KR0133291B1 - 스파크 침식 절단에 사용하는 와이어 전극의 제조방법 - Google Patents

Abstract

와이어 전극은 코어영역과 외측피복부분으로 구성되었다. 와이어 전극은 높은 표면품질특성 및 높은 강도특성을 달성하기 위하여 단면을 축소하고, 다음 산화환경에서 확산어닐링(diffusion annealing)하고, 그후 다시 단면을 축소하고, 재결정 어닐링을 한후에 최종칫수로 변형된다. 본 발명의 와이어 전극은 한편으로는 매우 균일하고 섬세한 입상구조이며, 다른편으로는 우수한 스파크이전을 보장하는 매우 균일하고 조밀한 표면으로 구성되었다.

Description

스파크 침식 절단에 사용하는 와이어 전극의 제조방법

본 발명은 스파크 침식 절단에 사용하는 와이어 전극, 특히 외측피복에 의해 둘러싸인 코어를 가진 와이어 전극의 제조방법에 관한 것이다. 발명에 관계된 와이어 전극은 일반적으로 침식전극으로서 사용할 수 있다. 특히 스파크 침식 절단 또는 전기침식절단시에 작용하는 스파크 침식방법에 있어서, 와이어 전극은 피가공물상의 절단영역을 따라 즉 절단갭을 따라 피가공물에 작용하며, 절단영역의 세척은 유전유체(dielectric fluid)에 의하여 종전방법으로 행하여진다.

스파크 침식 가공방법의 기본원리는, 피가공물과 전극사이에서 단속적으로 전류에 의해 스파크를 발생하여, 피가공물의 금속입자를 제거하도록 하는 것이다. 절단영역을 통하여 계속적으로 잡아당기는 와이어의 형상으로 일반적으로 구성된 전극의 표면과 피가공물사이를 전류가 흐르므로, 스파크 침식가공결과는 광범위하게 전극의 표면형상, 윤곽 및 칫수에 좌우된다는 것이 명백하다. 스파크 침식 가공시에 피가공물뿐 아니라 전극도 제거되므로, 특히 전극이 보다 두꺼운 피가공물을 통하여 작용될 때, 전극의 측정시 초기의 부정확도는 상당히 증가된다. 이 모든 것은, 특히 스파크침식절단시에는, 필요한 정도 및 표면품질로 제조될 수 없는 절단을 하게 한다.

본 발명은 제1공정에서 와이어 전극의 단면을 축소시키고, 그 다음 제2공정에서는 산화환경에서 와이어 전극의 확산어닐링을 하며, 제3공정에서는 중간직경으로 와이어 전극의 단면을 더욱 축소시키고, 제4공정에서는 축소환경에서 재결정어닐링을 시행하며, 제5공정에서는 와이어 전극을 최종직경으로 형성시키므로서 목적을 달성한다.

본 발명의 방법에 의해 제조된 와이어 전극은 종래의 기술과 비교할때 상당히 많은 잇점에 의해 현저하게 다르다.

제1공정에서의 와이어 전극의 변형은 와이어 전극용 재료선택에 의해 결정되는 단면감소의 정도로 기본재의 직경에 관련하여 와이어의 단면을 알맞게 시행하는 것이 가능하다. 산화환경에서의 확산어닐링시에는, 와이어 또는 와이어 전극의 표면의 산화는 코어 및 외부피복의 활용재료로 본 발명에 의해 조정될 수 있는 확산층의 두께로 시행되며, 확산층은 와이어의 외부피복보다 큰 두께를 가질 수 있는 변두리층의 형성을 용이하게 한다. 산화층 구조를 통하여 표면층 또는 표면영역을 더 경질로 형성할 수 있으며, 그 표면층은 와이어 전극의 마모특성과 절단성능의 증가에 도움을 준다. 그다음 제3공정에서는 어닐된 와이어(annealed wire)는 중간직경의 단면으로 더 축소된다. 확산 어닐링공정시 그 구조가 초기변형공정에 의해 발생한 강성(rigidity) 또는 경도(hardness)를 감소시킬 수 있으므로 적어도 부분적으로 단명의 축소가 가능하다. 제2공정에서 발생한 확산층의 소성변경을 하는 것은 기본적으로 불가능하며 조건에 따라서만 가능하다. 그러나, 와이어의 코어는 연질재로 구성되어 더 소성변형을 할 수 있고, 또 다른 결정중에 β와 γ 그리고 혼합결정상을 포함하고 있는 외부가 경질이고 원측적으로 변형할 수 없는 확산혼합결정을 압착할 수 있으므로, 단면의 더욱 축소는 본 발명의 와이어의 경우에는 가능하다. 축소환경에서 계속적인 재결정어닐링시, 제5공정 및 다음 공정기간에 최종직경으로 와이어 전극의 직경을 더욱 축소하기 위하여 비교적 거친 입자의 구조가 형성된다.

