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CN103769703B - 用于电火花加工的焊丝及其制造方法 - Google Patents

用于电火花加工的焊丝及其制造方法 Download PDF

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CN103769703B CN201310504945.2A CN201310504945A CN103769703B CN 103769703 B CN103769703 B CN 103769703B CN 201310504945 A CN201310504945 A CN 201310504945A CN 103769703 B CN103769703 B CN 103769703B
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Abstract

本发明公开了一种用于电火花加工的焊丝和所述焊丝的制造方法。所述焊丝包括芯线，所述芯线含有包括铜的第一金属，且所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相；由于所述芯线和第二金属之间的相互扩散而形成在所述芯线和镀在所述芯线外表面的第二金属之间的边界区域的第一合金层，所述第一合金层具有β′相；以及由于所述第一金属扩散到所述第二金属而形成的第二合金层，所述第二合金层具有γ相和/或ε相。芯线材料沿着出现在所述第二合金层上的裂纹喷出到用于电火花加工的、包括所述芯线、所述第一合金层和所述第二合金层的所述焊丝的表面上，以便在所述焊丝的表面上形成许多颗粒。

Description

用于电火花加工的焊丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于电火花加工（electro-discharge machining）的焊丝和制造该焊丝的方法。更特别的是，本发明涉及一种在焊丝经受电火花加工时能够减少加工颗粒的产生并且提高加工速度和工件表面粗糙度的用于电火花加工的焊丝和用于制造该焊丝的方法。
背景技术
在一般情况下，如图1所示，根据电火花加工方案使用焊丝（electrode wire）2，将所述焊丝2从通过工件1预先穿孔的起始孔7插入工件1中。当所述焊丝2在所述起始孔7的穿孔方向连续不断地插入所述工件1时，在所述焊丝2和所述起始孔7的内壁表面之间施加高频电压，从而在所述焊丝2和所述起始孔7的内壁表面之间产生电弧（arc），以便熔化所述工件1。然后，通过在所述焊丝2和所述工件1之间使用加工液和瞬时气化力（instantaneousvaporization power）去除熔化物，以便能够加工所述工件1成想要的形状。
根据电火花加工原理，电火花加工包括电源、导线传输装置、工件传输装置和加工液循环装置。
通常，如图1箭头显示，所述工件传输装置垂直地移向所述焊丝2。在连续不断地从供应卷盘（supply reel）3卷出的所述焊丝2悬挂于在所述工件1两端部分装备的导辊5和5'上之后，所述焊丝2缠绕在弯曲卷盘4的周围。
在这种情况下，通过所述电源6在所述工件1和所述焊丝2之间施加高频电压进行切削加工工序，并提供作为加工液的去离子水到加工区域以排放在切削加工工序中散发的热。电火花加工效率，特别是加工速度，很大程度上依赖于加工参数，如所述加工液的进料速度（feeding speed）、加工电流密度、以及形状和加工电压的频率，并且通过调节加工参数可以提高电火花加工的效率。
因为纯铜具有高导电性，并且由于其具有高延展率，能为细线工序提供方便，在传统技术中使用纯铜。然而，由于纯铜丝在电火花加工中表现出低的拉伸强度，纯铜可能容易断线。另外，由于不能施加高拉伸强度于铜丝，由此不能控制所述焊丝2的振动，从而导致较差的加工精度。
另外，所述铜丝表现出相对较慢的加工速度。因此，高强度丝，如钼丝或钨丝已经用于高加工精度的特殊应用。另外，黄铜焊丝，例如含有重量比为65％：35％的铜和锌的黄铜丝，已经被研发用于电火花加工一般目的的焊丝。
当与纯铜丝相比时，所述黄铜焊丝的拉伸强度比所述铜丝的拉伸强度至少大两倍，而且由于作为黄铜焊丝的合金成份的锌的存在，提高了放电稳定性（dischargestability）和瞬时气化力。因此，当与所述纯铜丝相比时，所述黄铜焊丝提高了加工速度和加工精度。
另外，随着电火花加工方案得到广泛应用，进一步要求改善拉伸强度和加工速度。因此，通过添加少量的铝、硅和类似物到所述黄铜焊丝中，已经开发出高级的黄铜焊丝，以便可以提高所述黄铜焊丝的拉伸强度和加工速度。
同时，随着黄铜合金中锌含量的增加，可以提高加工速度。然而，如果在所述黄铜合金中锌的含量超过40重量％，则会形成脆性的β相，从而在形成细线时的拉伸工序可能存在困难。
为了解决上述问题，本发明的发明人已经在韩国专利登记号10-518727中建议焊丝的结构，其中所述焊丝包括芯线（core wire）、合金层、合金镀层和形成在所述合金镀层上的镀层。所述芯线含有包括铜的第一金属。所述合金层为通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应，从所述芯线的外部朝向所述芯线的中心，所述第二金属组份扩散到所述第一金属而形成于所述芯线的边界区域。所述合金镀层为通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应，所述第一金属组份扩散到所述第二金属而形成于所述芯线上。所述镀层含有气化温度比构成所述芯线的所述第一金属低的所述第二金属。在这种情况下，所述合金镀层为通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应而形成于所述芯线上，以便所述合金镀层在层间表现出最高的硬度和最低的延伸率。另外，所述合金镀层和所述镀层含有与所述焊丝纵向的方向（longitudinal direction）垂直的裂纹。
