ES2979041T3

ES2979041T3 - Alambre de EDM revestido de aleación

Info

Publication number: ES2979041T3
Application number: ES17860092T
Authority: ES
Inventors: Dandridge Tomalin
Original assignee: Thermocompact SA
Current assignee: Thermocompact SA
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2024-09-24
Anticipated expiration: 2037-10-06
Also published as: EP3526354A1; US11091820B2; WO2018071284A1; KR20190099195A; EP3526354A4; CN109952386A; JP7051879B2; CN109952386B; JP2019531915A; KR102459995B1; EP3526354B1; US20190233919A1

Abstract

Un alambre de electrodo para uso en un aparato de mecanizado por descarga eléctrica incluye un núcleo metálico y una capa de latón en fase gamma dispuesta sobre el núcleo metálico. Las partículas de latón en fase beta están intercaladas dentro de la capa de latón en fase gamma. Una capa de óxido que incluye cinc está dispuesta sobre la capa de latón en fase gamma. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Alambre de EDM revestido de aleación

Esta solicitud reclama prioridad de la solicitud de provisional de EE. UU. n.° de serie 62/408.275, presentada el 14 de octubre de 2016.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a alambres de electrodos utilizados para fabricar piezas metálicas o conductoras de electricidad mediante mecanizado por descarga eléctrica (EDM) utilizando una máquina herramienta de EDM, y específicamente a un proceso para fabricar alambres de electrodos de EDM de alto rendimiento utilizando revestimientos de latón de fase gamma y un alambre de EDM producido a partir del proceso.

ANTECEDENTES

Desde la identificación de una construcción de electrodo de alambre de EDM revestido de latón en fase gamma (y) comercialmente viable en la patente US 5.945.010 hace más de veinte años, el mercado de alambre de EDM de alto rendimiento ha estado dominado por construcciones de alambre de EDM revestido de aleación de latón y. Los revestimientos de aleación de latón<y>se han aplicado a una amplia variedad de núcleos de cojinete de cobre compuestos sin alear, aleados, de una sola capa y/o de varias capas. Normalmente se forman mediante un proceso de recocido por difusión, que fue introducido por primera vez en la aplicación de EDM por Tominaga (US 4.686.153) en un núcleo de acero revestido de cobre y seguido por Brifford (US 4.977.303) en un núcleo de cobre.

En un proceso de recocido por difusión, el zinc sin alear se aplica mediante deposición electrolítica o un proceso de conformado por inmersión seguido de un recocido por difusión a temperaturas que oscilan entre 150 °C y 900 °C. El recocido por difusión puede ser un recocido estático en un horno de campana o un recocido dinámico con un alambre que se desplaza a través de un horno alargado bajo perfiles de tratamiento térmico controlados con precisión. Normalmente, la atmósfera del horno es aire o una mezcla de aire y nitrógeno, de modo que sólo se produce una oxidación mínima. Todas las construcciones de aleación latón<y>del estado actual de la técnica dan como resultado un revestimiento latón y de aleación binaria Cu/Zn de una sola fase porque la reacción de síntesis es un recocido de difusión de cuasi-equilibrio. Esto, a su vez, da lugar a una composición típica de equilibrio de 62 - 65 % de Zn, tal como predicen los diagramas de fase binarios de equilibrio Cu-Zn, como el que Hansen publicó en 1958 en la referencia Constitution of Binary Alloys.

Las construcciones de electrodos de alambre de EDM revestidos existentes incluyen enseñanzas de capas superficiales de óxido finas. Brifford et al. (US 4.341.939) propuso la construcción original de la capa superficial de óxido para un revestimiento de zinc no aleado sobre un sustrato de latón en el que la fina película superficial de óxido tenía un espesor configurado para mostrar características eléctricas semiconductoras, lo que evitaba cortocircuitos en el proceso de descarga. Posteriormente, cuando Brifford (US 4.977.303) propuso un revestimiento de aleación de latón beta (p) monofásico sobre un núcleo de cobre, el alambre también incluía un revestimiento superficial de óxido de zinc cuyo espesor se estimó en aproximadamente 1 pm. Los posteriores productos resultantes de esa tecnología se conocieron comercialmente como Cobracut X y Cobracut D y se convirtieron en estándares industriales que siguen utilizándose hoy en día.

