專利名稱：銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種皮芯結(jié)構(gòu)絲材，更具體的，本發(fā)明涉及一種電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材。
背景技術(shù)：
電火花加工的原理是在一定介質(zhì)中，基于工具和工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，從而達到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量等預(yù)定的加工要求。電火花線切割加工(簡稱WEDM)是在電火花加工基礎(chǔ)上于20世紀50年代末最早在蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種新的工藝形式，電火花線切割加工的基本原理是利用不斷移動的細金屬導線作為工具電極，其與工件之間形成脈沖性放電腐蝕工件來實現(xiàn)加工。電火花 線切割加工具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、加工成本低等突出優(yōu)點。對于電火花線切割加工用金屬絲，理想的是其有加工速度快、抗拉強度高、韌性強、導電性好、價格低廉等特性。但是當對加工零件的精度、光潔度要求較高時，比如精密模具、精密儀器的零部件、表面質(zhì)量要求高的零件等，現(xiàn)有技術(shù)中的電火花線切割金屬絲的性能，難以同時兼顧速度和質(zhì)量要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過長期的實驗和實踐，提出了一種皮芯結(jié)構(gòu)線材，用作電火花線切割的電極線材料。本發(fā)明的電極線材料再增大慢走絲電火花線切割金屬絲的切割加工速度的同時，能夠保證精密模具、精密儀器的表面加工粗糙度低、并且所述的皮芯結(jié)構(gòu)線材成本相對低廉。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材，其特征在于皮芯結(jié)構(gòu)的外皮層為金屬鑰，內(nèi)芯層為金屬絲層，所述的金屬絲層的組分包括Zn、Al、Ni、Mn、Mo和Cu組成的金屬絲。優(yōu)選的，所述外皮層的質(zhì)量為內(nèi)芯層質(zhì)量的10-20%。優(yōu)選的，所述的合金的組分和比例分別為Zn 36% -38%, Al 12% -15%, Ni
3.0% -5. 0%, Mn :0. 30-0. 80%, Mo O. 30-0. 80%，余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。另外，本發(fā)明還公開了上述的銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟(I)在真空感應(yīng)熔煉爐中按照內(nèi)芯層的合金的成分以及組成加料，并使其熔化，得到熔融的金屬液；(2)將熔融的金屬液導入到連鑄設(shè)備內(nèi)，制備合金線坯；(3)將合金坯材經(jīng)冷卻拉伸和在線退火，制成直徑為2-3_的金屬絲；(4)利用O. 2-0. 4mm厚的Mo薄片包裹步驟(3)所述的金屬絲并壓實，經(jīng)過拉絲機多道次拉伸，得到直徑為O. 20-0. 25mm的絲材；(5)去應(yīng)力退火，得到皮芯結(jié)構(gòu)絲材。
其中，在所述的步驟⑴中，優(yōu)選的，熔化溫度為1050_1150°C，保溫時間為50-150分鐘；更優(yōu)選的，所述的熔化溫度為1050-1100°C，保溫時間為50-100分鐘。其中，在所述的步驟⑵中，優(yōu)選的，連鑄溫度為1000-1050°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 6-0. 9MPa，冷卻水進水溫度為5_30°C，連鑄速度為1200-1300mm/min，得到合金坯材；更優(yōu)選的，連鑄溫度為1000-1100°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 7-0. 8MPa。其中，在所述的步驟(3)中，所述的在線退火溫度為600_680°C，退火時間為10_50秒，以使合金材料線坯經(jīng)過拉伸后得到的線材發(fā)生再結(jié)晶，便于后續(xù)拉伸加工。其中，在所述的步驟⑷中，所述的Mo薄片的質(zhì)量為所述的金屬絲質(zhì)量的10-20%。其中，在所述的步驟(5)中，所述的去應(yīng)力退火溫度為200_250°C，相應(yīng)的退火時 間為10-30秒，以消除最終金屬絲成品的加工應(yīng)力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中已有的慢走絲電火花金屬絲相比，具有以下顯著優(yōu)點和有益效果(I)本申請所采用的皮芯結(jié)構(gòu)的絲才與傳統(tǒng)的電極線相比，提高了金屬絲在加工液中的耐蝕性，并且降低了加工后的表面粗糙度。(2)采用本申請的銅合金制造的金屬絲其結(jié)晶性能良好，具有穩(wěn)定的抗拉強度，提高了切削速度。