另外，本发明的发明人已经建议焊丝的结构包括芯线、合金层以及合金镀层。所述芯线含有包括铜的第一金属。所述合金层为从所述芯线的外部朝向所述芯线的中心，通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应，所述第二金属组份扩散到所述第一金属而形成于所述芯线的边界区域。所述合金镀层为通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应，所述第一金属组份扩散到所述第二金属而形成于所述芯线上。在这种情况下，所述合金镀层为通过所述第一金属和气化温度比所述第一金属的气化温度低的所述第二金属之间的相互扩散反应而形成于所述芯线上以表现出比所述芯线的硬度高的硬度和比所述芯线的延伸率低的延伸率。所述合金镀层含有与所述焊丝长度方向垂直的裂纹。所述第一金属包括铜、黄铜或铜合金，以及所述第二金属包括锌、铝、锡或它们的合金。
进一步地，本发明的发明人在韩国专利登记号10-518731中建议制造用于电火花加工的焊丝的方法，其中，该方法包括预备作为芯线的中间线材（wire rode），所述中间线材含有包括铜的第一金属并具有第一直径，将含有所述第一金属的所述芯线经过镀槽，通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应在所述芯线的外部上形成合金层，所述镀槽中含有熔化的气化温度比所述第一金属的气化温度低的第二金属，所述合金层表现出比所述第一金属和第二金属的硬度高的硬度和比所述第一金属和第二金属的延伸率低的延伸率，并且在所述合金层上形成含有所述第二金属的镀层，通过拉伸具有所述合金和镀层的所述中间线材，由于所述合金层更高的硬度和更低的延伸率，允许裂纹出现在所述合金层和所述镀层上，以便所述中间线材具有第二直径，并且通过对具有裂纹的细线进行热处理工序稳定细线的机械特性。
为了在所述芯线上形成所述合金和镀层，将所述芯线在约400℃至约500℃的温度下以1秒至10秒经过所述镀槽。所述第一金属包括铜、黄铜或铜合金，以及所述第二金属包括锌、铝、锡或它们的合金。
另外，本发明的发明人在韩国专利登记号10-518733中建议制造用于电火花加工的焊丝的方法，其中，该方法包括预备作为芯线的中间线材，所述中间线材含有包括铜的第一金属并具有第一直径，通过将含有所述第一金属的所述芯线经过镀槽，通过所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应在所述芯线的外部上形成合金镀层，所述镀槽中含有熔化的、气化温度比所述第一金属的气化温度低的第二金属，所述合金镀层表现出比所述第一和第二金属的硬度高的硬度和比所述第一和第二金属的延伸率低的延伸率，通过拉伸具有所述合金镀层的所述中间线材，由于所述合金层更高的硬度和更低的延伸率，允许裂纹出现在所述合金镀层上，以便所述中间线材具有第二直径，并且通过对具有裂纹的细线进行热处理工序稳定细线的机械特性。
根据相关技术，由于熔化的锌和施加的热量，通过与含有铜的芯线金属进行相互扩散反应形成焊丝，所述焊丝具有含有铜锌颗粒片段的合金层，以便能够提高加工速度。然而，当对表现为510N的黄铜芯线进行延伸工序时，加强了所述黄铜芯线，由此所述黄铜芯线可能容易片段化，从而在电火花加工中产生大量加工颗粒。
[引用的参考文献]
专利1：韩国专利登记号10-518727；
专利2：韩国专利登记号10-518731；
专利3：韩国专利登记号10-518733。
发明内容
因此，本发明已经关注到发生在现有技术中的上述问题，本发明的目的是通过调节浸渍镀（dip-plating）工序中的热处理温度，具体地，通过增加热处理温度制造具有更高延伸率和更低拉伸强度的芯线。
本发明的另一个目的是提供一种用于电火花加工的焊丝（electrode wire），由于拉伸工序中产生的压力，沿着所述合金层的裂纹，通过类似火山熔岩将制得的具有低拉伸强度的芯线（即，较软的黄铜芯线）挤压到锌铜合金的表面，从而包围或覆盖锌铜合金颗粒片段，能在保持加工速度的同时能够显著地减少加工颗粒。
本发明还有另一个目的是通过在在进行延伸和拉伸工序时，沿着裂纹把较软的芯线材料挤压到焊丝的表面来制得具有长度的颗粒片段，所述片段的长度至少比它的宽度大两倍，其中，在垂直于所述芯线材料的纵向的方向，通过在延伸和拉伸工序之前在上、下、左和右至少一个方向强制地弯曲或扭曲镀锌的所述较软的黄铜芯线预先制造所述裂纹于构成用于电火花加工的焊丝的芯线材料上。
本发明还有另一个目的是提供用于电火花加工的焊丝，当进行所述电火花加工时，通过在垂直于芯线材料纵向的所述焊丝的表面上形成长度比它的宽度至少大2倍的粒状片段，以快速地保持加工速度的同时能够增加工件的表面粗糙度并防止焊丝的加工颗粒。
本发明还有另一个目的是提供能够提高电火花加工精度的环境友好的焊丝。