Más recientemente, se han propuesto capas exteriores de aleación de latón y discontinuas de doble capa sobre construcciones de capas intermedias de aleación de latón p semicontinuas o continuas(véaseGross et al. (US6.781.081), Shin (US 7.723.635), Baumann et al. (US 8.853.587), y Blanc et al. (US 8.378.247). En estas construcciones, una fina capa exterior (aproximadamente 1 pm) de óxido de zinc recubre el alambre EDM para actuar como una barrera semiconductora que evita los cortocircuitos, tal como propusieron originalmente Brifford et al.

En este punto de la evolución de la tecnología de EDM, el estado del arte de la tecnología de electrodos de alambre revestidos de latón<y>ha sido descrito de forma más completa por Blanc y otros, que identificaron un revestimiento de doble capa Y/p y una técnica analítica (Prueba de disolución selectiva) para medir con precisión el espesor de la capa de barrera de óxido de zinc semiconductora preferida,por ejemplo,100 nm -250 nm. Además, Yen (US 2016/0039027) ha sugerido que las capas exteriores de óxido de zinc más gruesas (> 1 pm) pueden mejorar el rendimiento del alambre EDM aprovechando el efecto piezoeléctrico inverso que está disponible en la aplicación de EDM. Los documentos WO2005/074396A2, CN101537519A, US2011/290531A1 y CN105312698A también describen los alambres de EDM y su producción.

SUMARIO

En un aspecto de la presente invención, se proporciona un alambre de electrodo para su uso en un aparato de mecanizado por descarga eléctrica como se define en la reivindicación 1, realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes 2-7.

En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de formación de un alambre de electrodo para su uso en un aparato de mecanizado por descarga eléctrica como se define en la reivindicación 8, realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes 9-13.

La presente invención se basa en el sorprendente hallazgo de que las capas de óxido de cinc de más de 1 |jm de espesor sobre alambre EDM pueden proporcionar propiedades ventajosas cuando se tratan térmicamente en entornos de oxígeno enriquecido. Más concretamente, dicha capa de óxido de zinc colocada sobre una capa de aleación latón Y monofásica consumirá preferentemente zinc del campo de fase de aleación latón<y>monofásica en respuesta a una exposición prolongada a un entorno de oxígeno enriquecido a baja temperatura. En última instancia, el contenido local de zinc en el campo de fase latón y se reducirá aleatoriamente hasta que la concentración local de zinc caiga por debajo del límite de existencia de la aleación latón y. Como resultado, se produce la precipitación local de partículas de aleación de latón de fase p dentro de la capa de aleación de latón<y>.

Si la aleación de latón y tal como está construida se deforma posteriormente en un proceso de trefilado de alambre (como suele ser el caso para alcanzar la resistencia a la tracción deseada y el diámetro de alambre deseado) todos los elementos de aleación de latón<y>del alambre se fracturarán y se incrustarán en la superficie de un núcleo subyacente debido a la extrema fragilidad de la aleación. En el caso de las construcciones de doble capa Y/p, la microestructura resultante se caracteriza por ser partículas de aleación de latón de fase<y>monofásica incrustadas en una capa de aleación de latón de fase p semicontinua o continua que, a su vez, recubre el núcleo. La capa de latón de fase p se extruye en discontinuidades entre y adyacentes a la capa de latón de fase<y>, pero no está contenida dentro de esas partículas, en dicha construcción de doble capa.