圖I為慢走絲電火花線切割用金屬絲的加工示意圖。
具體實施例方式下文將結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明所述的技術(shù)方案作進一步詳細的說明。實施例I按以下質(zhì)量配制總計為IOOKg的合金原料(可以為塊狀或粉末的高純原料)，其中，Zn 36. OKg ；A1 :12. OKg ；Ni :3. OKg ；Mn :0. 30Kg ；Mo :0. 30Kg ;和余量的 Cu ;將配制的合金原料放入感應(yīng)熔煉爐中使其熔化，熔化溫度為1050°C，保溫時間為100分鐘；將熔融的合金液體導入水平連鑄爐內(nèi)，采用連鑄方法制備合金線坯，連鑄工藝參數(shù)為連鑄溫度1000°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 7 O. 8MPa，冷卻水進水溫度5_30°C，進出水溫差為5 15°C，連鑄速度為1200mm/min ;將所制得的合金坯經(jīng)多道冷拉伸和在線退火，退火溫度600°C，退火時間50秒；制備得到的金屬絲的直徑為2. 5mm。所述的金屬絲的化學成分和組成為Zn 36. 0% ；A1 :12. O % ；Ni :3. 0% ；Mn :0. 30% ；Mo :0. 30% ;和余量的 Cu。實施例2按以下質(zhì)量配制總計為IOOKg的合金原料(可以為塊狀或粉末的高純原料)，其中，Zn 36. OKg ；A1 :12. OKg ；Ni :5. OKg ；Mn :0. 80Kg ；Mo :0. 80Kg ;和余量的 Cu ;將配制的合金原料放入感應(yīng)熔煉爐中使其熔化，熔化溫度為1050°C，保溫時間為100分鐘；將熔融的合金液體導入水平連鑄爐內(nèi)，采用連鑄方法制備合金線坯，連鑄工藝參數(shù)為連鑄溫度1000°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 7 O. 8MPa，冷卻水進水溫度5_30°C，進出水溫差為5 15°C，連鑄速度為1200mm/min ;將所制得的合金坯經(jīng)多道冷拉伸和在線退火，退火溫度650°C，退火時間25秒；制備得到的金屬絲的直徑為2. 5mm。所述的金屬絲的化學成分和組成為Zn 36. 0% ；A1 :12. O % ；Ni :5. 0% ；Mn :0. 80% ；Mo :0. 80% ;和余量的 Cu。實施例3按以下質(zhì)量配制總計為IOOKg的合金原料(可以為塊狀或粉末的高純原料)，其中，Zn 38. OKg ；A1 :15. OKg ；Ni :5. OKg ；Mn :0. 80Kg ；Mo :0. 80Kg ;和余量的 Cu ;將配制的合金原料放入感應(yīng)熔煉爐中使其熔化，熔化溫度為1150°C，保溫時間為100分鐘；將熔融的合金液體導入水平連鑄爐內(nèi)，采用連鑄方法制備合金線坯，連鑄工藝參數(shù)為連鑄溫度1100°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 7 O. 8MPa，冷卻水進水溫度5_30°C，進出水溫差為5 15°C，連鑄速度為1200mm/min ;將所制得的合金坯經(jīng)多道冷拉伸和在線退火，退火溫度680°C，退火時間25秒；制備得到的金屬絲的直徑為2. 5mm。所述的金屬絲的化學成分和組成為Zn 38. 0% ；A1 :15. O % ；Ni :5. 0% ；Mn :0. 80% ；Mo :0. 80% ;和余量的 Cu。實施例4
按以下質(zhì)量配制總計為IOOKg的合金原料(可以為塊狀或粉末的高純原料)，其中，Zn 38. OKg ；A1 :15. OKg ；Ni :3. OKg ；Mn :0. 30Kg ；Mo :0. 30Kg ;和余量的 Cu ;將配制的合金原料放入感應(yīng)熔煉爐中使其熔化，熔化溫度為1100°C，保溫時間為100分鐘；將熔融的合金液體導入水平連鑄爐內(nèi)，采用連鑄方法制備合金線坯，連鑄工藝參數(shù)為連鑄溫度1050°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 7 O. 8MPa，冷卻水進水溫度5_30°C，進出水溫差為5 15°C，連鑄速度為1300mm/min ;將所制得的合金坯經(jīng)多道冷拉伸和在線退火，退火溫度650°C，退火時間25秒；以及成品前的去應(yīng)力退火，退火溫度200°C，退火時間20秒；得制備得到的金屬絲的直徑為O. 25mm。所述的金屬絲的化學成分和組成為Zn :38. 0% ；Al 15. 0% ；Ni 3. 0% ；Mn :0. 30% ；Mo :0. 30% ;和余量的 Cu。實施例5按以下質(zhì)量配制總計為IOOKg的合金原料(可以為塊狀或粉末的高純原料)，其中，Zn 37. OKg ；A1 :13. 5Kg ；Ni :4. OKg ；Mn :0. 55Kg ；Mo :0. 