산화확산어닐링과 삽입결정어닐링을 한후에 발생하는 2개의 변형작용에 의해, 산화입자에 의해 발생될 수 있는 와이어 표면의 불규칙성을 신뢰성있게 극복할 수 있기 때문에 본 발명에 의한 와이어 전극은 고도의 표면정도(surface exactness)를 가진다. 또한, 본 발명에 의한 와이어 전극은 고강도 특성, 특히 고인장강도에 의한 특징을 가져 스파크 침식 머신에 와이어 전극을 작용시킬 수 있으며, 동시에 피가공물을 통과할 때 높은 기계적 인장상태하에 있게 된다. 이 특성 및 본 발명에 의한 와이어 전극에 높은 표면품질과 표면크기에 의해 고도의 정밀한 절단을 할 수 있다. 본 발명의 방법의 바람직한 다른 개발에서 와이어 전극의 고어재는 동 또는 동-아연 합금으로 제조된다. 외부 피복은 아연 또는 휘발온도가 낮은 금속으로 제조되며, 예컨대 카듐, 창연, 안티몬 또는 이들 금속 중 하나 또는 수개의 합금을 후자의 경우에 사용할 수 있다. 제1공정을 실시할 때, 그 재료의 기초단면 또 최초단면에 비례하여 변형은 40∼70%일 경우가 유리하다. 이와 같은 정도의 변형의 의해, 와이어 재료의 코어는 충분한 변형능력을 가져 제2공정의 산화어닐링후 더 변형시켜 보다 경질의 혼합결정과 그들의 산화입자의 압축을 용이하게 할 수 있다.

제2공정에서는 전기저항어닐링방법을 사용하여 454∼902℃의 온도범위에서 어닐링을 시행하는 것이 바람직하며, 유도 및 방사방법은 특히 어닐링처리에 적합하다. 그 이유는 이들 방법은 한편으로는 연속적인 어닐링방법과 관련시켜 사용할 수 있고, 다른면에서는 어닐링작용을 특히 정밀하게 조정을 할 수 있도록 하기 때문이다. 또한, 제2공정에서는 외부피복두께의 100∼500%의 두께를 가진 확산층을 형성 또는 구성할 수 있도록 한 일정한 기간에 걸쳐 어닐링처리를 시행하는 것이 유리하다고 입증되었으며, 예컨대 외부피복 또는 외부층이 20㎛의 두께이면 40∼100㎛의 두께로 확산층을 형성하는 것이 바람직하다.

제3공정에서는 변형도를 40∼70%로 하는 것이 바람직하며, 이 변형은 한편으로는 와이어 재료의 충분한 강성과 경도에 영향을 주며, 다른편으로는 보다 연질의 코어재료로 충분하게 확산어닐링을 할 때 생성된 산화물을 압축할 수 있다.

제4공정에서는 온도범위 600∼850℃에서 재결정 어닐링을 실행하는 것이 바람직하며, 그 재결정은 특히 와이어 전극의 표면을 재결정하기 위하여 축소환경에서 오븐에서 시행되는 것이 바람직하다. 와이어 전극의 바람직한 최종강도특성에 의해 제5공정에서 실시한 변형정도는 와이어 전극의 단면과 각각 관계되어 10∼80%의 범위에 있다.

제1도는 와이어 전극의 기본재료의 절단확대도(500:1),

제2도는 제2공정을 시행한후 와이어 전극의 절단표본의 확대도(200:1),

제3도는 제3공정을 시행한후 와이어 전극의 절단표본의 확대도(200:1),

제4도는 제4공정을 시행한후 와이어 전극의 절단표본의 확대도(250:1),

제5도는 제5공정을 시행한후 와이어 전극의 절단표본의 확대도(500:1).