La ubicación de la capa de latón de fase p tiene importancia metalúrgica. En la evolución de estas construcciones de doble capa Y/p, se reconoció que una capa de fase p bajo una capa de fase y suele estar unida metalúrgicamente a la capa de fase<y>. Esta unión particular mejora la adherencia de las partículas<y>que se han fracturado internamente. Además, la posición de la capa de fase p entre las partículas de la capa de fase<y>ofrece típicamente una superficie de lavado más eficiente que la aleación de alambre del núcleo, que de otro modo ocuparía ese espacio.

El hecho de que en la presente invención la capa predominantemente de fase y también contenga precipitados de latón de fase p dispersos aleatoriamente y aislados es importante debido a la influencia potencial que esos precipitados pueden tener en la mecánica de fractura de la capa de fase<y>en partículas discretas si son deformados por el trefilado posterior. Los precipitados de latón de fase p también pueden influir en cualquier evento de descarga que se produzca en la interfaz de la capa de fase y con la pieza de trabajo durante el proceso de mecanizado por EDM.

Otros objetos y ventajas y una comprensión más completa de la invención se obtendrán de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las figuras 1A-1E son ilustraciones esquemáticas de varias etapas de formación de un alambre EDM de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 2 es una ilustración esquemática de un alambre EDM según la técnica anterior.

La figura 3 es una vista del extremo del alambre EDM de la figura 2.

La figura 4 es una sección metalográfica del alambre EDM de la figura 2.

La figura 5 es una microfotografía óptica de la superficie del alambre EDM de la figura 2 con un diámetro de 0,25 mm.

La figura 6 es una sección transversal metalográfica de un alambre EDM según la presente invención con un diámetro de 1,2 mm.

La figura 7 es una sección transversal metalográfica de un alambre EDM según la presente invención con un diámetro de 0,25 mm.

La figura 8 es una microfotografía óptica de la superficie del alambre EDM de la figura 7.

La figura 9 es un esquema de un corte de prueba realizado para comparar el alambre EDM de la figura 1 con el alambre EDM de la figura 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención se refiere a alambres de electrodo utilizados para fabricar piezas metálicas o conductoras de electricidad por EDM utilizando una máquina herramienta de EDM, y específicamente a un proceso para fabricar alambre de electrodo de EDM de alto rendimiento utilizando revestimientos de latón de fase gamma y un alambre EDM producido a partir del proceso.

Las figuras 1A-1E ilustran un ejemplo de electrodo de alambre o alambre EDM 10 de acuerdo con un aspecto de la invención. En referencia a la figura 1A, el alambre EDM 10 incluye un núcleo metálico 12 que comprende cobre, por ejemplo, cobre, una aleación de cobre y zinc, acero revestido de cobre. El núcleo 12 puede tener un diámetro de aproximadamente 0,8 a 2,0 mm.

Sobre el núcleo 12 se recubre una capa 13 de un segundo metal que incluye zinc con un calor de vaporización inferior a 35 KJ/cm3,por ejemplo,zinc. Se apreciará, sin embargo, que la capa 13 puede incluir materiales adicionales además de zinc, como cobre. La capa 13 puede recubrirse sobre el núcleo 12 de cualquier forma conocida, como por ejemplo mediante galvanoplastia. La capa 13 tiene un grosor de unos 10-12 jm y coopera con el núcleo 12 para formar un alambre compuesto 10.

El alambre compuesto 10 se calienta mediante recocido por difusión, lo que hace que una parte de la capa 13 se transforme en una aleación de latón, como el latón de fase y, formando una capa de revestimiento 14(véasela figura 1B). El tratamiento térmico de un núcleo 12 que incluye cobre hace que el cobre se difunda hacia el exterior en la capa 13, transformando así secuencialmente el zinc en una aleación de latón en fase y. La capa de latón fase y 14 puede tener una composición y un espesor sustancialmente homogéneos. En un ejemplo, el recocido por difusión puede realizarse a unos 150 °C - 160 °C durante unas 24 horas. El recocido por difusión se realiza en un compuesto enriquecido con oxígeno superior al 22 %, lo que provoca que la porción exterior de la capa 13 se oxide en una fina capa de óxido de zinc 16 que define el exterior del alambre revestido 10. La capa de óxido de zinc 16 tiene un espesor de al menos 1 pm. Dependiendo de la extensión y/o duración del tratamiento térmico, una porción de la capa de fase Y 14 adyacente al núcleo 12 puede recibir cobre adicional del núcleo, lo que transforma la porción en una capa de latón de fase p 18(véanselas figuras 1C-1D).