为了实现这些目的，根据本发明的一方面，提供用于电火花加工的焊丝，所述焊丝包括芯线、第一合金层和第二合金层，所述芯线含有包括铜的第一金属，所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相，由于所述芯线和所述第二金属之间的相互扩散，第一合金层形成于所述芯线和镀在所述芯线外表面的第二金属之间的边界区域，所述第一合金层具有β′相，以及由于所述第一金属扩散到所述第二金属，所述第二合金层形成于所述第一金属层外部，所述第二合金层具有γ相和/或ε相。沿着出现在所述第二合金层上的裂纹，喷出芯线材料到用于电火花加工的所述焊丝的表面上，所述焊丝至少包括所述芯线、所述第一合金层和所述第二合金层，以便在所述焊丝的表面上形成多个颗粒。至少包括所述芯线材料和第二合金材料的所述颗粒分布在用于电火花加工的所述焊丝的表面。
另外，所述芯线材料与第一合金材料一起喷出，以便使包括所述芯线材料、所述第一合金材料和所述第二合金材料的所述颗粒分布到用于电火花加工的所述焊丝的表面。
另外，所述第一金属包括选自由铜、黄铜和铜合金组成的组中的一种，以及所述第二金属包括选自由锌、铝、锡和它们的合金组成的组中的一种。
另外，所述芯线材料包围至少含有所述第二合金材料的颗粒。
另外，含有所述芯线材料的颗粒沿基本上垂直于用于电火花加工的所述焊丝的纵向的方向排列，并且具有的长度比所述颗粒的宽度大2-10倍。
根据本发明的一个方面，提供制造用于电火花加工的焊丝的方法，该方法包括预备含有第一金属并具有第一直径并具有α、α+β′和β′相中的一种相的中间线材作为芯线；用第二金属镀覆所述芯线；进行热处理工序，以制得表现出约500N/mm2以下的拉伸强度以及约5以上的延伸率的镀过的芯线，以通过所述芯线和所述第二金属之间的相互扩散，在所述芯线和所述第二金属之间的至少边界区域里形成第一合金层，所述第一合金层具有β′相，以及以通过所述第一金属扩散到所述第二金属，在所述第一合金层的外部以形成第二合金层，所述第二合金层具有γ相和/或ε相；以及当进行细线工序制作用于电火花加工的包括所述第一合金层、所述第二合金层和所述芯线及具有第二直径的所述焊丝时，通过出现在所述第二合金层上的裂纹喷出所述芯线材料，在用于电火花加工的所述焊丝的表面上形成至少含有芯线材料和第二合金材料的颗粒。
另外，在用于电火花加工的所述焊丝的表面上形成颗粒中，所述芯线与第一合金材料一起喷出，以便形成含有所述芯线材料、所述第一合金材料和所述第二合金材料的颗粒。
另外，通过电镀方案、浸渍镀方案和化学镀方案中的一种，所述芯线镀覆有所述第二金属。
另外，所述芯线通过所述浸渍镀方案镀覆有所述第二金属，并且通过使所述芯线在入口温度为约550℃至约700℃和出口温度为约420℃至约500℃的镀槽中浸渍大约1秒至10秒内来进行所述热处理工序。
另外，在颗粒的形成中，在拉伸用于电火花加工的焊丝至具有第二直径之前，在上、下、左和右至少一个方向用力地扭曲用于电火花加工的所述焊丝。
进一步地，所述焊丝包括所述芯线和合金层，所述芯线含有第一金属，且所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相；所述合金层通过芯线和镀在所述芯线外表面的第二金属之间的相互扩散形成，所述合金层具有选自β′、γ和ε相中的一种相。
在用于电火花加工的、包括至少所述芯线和所述合金层的所述焊丝的表面上提供有裂纹，芯线材料通过形成在所述合金层中的裂纹喷出以形成多个颗粒，并且包括至少所述芯线材料和合金材料的所述颗粒分布在用于电火花加工的所述焊丝的表面。
由于第一和第二金属之间的相互扩散形成的合金层包括第一合金层和第二合金层，所述第一合金层在所述第一金属（芯线）和所述第二金属之间的至少边界区域，所述第一合金层具有β′相；所述第二合金层在所述第一合金层的外部，所述第二合金层具有γ相和/或ε相。
另外，所述第一金属可以含有纯铜，或含有63重量%至67重量%的铜和33重量%至37重量%的锌的黄铜。所述第二金属含有选自由锌、铝、锡和它们的合金组成的组中的一种。
特别地，根据本发明，如果采用浸渍镀工艺，含有所述第一金属并具有所述第一直径的所述芯线镀覆有预定厚度的所述第二金属，为了允许所述镀后的芯线表现出约500N/mm2以下的拉伸强度以及约5%以上的延伸率，可以在具有相同尺寸的镀槽的温度增加的状态下再次进行所述浸镀工艺，或者可以延长在镀槽中浸渍和经过所述芯线的时间。因此，可以控制经过所述镀槽的所述中间线材的缠绕速度。
例如，如果快速增加所述中间线材的缠绕速度，必须增加所述镀槽的长度或者温度。
与所述缠绕速度、所述镀槽的长度、所述温度相关的条件在镀锌的所述芯线上（即，具有第一直径的所述中间线材）形成约1μm至约3μm的所述第一合金层和约3μm至约10μm的所述第二合金层，以便所述中间线材能够表现出约500N/mm2以下的拉伸强度以及约5%以上的延伸率。
在这种情况下，由于所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应，从所述芯线的外部到所述芯线的中心通过扩散第二金属组份到第一金属形成所述第一合金层于所述中间线材的边界区域。由于所述第一金属和第二金属之间的相互扩散反应，通过扩散所述第一金属组份到所述第二金属，形成气化温度比所述芯线的所述第一金属的气化温度低并且比所述第二金属的气化温度高的所述第二合金层于所述第一合金层的边界区域。
根据制造所述芯线的方法，为了稳定所述芯线的机械特性，对制备为具有第二直径的细线的用于电火花加工的所述焊丝，额外进行热处理工序。
如上所述，根据本发明用于电火花加工的所述焊丝，构成芯线的材料沿着形成于所述焊丝的合金层里的裂纹类似火山岩喷出到所述焊丝的表面上，以便在所述焊丝的表面形成多个颗粒。另外，形成在用于电火花加工的所述焊丝的表面上的所述芯线材料的所述颗粒至少包围了第二合金层的颗粒，从而防止破碎的颗粒从表面脱落，以便在进行电火花加工时能够减少加工颗粒。另外，也能够提高电火花加工的效率，以便提高加工速度。
