提高電鍍效率(406)；根據(jù)電鍍過(guò)程，在硫酸銅溶液中，在所得到的棒材的外表面電鍍銅(407)；將電鍍過(guò)銅的棒材進(jìn)行退火，來(lái)控制被第二次拉制變硬的棒材的機(jī)械特性(408)；將經(jīng)過(guò)退火的棒材進(jìn)行第四次酸洗，來(lái)去除經(jīng)退火的棒材的外表面的氧化物，并且提高電鍍效率(409)；在硫酸鋅電鍍槽中，在經(jīng)第四次酸洗的棒材的外表面電鍍鋅(410)；將電鍍鋅的棒材進(jìn)行第三次拉制，來(lái)形成黃銅層并且控制焊條鋼絲的直徑(411)；并且在具有惰性氣體環(huán)境的爐子中為第三次拉制后的棒材提供張力，來(lái)校正經(jīng)第三次拉制的棒材的機(jī)械性能和平直度(412)。
由于在該方法中采用的熱處理、酸洗程序和電鍍程序在金屬加工領(lǐng)域是經(jīng)常實(shí)施的，因此，它們的操作條件在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中被省略了。第三次拉制是通過(guò)擴(kuò)散形成黃銅層的步驟。既然這樣，對(duì)拉制縮小率的適當(dāng)?shù)目刂剖潜景l(fā)明的特征。
換句話說(shuō)，第三次拉制在拉制縮小率為90-98％下被實(shí)施。當(dāng)拉制縮小率小于90％時(shí)，很難形成黃銅層。當(dāng)拉制縮小率大于98％時(shí)，過(guò)大的黃銅層被形成，導(dǎo)致拉制負(fù)載突然增加。這導(dǎo)致拉制可加工性降低，從而增加了鋅電鍍層的消除。
在黃銅層由第三次拉制形成的情況下，在棒材的結(jié)構(gòu)中形成點(diǎn)陣缺陷，在拉制模具和材料之間生成摩擦熱，并且通過(guò)剪切變形、借助壓縮應(yīng)力出現(xiàn)了強(qiáng)制的塑性流動(dòng)，壓縮應(yīng)力是由于在拉制過(guò)程中引起的棒材變形而形成的，因此，通過(guò)在銅和鋅的電鍍層的交界面之間出現(xiàn)的擴(kuò)散形成黃銅層。
換句話說(shuō)，在第三次拉制過(guò)程中，借助熱和壓縮應(yīng)力下的塑性流動(dòng)而形成的界面間的擴(kuò)散在銅和鋅的擴(kuò)散層的形成當(dāng)中起著重要的作用，并且有必要控制方程式1中的形狀因數(shù)(Δ)來(lái)增加在第三次拉制過(guò)程中的壓縮應(yīng)力，該形狀因數(shù)還與拉制模具弧度以及模具與目標(biāo)棒材之間的接觸長(zhǎng)度相關(guān)，以及與足夠的拉制縮小率有關(guān)。
方程式1Δ=αγ×[1+(1-r)1/2]2]]>其中，r是縮小率，α是模具弧度。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的第三次拉制過(guò)程中，當(dāng)模具弧度被控制在8-11°之間時(shí)，形狀因數(shù)保持在1.6-2.8之間。通常，形狀因數(shù)在拉制過(guò)程中為2.5-3.0。當(dāng)模具弧度小且縮小率大時(shí)，出現(xiàn)流體靜應(yīng)力，導(dǎo)致大的壓縮應(yīng)力施加到所有的變形部分。
因此，在鋅電鍍層形成根據(jù)本發(fā)明的鋼絲簾線的最外層的情況下，構(gòu)成最外層的材料不局限于鋅，鎘以及錫和鋁中的任何一種可以用來(lái)取代鋅。鎘具有幾乎與鋅相同的放電加工能力以及與銅-鋅相圖相同的黃銅類型的合金相圖；錫和鋁當(dāng)與銅形成合金時(shí)具有青銅類型的相圖。在這種情況下，在兩種電鍍層的交界面之間形成銅-鎘合金層、銅-錫合金層、或銅-鋁合金層，而不是黃銅層。
通過(guò)下面的用于闡明而提出的、但并不是為了限制本發(fā)明而構(gòu)造的范例和對(duì)比范例，可以獲得對(duì)本發(fā)明更好的理解。