Después de la primera ronda de tratamiento térmico, el alambre revestido 10 se vuelve a recocer por difusión en una atmósfera compuesta por más de un 22 % de oxígeno, pero esta vez a una temperatura mayor y una duración menor que la primera ronda. En un ejemplo, la segunda ronda de recocido por difusión puede realizarse a unos 275 °C durante unas 6 horas en un entorno de oxígeno enriquecido. Durante el tratamiento térmico, la capa de óxido de zinc 16 sigue consumiendo zinc de la capa de fase Y 14 subyacente debido a la cinética de reacción, reduciendo así el contenido de zinc localmente dentro de la capa de fase Y en lugares aleatorios hasta que la concentración local de zinc es inferior al límite para la existencia de fase Y en estos lugares. Como resultado, se produce la precipitación local de partículas de fase p 20 dentro de la capa de fase Y 14. Las partículas de fase p 20 están por tanto dispersas dentro de la capa de fase Y 14 y pueden estar completamente rodeadas o encerradas por la capa de fase Y.

A continuación, el alambre revestido 10 se somete aun proceso de trefilado en frío, que deforma el alambre revestido para alcanzar una resistencia a la tracción y un diámetro de acabado deseados. Durante la etapa de trefilado, la capa de fase Y 14 se redistribuye por la circunferencia del alambre 10, como se muestra en la figura 1E. La capa de fase Y 14 es completamente quebradiza y, por lo tanto, se agrieta cuando se alarga mediante la fase de trefilado. Como resultado, se forman una serie de discontinuidades o huecos 24 en la capa 14 durante el trefilado. Los huecos 24 se extienden radialmente hacia el interior de manera que porciones del núcleo y/o de la capa de fase p 18 quedan expuestas a las condiciones ambientales a través de la capa de fase Y 14.

Al mismo tiempo, algunas de las partículas frágiles de latón de fase Y que forman la capa 14 se fracturan y se incrustan en la superficie de la capa de fase p subyacente 18, produciendo así una topografía convoluta a lo largo de la interfaz capa de fase Y/capa de fase p. Dicha configuración puede crear turbulencias hidráulicas en la superficie del alambre 10, mejorando así la acción de lavado del dieléctrico.

De lo anterior se desprende claramente que se producen varios cambios físicos cuando el alambre 10 se trata térmicamente en un entorno de oxígeno enriquecido. En primer lugar, la capa de zinc 13 se transforma progresivamente en una capa de óxido de zinc 16 y una capa de fase Y 14 y, si se desea, una capa adicional de fase p 18 radialmente entre el núcleo 12 y la capa de fase Y. En segundo lugar, la capa de fase Y 14 se une metalúrgicamente a la capa que tiene debajo, es decir, al núcleo 12 o a la capa de fase p 18, mejorando así la adherencia entre la capa de fase Y y la capa que tiene debajo. En tercer lugar, la capa de zinc 13 sigue formando la capa de óxido de zinc 16 y canibaliza zinc de la capa de fase Y 14 hasta que las partículas de latón de fase p 20 precipitan fuera de la capa de fase Y en lugares aleatorios.