如果在电火花加工中防止加工颗粒的产生，当进行所述电火花加工时，由于加工颗粒能够防止再次进行放电，并且能够防止加工颗粒填充所述芯线经过的钻石导模孔（diamond guide dice hole）。
特别地，根据本发明，所述颗粒在基本上垂直于所述焊丝纵以长度大于它的宽度大约2倍至10倍排列，能够最大化所述工件的表面粗糙度和所述工件的加工速度。
提高了所述工件的加工速度。这是由于所述较软的芯线沿着裂纹喷出到所述焊丝的表面上并暴露，以便形成所述颗粒以包围所述第二合金层，从而减少来自焊丝的加工颗粒，并允许气化温度比所述第一金属气化温度低的所述第二合金层放电中增加热能的爆炸力。
同时，因为用于电火花加工的所述焊丝没有突起，具有均匀的圆周表面，不会在所述电火花加工的精度上产生坏的影响。另外，由于所述颗粒周围形成的裂纹，在进行所述电火花加工时能够提高冷却效率，并且由于较低的气化温度能够容易地去除在所述电火花加工中产生的片段，从而获得优越的脱垢效果，并提高所述焊丝的表面粗糙度。
特别地，如本发明的实施方式2和4所描述，在进行拉伸工序前施加应力到中间线材，以便使长度大于它的宽度的2倍至10倍的颗粒基本上在垂直于所述焊丝纵向的方向排列。因此，所述加工速度和所述表面粗糙度两者都能提高。
通过在实施方式2和4中的制造方法形成所述颗粒，以便可以以最大15，000mm/min的速度从工件的上部提供焊丝到工件的下部。另外，例如，可以以约3mm/min至约4mm/min的加工速度加工厚度约40mm的所述工件。
上述效果的原因是在垂直方向排列的多个颗粒形状经受电火花加工时，好像多个叶片（blades）在使工件的表面光滑时下移。
附图说明
从以下结合附图的详细描述将更清晰地理解本发明的上述和其它目的、特点和其他优势，其中：
图1是显示根据相关技术电火花加工的工艺构造（technical configuration）和原理示意图；
图2是显示根据本发明制造用于电火花加工的焊丝的方法的视图；
图3是显示根据本发明的第一种实施方式的用于电火花加工的焊丝产品的照片；
图4是显示根据本发明的第二种实施方式的用于电火花加工的焊丝产品的照片；
图5是显示根据本发明的第三种实施方式的用于电火花加工的焊丝产品的照片；
图6是显示根据本发明的第四种实施方式的用于电火花加工的焊丝产品的照片；
图7是显示根据本发明的第二种实施方式，贯穿拉伸工序的整个步骤中当施加应力到中间线材时出现的裂纹的照片；
图8是显示根据本发明的第四种实施方式，贯穿拉伸工序的整个步骤中，当施加应力到中间线材时出现的裂纹的照片；
图9是显示根据本发明的第一和第三实施方式的产品的剖示图；以及
图10是显示根据本发明的第二和第四实施方式的产品的剖示图。
具体实施方式
以下，参考图2-10详细描述根据本发明的用于电火花加工的焊丝的结构，根据本发明用于制造所述焊丝的方法中的技术构造（technical configuration），以及本发明的效果。
参见图2，芯线12含有黄铜，所述黄铜含有大约65重量％的铜和大约35重量％的锌，所述芯线12具有α、α+β′和β′相中的一种相，所述芯线12直径范围为约0.9nm至约1.2nm。
将所述芯线12浸入含有气化温度比黄铜气化温度低的熔化的锌的镀槽10中，持续预定的时间并且经过所述镀槽10，以便将熔化的锌镀到所述芯线12的外部。
特别地，将镀槽10的入口温度调节至约550℃至约700℃范围内，以及将镀槽10的出口温度调节至约420℃至约500℃范围内。另外，在约1秒至约10秒的时间内将所述芯线12浸入镀槽10并经过所述镀槽10，从而调节所述芯线12的拉伸强度至500N/mm2以下，以及调整延伸率至约5以上。
在这种情况下，当与仅含黄铜的芯线相比，由于熔化在所述镀槽10中的锌和黄铜之间的扩散反应，所述芯线12界面表面上提供了表现出更高的硬度和更低的延伸率的合金层。
当镀有所述合金层的所述芯线12在上述条件下经过所述镀槽10时，通过拉伸装置14拉伸至所述芯线12获得适当的直径，例如，约0.07mm至约0.35mm的直径。
当采用电镀方案或化学镀方案镀而不是将所述芯线12经过所述镀槽10的方案，镀有约3μm至约10μm厚度的锌的含有黄铜的所述芯线12可能在约10v至约60v的电压下、以约100m/min至约600m/min的速度经受热处理工序，以便镀有锌的含有黄铜的所述芯线12能够表现出约500N/mm2以下的拉伸强度以及约5以上的延伸率。
所述芯线12的铜组份扩散到锌镀层，以在介于所述芯线12和所述锌镀层之间的第一合金层的外部形成第二合金层，所述第一合金层具有β′相，所述第二合金层具有γ相和/或ε相。既然所述第二合金层表现出最高的硬度和最低的拉伸强度，由于所述第二合金层和其他层之间的硬度和延伸率不同，当拉伸所述第二合金层时，在所述第二合金层上会出现大量的裂纹。因此，较软的黄铜构成的所述芯线12会类似火山熔岩喷出到所述第二合金层的表面并且在所述第二合金层的表面分散。
通过热处理工序，能够进一步稳定细线（fine wire）的机械性能。
图3和5是用于电火花加工的拉伸后的焊丝表面的照片，以及图9是图3和5用于电火花加工的焊丝的剖示图。
参见图9，黄铜的芯线材料和合金材料显著地分布在用于电火花加工的所述芯线的表面上。所述芯线材料和所述合金材料沿着裂纹像火山熔岩一样向上喷出，以便将所述芯线材料和合金材料连同所述合金层颗粒分散到所述芯线的表面上，或所述芯线材料包围所述合金材料。