55Kg ;和余量的 Cu ;將配制的合金原料放入感應(yīng)熔煉爐中使其熔化，熔化溫度為1050°C，保溫時間為100分鐘；將熔融的合金液體導入水平連鑄爐內(nèi)，采用連鑄方法制備合金線坯，連鑄工藝參數(shù)為連鑄溫度1000°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 7 O. 8MPa，冷卻水進水溫度5_30°C，進出水溫差為5 15°C，連鑄速度為1200mm/min ;將所制得的合金坯經(jīng)多道冷拉伸和在線退火，退火溫度650°C，退火時間25秒；；得制備得到的金屬絲的直徑為2. 5mm。所述的金屬絲的化學成分和組成為Zn 37. 0% ；A1 :13. 5% ；Ni :4. 0% ；Mn :0. 55% ；Mo :0. 55% ;和余量的 Cu。皮芯結(jié)構(gòu)絲材成品利用O. 2mm厚的Mo薄片分別依次包裹由實施例1_5得到的金屬絲并壓實，經(jīng)過拉絲機多道次拉伸，得到直徑為O. 25mm的絲材，所述的Mo薄片的質(zhì)量為所述的金屬絲質(zhì)量的12% ;最后在250°C的條件下進行去應(yīng)力退火30秒，得到編號依次為A1-A5的皮芯結(jié)構(gòu)絲材。在萬能電子拉伸儀上測試編號依次為A1-A5的皮芯結(jié)構(gòu)絲材的抗拉強度和延伸率，采用TX-300A智能電導線電阻率測量儀測試其導電率，以45號鋼作為工件測試所述的金屬絲的電火花線切割速度，采用觸針法測量加工后的表面粗糙度。所得結(jié)果列在表I中。實驗結(jié)果數(shù)據(jù)
表1A1-A5的皮芯結(jié)構(gòu)絲材的實驗數(shù)據(jù)
~—[抗拉強度丨延伸率I 導電率~ 表面粗糖度I最高電火花線切割速度
/MPa/%/ IACSμιηmm2/min
Al 1089L210.2150J6232
A2 1085Γ 50.213028227
A3 1092Γ 60.2170^27229
Α4 120L180.219025228
Α5 IO^Γ 90.2060^2423權(quán)利要求
1.一種銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材，其特征在于皮芯結(jié)構(gòu)的外皮層為金屬鑰，內(nèi)芯層為合金，該合金的組分包括Zn、Al、Ni、Mn、Mo和Cu組成的金屬絲。
2.權(quán)利要求I所述的銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材，其特征在于所述的金屬絲的組分和比例分別為Zn 36% -38%, Al 12% -15%, Ni 3. O % -5.0%, Mn O. 30-0. 80%, MoO. 30-0. 80%，余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。
3.權(quán)利要求I或2所述的皮芯結(jié)構(gòu)絲材，所述外皮層的質(zhì)量為內(nèi)芯層質(zhì)量的10-20%。
4.權(quán)利要求1-3任一項所述的銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟 (1)在真空感應(yīng)熔煉爐中按照內(nèi)芯層的合金的成分以及組成加料，并使其熔化，得到熔融的金屬液； (2)將熔融的金屬液導入到連鑄設(shè)備內(nèi)，制備合金線坯； (3)將合金坯材經(jīng)冷卻拉伸和在線退火，制成直徑為2-3_的金屬絲； (4)利用O.2-0. 4mm厚的Mo薄片包裹步驟(3)所述的金屬絲并壓實，經(jīng)過拉絲機多道次拉伸，得到直徑為O. 20-0. 25mm的絲材； (5)去應(yīng)力退火，得到皮芯結(jié)構(gòu)絲材。
5.權(quán)利要求4所述的制備方法，在所述的步驟(I)中，熔化溫度為1050-1150°C，保溫時間為50-200分鐘。
6.權(quán)利要求4所述的制備方法，在所述的步驟⑵中，連鑄溫度為1000-1050°C，連鑄時結(jié)晶器冷卻水壓為O. 6-0. 9MPa，冷卻水進水溫度為5_30°C，連鑄速度為1200-1300mm/mirio
7.權(quán)利要求4所述的制備方法，在所述的步驟(3)中，所述的在線退火溫度為600-680°C，退火時間為10-50秒。
8.權(quán)利要求4所述的制備方法，在所述的步驟(4)中，所述的Mo薄片的質(zhì)量為所述的金屬絲質(zhì)量的10-20%。
9.權(quán)利要求4所述的制備方法，在所述的步驟(5)中，所述的去應(yīng)力退火溫度為200-250°C，相應(yīng)的退火時間為10-30秒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種銅鋅合金電火花線切割用皮芯結(jié)構(gòu)絲材，其中皮芯結(jié)構(gòu)的外皮層為金屬鉬；內(nèi)芯層為合金，該合金的組分包括Zn、Al、Ni、Mn、Mo和Cu組成的金屬絲。本發(fā)明的皮芯結(jié)構(gòu)絲材，用作電火花線切割加工，可以提高電極線在加工液中的耐蝕性、切削速度和降低表面粗糙度。
文檔編號C21D9/54GK102806392SQ201110142490
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者鄭霞 申請人:昆山市瑞捷精密模具有限公司