De lo anterior también se desprende claramente que se producen varios cambios físicos en el alambre 10 durante el trefilado. En primer lugar, la frágil capa de fase Y 14 se fractura y se redistribuye por la circunferencia del alambre 10, formando discontinuidades o grietas 24 en la misma. Estas discontinuidades 24 se rellenan, al menos parcialmente, con porciones de la capa de fase p 18, que se extruye hacia el exterior en la etapa de trefilado debido a su alta ductilidad. Como resultado, la capa de fase p 18 se extruye radialmente hacia fuera en las discontinuidades 24 para ofrecer así una superficie de lavado más eficiente que el alambre de núcleo 12, que ocuparía ese espacio de no ser por la presencia de la capa de fase p. Porciones de la capa de óxido de zinc 16 también pueden extenderse en las discontinuidades 24 tras el trefilado en frío. Además, las partículas de latón de fase p 20 pueden afectar ventajosamente a la mecánica de fractura del alambre 10 cuando se deforman por trefilado.

Ejemplo

Una muestra (HTCLN) del alambre EDM de la presente invención se comparó con una muestra (SD2) reproducida a partir de la descripción en Blanc et al. (Patente estadounidense 8.378.247). Con referencia a las figuras 2-3, el alambre de muestra SD2 31 incluía una construcción de doble capa Y/p que contenía un núcleo 32 hecho de 63Cu/37Zn superpuesto con un revestimiento continuo de subcapa latón p 33 que tenía un espesor E3. Una capa superficial 34 recubre la subcapa 33 y tiene un espesor E4. La capa superficial 34 incluye una estructura fracturada de latón Y 35a que revela latón p en las fracturas. Una región de fase Y 35 de la capa superficial 35 está bordeada por las fracturas 35a de la capa superficial. El latón p puede rellenar, al menos parcialmente, las fracturas 35a de la capa superficial de latón Y 34, lo que confiere a la superficie del alambre 31a cierto grado de continuidad. Una capa de óxido 36 recubre la capa superficial 34 y tiene un espesor calculado E<q>. La muestra de alambre SD2 31 tiene un diámetro D1 de 0,25 mm.

Para comparar la presente invención con el estado actual de la tecnología de electrodos de alambre revestidos de latón y, era conveniente establecer una caracterización de la estructura metalúrgica y el rendimiento de las construcciones actuales revestidas de latón<y>,por ejemplo,la muestra SD2.

Dicho esto, la figura 4 es una sección transversal óptica metalúrgica ligeramente grabada a gran aumento de la muestra SD2. La figura 5 es una microfotografía óptica a gran aumento de la topografía superficial de la muestra SD2. En la muestra SD2 se realizó una prueba de disolución selectiva según lo prescrito por Blanc et al. El resultado fue que la capa de óxido 36 tenía un espesor calculado Eo = 191 nm(Véase la figura 3). Este valor coincidía con el resultado preferido por Blanc et al. de 100 nm - 250 nm.

La muestra HTCLN se preparó según la presente invención utilizando el esquema de proceso que se detalla a continuación:

Fase 1. Galvanoplastia de 10-12 pm de zinc sobre alambre con núcleo de 1,2 mm de diámetro 60Cu/40Zn Fase 2. Tratamiento térmico a 155 °C durante 24 h en atmósfera de oxígeno

Fase 3. Aumentar la temperatura de tratamiento térmico a 275 °C y continuar durante 6 horas más

Fase 4. Decapado en solución concentrada de H2SO4 (10 % -15 % H2SOVpH= 1 - 2)

Fase 5. Estirado hasta un diámetro final de 0,25 mm

La estrategia empleada en el procesamiento de la muestra HTCLN consistió en crear una muestra con un tratamiento térmico conocido por producir una microestructura similar en elementos y dimensiones a la muestra SD2, eliminando al mismo tiempo cualquier posible exceso de óxidos introducidos por el tratamiento térmico responsable de la microestructura única que se estaba evaluando. Con este fin, el decapado del alambre revestido en la Fase 4 eliminó el exceso de óxido de la muestra HTCLN a efectos del ensayo de la muestra HTCLN frente a la muestra SD2. Sin embargo, durante el uso, los óxidos no se eliminarían del alambre revestido.