在滚轴（roller）16'和拉伸装置14之间额外地提供了扭曲装置33，来制造至少在上、下、左和右至少一个方向弯曲的中间线材，或者制造在拉伸所述芯线12时扭曲的中间线材，以精细地形成具有所述第一合金层和第二合金层的所述芯线12，从而在所述中间线材上引起更多的裂纹，以便较软的黄铜通过所述裂纹喷出到所述镀锌层的表面以在所述中间线材的周向形成颗粒。
如果在细线工序进行之前施加应力到构成所述芯线12的中间线材上，具有较长长度的颗粒可能在所述中间线材的表面上沿所述中间线材的周向排列。每个颗粒的长度比所述颗粒的宽度大约大2-10倍。
图4和6是用于电火花加工的所述焊丝的表面，经过精细地拉伸之后施加应力（例如弯曲）到用于所述焊丝的所述中间线材上，在细线工序之前形成所述焊丝。图10是图4和6用于电火花加工的所述焊丝的示意性剖视图。
参见图10，黄铜的芯线材料显著地分布到用于电火花加工的所述焊丝的表面上，以及黄铜颗粒在形成预定模式的同时沿周向排列在所述焊丝的表面。
含有所述芯线材料的颗粒广泛地分布在所述焊丝的表面上。这是因为适当地调节构成所述芯线12的材料的热处理工序的条件，通过所述电镀工序/热处理工序，以便所述拉伸强度为约500N/mm2以下，以及所述延伸率为约5％以上，并且在所述细线工序（延伸工序）之前，通过所述扭曲装置33产生的扭曲在预定方向弯曲或施加应力于所述中间线材。
根据本发明的用于电火花加工的所述焊丝包括含有黄铜的所述芯线12，通过锌和所述芯线的材料互相彼此扩散，在所述芯线12的边界区域形成所述第一合金层22，以及通过扩散构成所述芯线的材料到所述锌层，在所述第一合金层22的外部的形成所述第二合金层23。
构成所述芯线12的材料可以包括含有铜的金属，例如，黄铜。组成所述芯线12的材料满足焊丝需要的导电性和机械强度的条件。与构成所述芯线12的材料熔点和气化温度相比，所述第二合金层23含有表现出较低的熔点和较低的气化温度的材料，例如锌，在进行电火花加工时以保护所述芯线12以及提高加工速度。
另外，因为所述第二合金层23具有更大量的裂纹和颗粒，所述第二合金层23可以得到优于常规焊丝的冷却速度。与所述第二合金层23的材料性能相比，用于电镀工序中的材料性能必须令人期望地表现出较低的熔点和较低的气化温度。所述材料必须是浸渍镀在含有铜或黄铜的所述芯线12的金属上的金属，并且所述金属通过在浸渍镀工序中与铜扩散反应，形成表现更高硬度的合金层。所述金属包括锌、铝和锡。
因此，当精细地拉伸锌合金中间线材以形成用于电火花加工的焊丝时，由于所述芯线12和所述合金层之间的延伸率不同，所述合金层可能很容易皲裂。
如图3和6所示，因为构成所述芯线12的较软的材料柔软地包围在裂纹之间的表现出更高强度的所述合金层，降低了在电火花加工工序中从所述芯线和构成所述焊丝的所述合金层产生加工颗粒的概率，另外，通过所述颗粒的边界区域之间的裂纹可能吸收和去除例如工件的片段的副产物。因此，当与常规用于电火花加工焊丝相比时，能够更好地增强脱垢效果。
实施方式1
把直径约为0.9mm的芯线（含有所述第一金属）制备成中间线材，所述芯线为构成比为约65重量％的铜和约35重量％的锌的黄铜线（即，含有所述第一金属的芯线），所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相。
通过使用作为所述第二金属的锌对所述芯线进行锌浸渍镀工序。
将所述锌浸渍镀工序使用的所述芯线经过碱性脱脂槽以便清洗所述芯线。然后，在所述芯线经受酸洗工序后，再次清洗所述芯线并经过氯化铵溶剂槽。
当将已经经受溶剂处理的含有所述第一金属的芯线浸入所述第二金属的锌浸渍镀槽并经过所述镀槽以便所述芯线被镀上锌时，将用于所述芯线12的中间线材浸入镀槽1秒至10秒，并在槽入口温度维持在大约550℃至大约750℃的范围（高于槽出口的温度）以及槽出口的温度维持在大约420℃至大约500℃的范围（低于槽入口的温度）的状态下经过所述镀槽，以便所述中间线材被镀上锌。
将用于所述芯线12的所述中间线材在高温下镀锌，以便所述中间线材能够表现出大约500N/mm2的拉伸强度和约5％以上的延伸率。
为了获得制软线的条件，如果通过在高温下把所述芯线浸渍到镀槽中，并使所述芯线经过所述镀槽进行锌浸渍镀工序，由于当将所述芯线浸入并经过所述熔化的锌时，所述芯线与锌的相互扩散反应，在所述芯线的边界表面形成具有含有所述铜锌合金的所述第一合金层22，所述第一合金层22具有β′相，当形成软芯线时，在所述第一合金层22的外部形成含有所述锌铜合金的所述第二合金层23，所述第二合金层23具有γ相和/或ε相。
含有所述锌铜合金的所述第二合金层23表现出最高的硬度和显著低于所述软芯线的延伸率。
通过锌浸渍镀工序和相互扩散反应，在所述芯线12的边界表面上形成大约1μm至3μm厚度的含有所述铜锌合金的所述第一合金层22，以及在最外层上形成大约3μm至10μm厚度的含有所述锌铜合金的所述第二合金层23。
由于在固相芯线12和液相熔化的锌之间的相互扩散反应，形成所述第一合金层22，由于所述液相熔化的锌与含有固相第一金属的所述芯线之间的相互扩散反应，通过将所述液相熔化的锌粘结含有所述固相第一金属的所述芯线，形成含有锌和铜的所述第二合金层23，以便能够增加所述第二合金层23与所述芯线的结合强度。
当包括所述第一合金层22、所述第二合金层23以及所述软芯线12的所述中间线材经受细线（延伸）工序时，所述第二合金层会显著皲裂，以及构成所述芯线的较软的金属通过裂纹之间的间隙类似火山熔岩一样喷出作为最外层即所述第二合金层23的表面，并分散到所述第二合金层23的表面。
拉伸包含所述合金层的所述中间线材，以使所述中间线材形成为直径为约0.07mm至0.35mm的细线。