제1도는 본 발명에 의한 와이어 전극의 제조에 사용되는 기초재료의 절단표본의 확대도이며, 기초재료는 아연피복에 의해 둘러싸인 코어를 보유하고 있다.

제2도는 제1 및 제2공정이 시행된 후의 와이어 전극의 절단표본의 확대도이며, 이 구조는 단면이 이미 축소되고 산화환경에서 이미 확산어닐링되었다.

제3도는 제3공정이 시행되고 단면축소가 더 생성된 후의 와이어 전극의 절단표본의 확대도이며, 제2공정의 확산어닐링시 생성된 보다 경질의 단부상(edge phase)을 보다 연질의 코어재료로 압축시켰다.

제4도는 제4공정이 시행된 후, 즉, 수소등 축소환경에서 시행된 재결정 어닐링후의 와이어 전극의 절단표본의 확대도이며, 외부층, 즉 피복이 재결정시 성장한 비교적 큰 입자를 보유한 것을 분명히 알 수 있다.

제5도는 본 발명에 의한 와이어 전극의 최종상태의 절단표본의 확대도이며, 본 발명에 의한 와이어 전극은 명백하게 구성된 외부피복 및 코어로 구성된 것을 알 수 있으며, 전체로서 매우 균일한 구조로 구성 또는 형성되고 있다.

본 발명에 의한 와이어 전극의 특징은 고도의 절단 정확성 특성, 고강도 특성, 특히 고인장강도 특성이며, 이들 특성에 의해 매우 작은 정상-골짜기(peak-to-valley)높이를 가진 비교적 높은 절단성능을 가질 수 있다. 이들 모든 특성은 본 발명의 와이어 전극을 사용하므로서 피가공물 침식절단형상에서 고도의 정확성 또는 정밀성을 용이하게 한다. 재결정구조의 재형성에 의해 매우 조밀하고 산화물이 없는 외부구조를 달성하며, 그 구조는 그의 균일성과 조밀성에 의해 매우 균일한 스파크이전을 보장받는다. 또한 절단 피가공물의 표면품질에 있어서 상당한 개량의 결과를 가져온다. 또, 본 발명에 의한 와이어 전극의 이점은 400N/㎟이상의 최소인장강도를 갖는 것이다.

본 발명의 기본목적은 높은 표면품질, 균일 또는 불변의 전기전달특성 및 충분한 인장강도특성을 가진 와이어 전극을 제공하는 것이다.

Claims (11)

1. 외부층에 의해 둘러싸인 코어를 가지며 스파크 침식 절단에 사용되는 와이어 전극의 제조방법에 있어서, 제1공정에서는 상기 와이어 전극의 단면을 축소시키고, 그다음 제2공정에서는 산화환경에서 와이어 전극을 확산어닐링(diffusion anealing)하며, 제3공정에서는 와이어 전극을 중간직경으로 더 단면을 축소시키고, 제4공정에서는 축소환경에서 재결정 어닐링을 하며, 제5공정에는 와이어 전극을 최종직경으로 변형시켜 구성됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 와이어 전극의 코어는 동합금 또는 동-아연 합금이며, 아연은 외부피복으로 사용됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 와이어 전극의 코어는 동합금 또는 동-아연 합금이며, 휘발온도가 낮은 금속, 예컨대 카듐, 창연, 안티몬 또는 위 금속의 하나 또는 여러개의 합금으로된 외부피복으로 구성됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 제1공정에서의 변형은 재료의 기초단면에 관련하여 40∼70%인 것을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 제2공정에서의 어닐링은 온도 454∼902℃의 범위에서 시행됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
6. 제3항에 있어서, 제2공정에서의 어닐링은, 외부피복의 두께 100∼500%를 가진 확산층이 형성될 때까지, 발생됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 제2공정에서의 어닐링은 전기저항어닐링, 유도 및 방사어닐링중의 1개임을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 40∼70%의 변형을 제3공정에서 발생됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
9. 제4공정에서의 재결정어닐링은 600∼850℃의 온도범위에서 발생됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 제4공정에서의 어닐링은 축소환경에서 발생됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
11. 제1항의 있어서, 제5공정에서의 변형은 10∼80%에서 발생됨을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.

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