Como resultado, se pretendía que tanto las muestras SD2 como HTCLN tuvieran microestructuras comparables excepto por sus estructuras de capa de fase<y>, es decir, la presencia de precipitados de partículas de fase p dentro de la capa de fase y en la muestra HTCLN frente a la ausencia de tales partículas dentro de la capa de fase y en la muestra SD2. Esto se hizo con el fin de establecer que la microestructura única de la presente invención es responsable de la mejora del rendimiento con respecto a la técnica anterior.

La figura 6 es una fotografía de un corte transversal óptico metalúrgico pulido a gran aumento de la muestra HTCLN al finalizar la Fase 3. La fotografía indicaba claramente la presencia de precipitados de partículas de fase p 20 dentro de la capa de fase<y>14 en el diámetro intermedio de 1,2 mm antes del trefilado. Esta y otras secciones transversales similares de la muestra de HTCLN tras la Fase 3 se analizaron con el software de análisis de imágenes Paxit™ y se comprobó que presentaban un contenido aéreo medio del 6,4 % de precipitados de partículas 20 de fase p, que se identificaron previamente como partículas de fase p mediante análisis EDS en un microscopio electrónico de barrido (SEM).

Se realizó una Prueba de Disolución Selectiva modificada en la muestra de HTCLN al final de la Fase 3 donde el diámetro del alambre era de 1,2 mm. Se utilizó un tiempo de disolución de 120 minutos al realizar las pruebas en la muestra HTCLN debido al mayor diámetro de la muestra HTCLN en comparación con la muestra SD2 de 0,25 mm de diámetro. Utilizando esta prueba modificada, al final de la Fase 3, se calculó que el Eo de la muestra HTCLN era de 227 nm. Al final de la Fase 4, se calculó que el Eo era de 95 nm, lo que supone un descenso significativo respecto al valor tratado térmicamente.

La figura 7 es un corte transversal óptico metalúrgico ligeramente grabado a gran aumento de la muestra HTCLN al final de la Fase 5. Los precipitados de partículas de fase p 20 se muestran claramente dispersos dentro de la capa de fase<y>14. También es evidente que la capa continua de fase<y>14 sintetizada durante el tratamiento térmico se fracturó en una capa discreta pero discontinua que presenta una serie de grietas o discontinuidades 24 que se extienden radialmente hacia el interior en dirección al núcleo 12. Al mismo tiempo, la capa de fase p 18 también se redistribuyó alrededor de la circunferencia de la circunferencia del alambre 10, pero siguió siendo una capa continua debido a su mayor ductilidad. Para ello, la capa de fase p 18 se extruyó radialmente hacia fuera en las discontinuidades 24 en y entre porciones de la capa de fase y 14. Porciones de la capa de óxido de zinc 16 también se extendían dentro de las discontinuidades 24.

La figura 8 es una microfotografía óptica a gran aumento de la topografía superficial de la muestra HTCLN, que es similar en topografía a la muestra SD2. La microfotografía también ilustra la misma continuidad superficial evidenciada en la muestra SD2. Se realizó una prueba de disolución selectiva según lo prescrito por Blanc et al. en una muestra de HTCLN con un diámetro de acabado de 0,25 mm, con el resultado de que Eo = 84 nm.

Análisis

Considerando las caracterizaciones anteriores de las muestras SD2 y HTCLN, en la tabla siguiente se resume una comparación de las dos construcciones:

La estimación de los valores exactos de espesor para E3 y E4 fue difícil debido a 1) la fractura de la capa de fase y en partículas de forma irregular y grupos de estas durante el trefilado, y 2) porque la capa de fase p también se redistribuye durante el trefilado. Sin embargo, la estimación del espesor de la doble capa (E3 E4) puede realizarse con mayor facilidad y precisión, ya que puede definirse mediante el diámetro exterior del alambre y el diámetro interior de la capa de fase p.

Teniendo en cuenta estas limitaciones y las similitudes estructurales entre las muestras SD2 y HTCLN, es razonable concluir que la muestra HTCLN tiene diferencias metalúrgicamente significativas en microestructuras con respecto a la muestra SD2 debido a la presencia de las partículas de fase p precipitadas de la capa de fase<y>en la muestra HTCLN.