范例作為原料的5.5mm的硬鋼棒材被第二次拉制來(lái)生成多個(gè)具有1.2mm直徑的棒材，在每根棒材的外表面形成具有不同厚度的銅和鋅的電鍍層，并且將所得到的棒材進(jìn)行第三次拉制(縮小率為95.7％)和校正處理來(lái)形成多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的具有0.25mm直徑、用于放電加工的焊條鋼絲。在下面對(duì)焊條鋼絲的制造進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
在具有鹽酸濃度23％(在10-30％范圍內(nèi))的分批式槽中，使用鹽酸將作為原料的5.5mm的棒材進(jìn)行60秒鐘酸洗，來(lái)去除在其表面形成的鐵氧化皮，用磷酸鹽涂鍍層10分鐘，用生石灰中和5分鐘，并且使用具有金屬絲縮小率84％(在80-90％的范圍內(nèi))的金屬絲拉制機(jī)以如下方式進(jìn)行第二次拉制模具弧度為13°(在11-15°的范圍內(nèi))、形狀因數(shù)保持在2.5-3.0的范圍內(nèi)、拉制速度為300-700米/分鐘、并且棒材最后的直徑為1.2mm。
在第一次拉制過(guò)的棒材具有了加工性能以便該棒材被拉制成良好的金屬絲，并且棒材經(jīng)受在1000℃(在920-1100℃的范圍內(nèi))下的串聯(lián)退火處理以便控制機(jī)械性能之后，鉛淬火處理在520℃(在490-570℃范圍內(nèi))下被實(shí)施50秒鐘(在30-100秒的范圍內(nèi))。在鹽酸濃度為24％(在20-30％的范圍內(nèi))和溫度為34℃(在30-40℃的范圍內(nèi))的串聯(lián)酸洗裝置中，從熱處理過(guò)的棒材的表面去除氧化物并增加可拉伸性，在氧化皮被去除之后，使用硼砂對(duì)所得到的棒材進(jìn)行處理，并且而后，使用具有金屬絲縮小率70％(在67-75％的范圍內(nèi))的金屬絲拉制機(jī)以如下方式進(jìn)行第二次拉制模具弧度為13°(在11-15°范圍內(nèi))，形狀因數(shù)保持在2.5-3.0范圍內(nèi)，拉制速度為300-700米/分鐘，并且棒材最后的直徑為1.2mm。
采用硫酸的電解酸洗程序在電流強(qiáng)度為23A/dm2(在15-30A/dm2的范圍內(nèi))的條件下實(shí)施，以及而后使用水和超聲波實(shí)施水洗程序，以便從棒材的表面去除在第二次拉制過(guò)程中形成的剩余物，并增加電鍍效率。隨后，使用焦磷酸銅實(shí)施觸擊電鍍作為預(yù)處理程序，并且電流強(qiáng)度被控制在30-80A/dm2，以便當(dāng)實(shí)施硫酸銅電鍍時(shí)，鍍層厚度被設(shè)定為20-50μm。
在電鍍銅和清洗過(guò)程完成之后，在電流強(qiáng)度條件為25-60A/dm2下實(shí)施電鍍鋅，以便硫酸鋅電鍍層的厚度為20-45μm。銅和鋅在其上被順序地電鍍的棒材被第三次拉制來(lái)控制最后的直徑，同時(shí)形成黃銅層，以及經(jīng)第三次拉制過(guò)的棒材的機(jī)械性質(zhì)和平直度被校正，同時(shí)在具有惰性氣體環(huán)境的爐子中將張力施加到棒材。
對(duì)比范例范例的工序是重復(fù)的，但是根據(jù)對(duì)比范例的焊條鋼絲的電鍍層的厚度與根據(jù)本發(fā)明的焊條鋼絲的電鍍層的厚度范圍不同。
每種具有50mm厚度的目標(biāo)材料(SKD11)使用根據(jù)范例和對(duì)比范例的焊條鋼絲和傳統(tǒng)的黃銅絲被切割成每塊為30mm×40mm尺寸的矩形板。放電加工條件和結(jié)果在表1和2中描述。
表1

*Sb指數(shù)是通過(guò)在放電機(jī)中使用穩(wěn)定電路將放電周期分成16階段獲得的表2

*加工精確度根據(jù)切割板的尺寸誤差范圍被分成A(小于0.01mm)，B(0.01-0.04mm)，以及C(大于或等于0.04mm)。
*金屬絲斷裂頻率被分成A無(wú)金屬絲斷裂，B金屬絲在2.3mm/min斷裂，和C金屬絲在2.0mm/min斷裂，不考慮在目標(biāo)材料的加工速度范圍內(nèi)的加速度。
從上面的表2可以看出，在范例1和7中電鍍層的厚度接近本發(fā)明的下限和上限，由于加工精度或加工速度的增加而出現(xiàn)金屬絲斷裂。特別地，可以認(rèn)為在范例7中，即使加工精度極好，由于過(guò)大的電鍍層導(dǎo)致的焊條鋼絲的抗張強(qiáng)度的降低，金屬絲斷裂提高了。