因为与所述芯线12相比，所述拉伸后的细线的所述第二合金层23表现出更高的硬度和更低的延伸率，当通过拉伸工序形成细线时，裂纹明显地出现于对应于所述第二合金层23的最外层的表面上。在所述第二合金层23和所述芯线12的所述第一金属的之间插入所述第一合金层22时，所述第二合金层23与构成所述芯线12的所述第一金属一起形成界面表面。
颗粒形成于通过如图3和9所示的上述方法制得的用于电火花加工的所述焊丝的表面上。该颗粒具有三种组份的组分比，该三组份为所述芯线的所述第一金属、包括所述铜锌合金层的所述第一合金层的金属组份，以及包括所述锌铜合金层的所述第二合金层的金属组份。
通过细线工序制造的用于电火花加工的所述焊丝在0.05秒至3秒内、约300℃至约600℃的温度经受额外的热处理工序，以便可以稳定所述芯线的机械性能。
实施方式2
把直径约为0.9mm的芯线（含有所述第一金属）制备成中间线材，所述芯线为构成比为约65重量％的铜和约35重量％的锌的黄铜线（即，含有所述第一金属的芯线），所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相。
通过使用作为所述第二金属的锌对所述芯线进行锌浸渍镀工序。
将用于所述锌浸渍镀工序的所述芯线经过碱性脱脂槽以便清洗所述芯线。然后，所述芯线经过酸洗工序后，再次清洗所述芯线并经过氯化铵溶剂槽。
当将已经经受溶剂处理的含有所述第一金属的芯线浸入所述第二金属的锌浸渍镀槽并经过所述镀槽时，以便所述芯线被镀上锌，将用于所述芯线12的中间线材浸入镀槽1秒至10秒，并在槽入口温度维持在大约550℃至大约750℃的范围（高于槽出口的温度）以及槽出口的温度维持在大约420℃至大约500℃的范围（低于槽入口的温度）的状态下经过所述镀槽，以便所述中间线材被镀上锌。
将用于所述芯线12的所述中间线材在高温下镀锌，以便所述中间线材能够表现出大约500N/mm2的拉伸强度和约5％以上的延伸率。
为了获得制软线的条件，如果通过在高温下把所述芯线浸渍到镀槽中，并且使所述芯线经过所述镀槽进行锌浸渍镀的工序，由于当将所述芯线浸入并经过所述熔化的锌时，所述芯线与锌的相互扩散反应，在所述芯线的边界表面形成具有含有所述铜锌合金的所述第一合金层22，所述第一合金层22具有β′相，当形成软芯线时，在所述第一合金层22的外部形成含有所述锌铜合金的所述第二合金层23，所述第二合金层23具有γ相和/或ε相。
含有所述锌铜合金的所述第二合金层23表现出最高的硬度和显著低于所述软芯线的延伸率。
通过锌浸渍镀工序和相互扩散反应，在所述芯线12的边界表面上形成大约1μm至3μm厚度的含有所述铜锌合金的所述第一合金层22，以及在最外层上形成大约3μm至10μm厚度的含有所述锌铜合金的所述第二合金层23。
由于在固相芯线12和液相熔化的锌之间的相互扩散反应，形成所述第一合金层22，由于所述液相熔化的锌与含有所述固相第一金属的所述芯线之间的相互扩散反应，通过将所述液相熔化的锌粘结含有所述固相第一金属的所述芯线，形成含有锌和铜的所述第二合金层23，以便能够增加所述第二合金层23与所述芯线的结合强度。
在所述中间线材经受细线工序（延伸工序）之前，将包括所述第一合金层、所述第二合金层以及所述软芯线的所述中间线材经过图2所示的滚轴16’和拉伸装置14之间的扭曲装置33，以便将所述中间线材弯曲成锯齿形状。
在所述中间线材形成为细线之前，将所述中间线材经过扭曲所述中间线材成如上描述的锯齿形状的所述扭曲装置33之后，通过拉伸工序形成所述中间线为直径约0.07mm至约0.35mm的细线。
特别是，根据本发明实施方式，在所述中间线材拉伸为细线之前，施加应力到所述中间线材使所述中间线材以预定方向弯曲。因此，如图7所示，裂纹以垂直于所述中间线材纵向的方向出现于所述第二合金层上，以及由软黄铜构成的芯线金属沿着裂纹类似火山熔岩一样喷出到所述第二合金层的表面上，以便在所述第二合金层的表面上形成许多颗粒团。
含有黄铜的芯线材料通过扭曲所述中间线材的应力工序显著地分散到用于电火花加工的所述焊丝的表面上，并且在形成预定形式时，黄铜颗粒在所述焊丝的表面上周向排列的同时。所述黄铜颗粒的长度比所述黄铜颗粒的宽度大2-10倍。
颗粒片段形成于通过如图4和10所示的上述方法制得的用于电火花加工的所述焊丝的表面上。该颗粒具有三种组份的组分比，该三组份为所述芯线的所述第一金属、包括所述铜锌合金层的所述第一合金层的金属组份，以及包括所述锌铜合金层的所述第二合金层的金属组份。
通过细线工序制造的用于电火花加工的所述焊丝在0.05秒至3秒内、约300℃至约600℃的温度经受额外的热处理工序，以便可以稳定所述芯线的机械性能。
实施方式3
把直径约0.9mm的芯线（含有所述第一金属）制备成中间线材，所述芯线为构成比为约65重量％的铜和约35重量％的锌的黄铜线（即，含有所述第一金属的芯线），所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相。
通过使用作为所述第二金属的锌对所述芯线进行锌电镀工序。
将用于所述锌电镀工序的所述芯线经过碱性清洗槽后，所述芯线经受清洗和酸洗工序。然后，所述芯线经受再次清洗工序后，将所述芯线经过锌电镀槽。
将已经经受锌电镀工序的所述中间线材放入热处理机器，并在大约155m/min的速度下和大约50V至大约60V范围的电压下经受热处理工序。因此，形成约500N/mm2以下的拉伸强度和约5%以上的延伸率的所述芯线。