Para cuantificar el rendimiento de las muestras SD2 y HTCLN, se realizaron cortes de prueba de un punzón simulado en una máquina herramienta de alambre EDM Excetek Modelo 650 G plus. La pieza de trabajo consistía en una placa de 2,0 pulgadas de espesor de acero para herramientas D2 templado (Rc de entre 52 y 56) y rectificado en la parte superior e inferior para crear condiciones de lavado selladas. La geometría del corte de prueba se ilustra en la figura 9. Las longitudes de los segmentos son:

A0 = 0,025 pulgadas (0,0635 cm)

A = 0,200 pulgadas (0,508 cm)

B = 0,200 pulgadas (0,508 cm)

C = 0,400 pulgadas (l,016 cm)

D = 0,400 pulgadas (l,016 cm)

E = 0,400 pulgadas (1,016 cm)

F = 0,100 pulgadas (0,254 cm)

G = 0,025 pulgadas (0,0635 cm)

El corte de prueba incluyó una pasada de desbaste cronometrada seguida de dos cortes de desbaste cronometrados realizados en secuencia. Cada pasada se iniciaba en un borde de la placa. Los cortes de prueba se espaciaron en la placa de modo que en ningún momento hubiera un borde o trayectoria de corte a menos de 0,200 pulgadas (0,508 cm) de un corte anterior para garantizar la integridad de las condiciones de lavado. Inicialmente se realizaron múltiples ciclos de la pasada de desbaste para establecer la tecnología de máquina más agresiva que cada una de las construcciones de alambre podía soportar a través del ciclo completo de A a G sin ninguna rotura de alambre. Se utilizó la tecnología de la máquina de latón proporcionada por el fabricante como punto de partida y se realizaron ajustes en ella hasta que se produjeron roturas de alambre. A continuación se enumeran los parámetros tecnológicos de la máquina Excetek a disposición del operador, con una breve explicación de su función cuando procede:

Las tecnologías de máquina disponibles y las empleadas para los cortes de prueba de las dos muestras SD2 y una muestra HTCLN se enumeran en la tabla siguiente:

En resumen, la muestra HTCLN demostró una tenacidad que le permitió soportar una tecnología de máquina herramienta más agresiva que la muestra SD2. Los parámetros más eficaces para influir en el rendimiento del cable se identifican mediante subrayado. La tecnología SD2* fue la que más se acercó a la tecnología HTCLN, pero el corte de prueba con la tecnología SD2* dio lugar a cinco roturas de alambre en el trayecto de los segmentos A a G. Se utilizaron las mismas tecnologías de desbaste 1 y 2 y las mismas compensaciones para todos los cortes de desbaste y pasadas de desbaste tanto en la muestra SD2 como en la muestra HTCLN.

Los resultados de los cortes de prueba se resumen en la tabla siguiente:

La máquina herramienta cronometró el corte en bruto comenzando al principio del segmento Ao hasta la conclusión del segmento G donde el segmento A0 incluye una transición donde las condiciones ideales de lavado y el servo equilibrio se están estableciendo, pero el corto lapso de estas condiciones de no-equilibrio tiene efectos mínimos en cualquier conclusión sacada de los datos de cronometraje.

Se comprobó la estabilidad dimensional de los punzones de prueba terminados y ambos punzones tenían una precisión de una décima de milímetro. Los acabados superficiales de ambas muestras también estaban aceptablemente cerca según lo medido en un probador de la aspereza superficial Mitutoyo SJ-410. Se determinó que la velocidad de avance calculada (longitud de corte dividida por el tiempo de ciclo) de la muestra HTCLN era aproximadamente un 15 % más rápida que la de la muestra SD2. Esto es una clara evidencia de que la microestructura única de la muestra HTCLN, a saber, la presencia de precipitados de partículas de fase p dentro de la capa de fase<y>, permitió a la muestra HTCLN exhibir un mejor rendimiento que los alambres EDM de última generación.