此外，在對(duì)比范例中，焊條鋼絲的電鍍層的厚度范圍偏離了本發(fā)明的范圍，加工精度被降低并且金屬絲斷裂有隨著加工速度的增加而提高的傾向。
總之，如果鋅電鍍層變薄，同時(shí)銅電鍍效率不變，那么加工精度和目標(biāo)材料的表面粗糙程度被降低。但是，如果鋅電鍍層的厚度增加，那么加工速度增加并且切割性能被提高。此外，當(dāng)鋅電鍍層的厚度過(guò)厚，金屬絲可能由于抗張強(qiáng)度的降低而斷裂，并且因?yàn)楹穸鹊脑黾佣荒芨纳魄懈钚阅?，?dǎo)致焊條鋼絲的生產(chǎn)成本增加。
如上所述，本發(fā)明有利之處在于本發(fā)明的焊條鋼絲因?yàn)槭褂娩摻z簾線做芯線，所以具有高機(jī)械強(qiáng)度和彈性模數(shù)，并且從而，金屬絲在高溫下斷裂的頻率降低，加工精度提高，并且通過(guò)在銅和鋅電鍍層之間的黃銅層使所有的電鍍層穩(wěn)定，因此，提高了放電加工能力和穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲，包括作為芯線的鋼絲簾線和電鍍?cè)谛揪€表面周圍的電鍍層，其中，銅電鍍層、黃銅層和鋅電鍍層順序地層壓在芯線表面的周圍。
2.如權(quán)利要求1所述的焊條鋼絲，其中，銅電鍍層的截面積是焊條涂層總截面積的7-15％，并且黃銅層和鋅電鍍層的厚度分別是0.1-1μm和2-15μm。
3.制造用于金屬絲放電加工的包括鋼絲簾線作為芯線的焊條鋼絲的方法，包括將作為原料的棒材進(jìn)行第一次酸洗和涂電鍍層，來(lái)去除棒材表面的氧化皮并改善可拉伸性；第一次拉制電鍍過(guò)的棒材；熱處理第一次拉制過(guò)的棒材；將熱處理過(guò)的棒材第二次酸洗和涂電鍍層；第二次拉制經(jīng)過(guò)第二次酸洗的棒材；第三次酸洗經(jīng)過(guò)第二次拉制的棒材；使用硫酸銅溶液在第三次酸洗過(guò)的棒材周圍電鍍銅；將電鍍過(guò)銅的棒材退火；第四次酸洗退火后的棒材；在硫酸鋅電鍍槽中，在第四次酸洗后的棒材周圍電鍍鋅；第三次拉制電鍍過(guò)鋅的棒材；并且在具有惰性氣體環(huán)境的爐子中將張力施加至第三次拉制過(guò)的棒材來(lái)校正機(jī)械特性和平直度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，第三次拉制以縮小率90-98％來(lái)實(shí)施。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于金屬絲放電加工的焊條鋼絲，其中銅和鋅電鍍層被電鍍?cè)阡摻z簾線的周圍并且在這兩種電鍍層之間拉制形成黃銅層，以及制造它的方法。銅電鍍層、黃銅層和鋅電鍍層被以如下方式涂覆在鋼絲簾線的周圍銅電鍍層的截面積是焊條涂層總截面積的7－15％，并且黃銅層和鋅電鍍層的厚度分別是0.1－1μm和2－15μm。該方法包括將棒材第一次酸洗和涂電鍍層；第一次拉制電鍍過(guò)的棒材；熱處理第一次拉制過(guò)的棒材；將熱處理過(guò)的棒材第二次酸洗和涂電鍍層；第二次拉制經(jīng)過(guò)第二次酸洗的棒材；第三次酸洗經(jīng)過(guò)第二次拉制的棒材；在第三次酸洗過(guò)的棒材周圍電鍍銅；將電鍍過(guò)銅的棒材退火；第四次酸洗退火后的棒材；在第四次酸洗后的棒材周圍電鍍鋅；第三次拉制電鍍過(guò)鋅的棒材；并且校正第三次拉制后的棒材。焊條鋼絲的優(yōu)點(diǎn)在于高溫下金屬絲斷裂的頻率被降低了，加工精度被提高了，并且所有的電鍍層通過(guò)黃銅層變穩(wěn)定了，因此，改善了放電加工能力和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B23H1/04GK1762629SQ200410086920
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者樸平烈 申請(qǐng)人:弘德鋼絲繩株式會(huì)社