如果在电镀工序之后进行热处理工序以便制造具有满足上述条件的所述芯线的中间线材，由于所述芯线和所述第二金属之间的相互扩散反应，在所述芯线（含有所述第一金属）和通过所述锌电镀工序镀的所述第二金属之间的边界表面上形成含有铜锌的所述第一合金层22，所述第一合金层22具有β′相，并且在所述第一合金层22的外部形成含有锌铜的所述第二合金层23，所述第二合金层23具有γ相和/或ε相。
含有锌铜的所述第二合金层表现出最高的硬度和比所述软芯线的延伸率低的延伸率。
通过所述锌电镀工序和相互扩散反应，在所述芯线的边界表面上形成厚度约1μm至约3μm的含有铜锌的第一合金层，以及在所述第一合金层23的外部形成大约3μm至大约10μm厚度的含有锌铜的所述第二合金层。
由于在所述芯线的所述第一合金和在所述电镀工序镀的锌（即，所述第二金属）之间的相互扩散反应，形成所述第一合金层，以及通过扩散构成所述芯线的所述第一金属组份到所述锌电镀工序镀的所述第二金属中，形成所述第二合金层，以便所述芯线成为表现出约500N/mm2以下的拉伸强度和约5%以上的延伸率的软线状态。
在通过在所述芯线上形成所述第一和第二合金层所获得的所述中间线材中，裂纹显著地出现在表现出最高硬度的所述第二合金层上，以及构成所述芯线的较软的金属沿着裂纹之间的裂缝类似火山熔岩一样喷出对应于最外层的所述第二合金层的表面，并分散到所述第二合金层的表面。
拉伸包含所述合金层的所述中间线材，以使所述中间线材形成为直径为约0.07mm至0.35mm的细线。
因为所述拉伸后的细线的所述第二合金层表现出更高的硬度和更低的延伸率，当通过拉伸工序形成细线时，大量的裂纹出现在对应于所述第二合金层的所述最外层的表面上。在所述第二合金层和所述第一金属之间插入所述第一合金层时，所述第二合金层2与所述第一金属一起形成界面表面。
颗粒片段形成于通过如图5和9所示的上述方法制得的用于电火花加工的所述焊丝的表面上。该颗粒片段具有三种组份的构成比，该三组份为所述芯线的所述第一金属、包括所述铜锌合金层的所述第一合金层的金属组份，以及包括所述锌铜合金层的所述第二合金层的金属组份。
通过细线工序制造的用于电火花加工的所述焊丝在0.05秒至3秒内、约300℃至约600℃的温度经受热额外的处理工序，以便可以稳定所述芯线的机械性能。
实施方式4
把直径约为0.9mm的芯线（含有所述第一金属）制备作为中间线材，所述芯线为构成比为约65重量％的铜和约35重量％的锌的黄铜线（即，含有所述第一金属的芯线），所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相。
通过使用作为所述第二金属的锌对所述芯线进行锌电镀工序。
将所述锌电镀工序的使用的所述芯线经过碱性清洗槽后，所述芯线经受清洗和酸洗工序。然后，所述芯线经受再次清洗工序后，将所述芯线经过锌电镀槽。
将已经经受锌电镀工序的所述中间线材放入热处理机器，并在大约155m/min的速度下和大约50V至大约60V范围的电压下经受热处理工序。因此，形成约500N/mm2以下的拉伸强度和约5%以上的延伸率的所述芯线。
如果在电镀工序之后进行热处理工序以便制造具有满足上述条件的中间线材，由于所述芯线和所述第二金属之间的相互扩散反应，在所述芯线（含有所述第一金属）和通过所述锌电镀工序镀的所述第二金属之间的边界表面上形成含有铜锌的所述第一合金层22，所述第一合金层22具有β′相，并且在所述第一合金层22的外部形成含有锌铜的所述第二合金层23，所述第二合金层23具有γ相和/或ε相。
由于在所述芯线的所述第一合金和在所述电镀工序镀的锌（即，所述第二金属）之间的相互扩散反应，形成所述第一合金层，以及通过扩散构成所述芯线的所述第一金属组份到所述锌电镀工序镀的所述第二金属中，形成所述第二合金层，以便所述芯线成为表现出约500N/mm2以下的拉伸强度和约5%以上的延伸率的软线状态。
含有锌铜的所述第二合金层表现出最高的硬度和比所述软芯线的延伸率低的延伸率。
通过所述电镀工序后的所述热处理工序，在所述芯线的边界表面上形成大约1μm至3大约μm厚度的含有铜锌合金的所述第一合金层，以及在最外层形成大约3μm至大约10μm厚度的含有锌铜合金的所述第二合金层。
在所述中间线材经受细线工序（延伸工序）之前，将包括所述第一合金层、所述第二合金层以及所述软芯线的所述中间线材经过图2所示的滚轴16’和拉伸装置14之间的所述扭曲装置33，以便将所述中间线材弯曲成锯齿形状。
在所述中间线材形成为细线之前，将所述中间线材经过扭曲所述中间线材成如上描述的锯齿形状的所述扭曲装置33之后，通过拉伸工序形成所述中间线材为直径约0.07mm至约0.35mm的细线。
特别是，根据本发明实施方式，在拉伸所述中间线材作为细线之前，施加应力到所述中间线材使所述中间线材以预定方向弯曲。因此，如图8所示，裂纹以垂直于所述中间线材纵向的方向附加地出现所述第二合金层上，以及由软黄铜构成的芯线金属通沿着裂纹类似火山熔岩一样喷出到所述第二合金层的表面上，以便在所述第二合金层的表面上形成许多颗粒团。
含有黄铜的芯线材料通过扭曲所述中间线材的应力工序显著地分散到用于电火花加工的所述焊丝的表面上，并且在形成预定形式时，黄铜颗粒在所述焊丝的表面上周向排列。所述黄铜颗粒的长度比所述黄铜颗粒的宽度大2-10倍。
颗粒片段形成于通过如图6和10所示的上述方法制得的用于电火花加工的所述焊丝的表面上。该颗粒具有三种组份的构成比，该三组份为所述芯线的所述第一金属、包括所述铜锌合金层的所述第一合金层的金属组份，以及包括所述锌铜合金层的所述第二合金层的金属组份。
通过细线工序制造的用于电火花加工的所述焊丝在0.05秒至3秒内和大约300℃至大约600℃的温度经受额外的热处理工序，以便可以稳定所述芯线的机械性能。