Lo descrito anteriormente son ejemplos de la presente invención. Por supuesto, no es posible describir todas las combinaciones imaginables de componentes o metodologías a efectos de describir la presente invención, pero una persona con conocimientos ordinarios en la materia reconocerá que son posibles muchas otras combinaciones y permutaciones de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un alambre de electrodo (10) para su uso en un aparato de mecanizado por descarga eléctrica, que comprende:

un núcleo metálico (12) compuesto de cobre;

una capa de latón de fase gamma (14) dispuesta sobre el núcleo metálico;

una capa de latón de fase beta (18) entre el núcleo (12) y la capa de latón de fase gamma (14);

partículas de latón de fase beta precipitadas (20) dentro de la capa de latón de fase gamma (14);

y una capa de óxido (16) que incluye zinc dispuesta sobre la capa de latón de fase gamma (14).

2. El alambre de electrodo de la reivindicación 1, en el que la capa de latón de fase beta (18) es continua.

3. El alambre de electrodo de la reivindicación 1, en el que un espesor combinado de las capas de latón de fase gamma (14) y beta (18) es de aproximadamente 12 a 15 pm.

4. El alambre de electrodo de la reivindicación 1, en el que la capa de latón de fase gamma (14) es discontinua, presentando discontinuidades (24), de manera que queda expuesta la capa de latón de fase beta (18).

5. El alambre de electrodo de la reivindicación 4, en el que:

- las discontinuidades (24) se rellenan al menos parcialmente con porciones de la capa de latón de fase beta (18), que se extruye hacia el exterior en una etapa de trefilado en frío debido a su alta ductilidad.

- porciones de la capa de óxido de zinc (16) se extienden también en las discontinuidades (24) de la capa de fase gamma (14) tras el trefilado en frío.

6. El alambre de electrodo de la reivindicación 1, en el que la capa de óxido de zinc (16) tiene un espesor de aproximadamente 84 nm.

7. El alambre de electrodo de la reivindicación 1, en el que el núcleo (12) comprende al menos uno de cobre, una aleación de cobre y zinc y acero revestido de cobre.

8. Un procedimiento de formación de un alambre de electrodo para su uso en un aparato de mecanizado por descarga eléctrica que incluye las etapas de:

revestimiento de una capa (13) que incluye zinc sobre un núcleo metálico (12) que incluye cobre para formar un alambre compuesto;

calentar el alambre compuesto en un entorno compuesto por más del 22 % de oxígeno a una primera temperatura para formar con el cobre del núcleo (12) una capa de latón de fase gamma (14) sobre el núcleo (12) y hacer que la porción exterior de la capa (13) se oxide en una capa de óxido de zinc (16), en la que el tratamiento térmico del alambre compuesto forma una capa intermedia de latón de fase beta (18) entre el núcleo (12) y la capa de latón de fase gamma (14),

calentar el alambre compuesto en una atmósfera compuesta por más del 22 % de oxígeno a una segunda temperatura mayor que la primera, lo que produce partículas de latón de fase beta (20) precipitadas dentro de la capa de fase gamma (14); y

trefilado en frío del alambre compuesto hasta un diámetro de acabado.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la primera temperatura es de unos 150 °C -160 °C y la segunda temperatura es de unos 275 °C.

10. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el trefilado en frío del alambre compuesto forma discontinuidades (24) en la capa de latón de fase gamma (14) y extruye la capa de latón de fase beta (18) en las discontinuidades (24).

11. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la capa de latón de fase beta (18) es continua.

12. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el trefilado en frío del alambre compuesto forma discontinuidades (24) en la capa de latón de fase gamma (14).

13. El procedimiento de las reivindicaciones 10 o 12, en el que porciones de la capa de óxido de zinc (16) también se extienden en las discontinuidades (24) de la capa de fase gamma (14).