如上所述，根据本发明，因为包围所述第二合金层的颗粒通过裂纹向上喷出所述较软芯线到所述焊丝的表面并且暴露所述芯线到所述焊丝的表面上，从所述焊丝衍生出（derived）少量加工颗粒。另外，因为气化温度比所述第一金属的气化温度低的所述第二合金层增加了放电（discharging）工序中热能的瞬时气化爆炸力，提高了制造速度，并且在电火花（electro-discharging）工序中最大化所述工件的表面粗糙度和制造速度。
已经根据电镀工序和浸渍镀工序描述了实施方式，但是，即使在进行化学镀方案之后可能进行热处理工序，也能够获得相同的效果。
所述第一金属可以包括铜或除黄铜以外的铜的合金，以及所述第二金属可以包括锌、铝、锡，或它们的合金。
尽管为了说明的目的已经描述了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将领会，在没有偏离本发明附随的权力要求公开的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代都是可能的。

Claims (9)

1.一种用于电火花加工的焊丝，所述焊丝包括：
含有第一金属的芯线，所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相；
由于所述芯线和第二金属之间的相互扩散而形成于所述芯线和镀覆在所述芯线外表面的所述第二金属之间的边界区域的第一合金层，所述第一合金层具有β′相；以及
由于所述第一金属扩散到所述第二金属而形成于所述第一合金层外部的第二合金层，所述第二合金层具有γ相和/或ε相；
其中，芯线材料沿着出现在所述第二合金层上的裂纹，喷出在用于电火花加工的、至少包括所述芯线、第一合金层和第二合金层的所述焊丝的表面上，从而在所述焊丝的表面上形成多个颗粒，并且
其中至少包括所述芯线材料和第二合金材料的所述颗粒分布在用于电火花加工的所述焊丝的表面；含有所述芯线材料的颗粒沿基本上垂直于用于电火花加工的所述焊丝的纵向的方向排列，并且具有的长度比所述颗粒的宽度大2-10倍；经过第二金属镀过的芯线具有500N/mm2以下的拉伸强度以及5以上的延伸率。
2.根据权利要求1所述的焊丝，其中，所述芯线材料与第一合金材料一起喷出，从而包括所述芯线材料、所述第一合金材料和所述第二合金材料的颗粒分布在用于电火花加工的所述焊丝的表面上。
3.根据权利要求1或2所述的焊丝，其中，所述第一金属包括选自由铜、黄铜和铜合金组成的组中的一种，以及所述第二金属包括选自由锌、铝、锡和它们的合金组成的组中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的焊丝，其中，所述芯线材料包围至少含有所述第二合金材料的颗粒。
5.一种用于电火花加工的焊丝的制造方法，该方法包括：
制备含有第一金属、具有α、α+β′和β′相中的一种相并具有第一直径的中间线材作为芯线；
用第二金属镀覆所述芯线；
进行热处理工序，以制得表现出500N/mm2以下的拉伸强度以及5以上的延伸率的镀过的芯线，以通过所述芯线和所述第二金属之间的相互扩散，至少在所述芯线和所述第二金属之间的边界区域里形成第一合金层，所述第一合金层具有β′相，以及以通过所述第一金属扩散到所述第二金属，在所述第一合金层的外部形成第二合金层，所述第二合金层具有γ相和/或ε相；以及
当进行制作用于电火花加工的、包括所述第一合金层、所述第二合金层和所述芯线且具有第二直径的所述焊丝的细线工序时，通过出现在所述第二合金层上的裂纹喷出所述芯线材料，在用于电火花加工的所述焊丝的表面上形成至少含有芯线材料和第二合金材料的颗粒；
其中，通过浸渍镀方案用所述第二金属对所述芯线进行镀覆，并且所述热处理工序通过将所述芯线在入口温度为550℃至700℃和出口温度为420℃至500℃的镀槽中浸渍1秒至10秒时间来进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在用于电火花加工的所述焊丝的表面上形成颗粒的过程中，所述芯线与第一合金材料一起喷出，以便形成含有所述芯线材料、所述第一合金材料和所述第二合金材料的颗粒。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在颗粒的形成中，在拉伸用于电火花加工的焊丝至具有第二直径之前，在上、下、左和右至少一个方向用力地扭曲用于电火花加工的所述焊丝。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述第一金属含有选自由铜、黄铜和铜合金组成的组中的一种，以及所述第二金属含有选自由锌、铝、锡和它们的合金组成的组中的一种。
9.一种用于电火花加工的焊丝，所述焊丝包括：
含有第一金属的芯线，所述芯线具有α、α+β′和β′相中的一种相；
由于所述芯线和镀覆在所述芯线外表面的第二金属之间的相互扩散而形成的合金层，所述合金层具有选自β′、γ和ε相中的一种相；
其中，在用于电火花加工的、包括至少所述芯线和所述合金层的所述焊丝的表面上提供有裂纹，芯线材料通过形成在所述合金层中的裂纹喷出以形成多个颗粒，并且包括至少所述芯线材料和合金材料的所述颗粒分布在用于电火花加工的所述焊丝的表面，含有所述芯线材料的颗粒沿基本上垂直于用于电火花加工的所述焊丝的纵向的方向排列，并且具有的长度比所述颗粒的宽度大2-10倍；经过第二金属镀过的芯线具有500N/mm2以下的拉伸强度以及5以上的延伸率。
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