KR100345958B1 - Zr-contained electrode wire for electrical discharge machining and its method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상온에서 일정 수준 이상의 인장강도를 갖는 강선의 표면에 구리 도금층을 피복한 후, 구리 도금층 위에 지르코늄(Zr)이 함유된 황동 도금층을 피복시킨 와이어 방전가공용 전극선에 관한 것이다.The present invention relates to a wire discharge machining electrode wire coated with a copper plating layer on the surface of a steel wire having a tensile strength of a predetermined level or more at room temperature, and then coated a brass plating layer containing zirconium (Zr) on the copper plating layer.
본 발명의 와이어 방전가공용 전극선은 강선의 표면에 도금층을 피복함에 있어서, 중간층인 구리 도금층은 전극선 단면적의 20∼50%, 최외층인 황동 도금층은 전극선 단면적의 3∼10%가 되도록 피복시키며, 이때 황동 도금층은 구리 60∼65wt%, 아연 35∼40wt% 및 지르코늄 0.03∼0.8wt%가 되도록 성분을 제어함에 기술적 특징이 있다.In the electrode wire for electrical discharge machining of the present invention to coat the plating layer on the surface of the steel wire, the copper plating layer as the intermediate layer is coated to 20 to 50% of the electrode wire cross-sectional area, the outermost brass plating layer to be 3 to 10% of the electrode wire cross-sectional area, wherein The brass plating layer has technical characteristics in controlling the components to be 60 to 65 wt% of copper, 35 to 40 wt% of zinc and 0.03 to 0.8 wt% of zirconium.
본 발명의 전극선은 방전가공시 발생되는 열에 의한 인장강도의 저하가 금속 특성상 불가피하므로 상온에서 일정 수준이상의 인장강도를 갖는 강선을 선택하여 고온에서도 높은 인장강도를 유지할 뿐아니라, 황동층에 지르코늄을 첨가하여 가공성이 좋지 않은 β상의 황동 조직을 미세화하여 황동 도금층의 가공성을 향상시키므로써, 종래의 황동 합금층을 피복한 전극선보다 신선 가공성이 우수한 전극선을 제조할 수 있다.In the electrode wire of the present invention, since the decrease in tensile strength due to heat generated during electrical discharge machining is inevitable in view of metal properties, a wire wire having a tensile strength of a certain level or more is selected at room temperature to maintain high tensile strength even at high temperatures, and zirconium is added to the brass layer. Thus, by improving the workability of the brass plated layer by miniaturizing the beta-phase brass structure of poor workability, it is possible to produce an electrode wire having excellent wire workability than the electrode wire coated with the conventional brass alloy layer.
따라서, 신선 가공성이 좋고 신선 가공 후의 전극선 표면이 균일하여 방전가공 효율이 향상되므로 가공속도와 피가공면의 정밀도가 높아지는 있점이 있다.As a result, the wire workability is good and the surface of the electrode wire after the wire drawing is uniform, so that the discharge machining efficiency is improved, thereby increasing the processing speed and the precision of the surface to be processed.
Description
본 발명은 전기적인 불꽃방전에 의하여 금속 재질의 피가공물을 부분적으로용융시키므로써 피가공물을 가공하는 와이어 방전가공기에 사용되는 전극선에 관한 것으로, 보다 자세하게는 인장강도가 우수한 강선(steel wire)의 표면에 구리 도금층을 피복하고 그 위에 지르코늄을 적당량 함유한 황동 도금층을 피복하여 신선 가공성을 크게 향상시킨 와이어 방전가공용 전극선에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode wire used in a wire electric discharge machine for processing a work piece by partially melting a work piece of a metal material by an electrical spark discharge, and more particularly, a surface of a steel wire having excellent tensile strength. The present invention relates to an electrode wire for wire discharge machining, which is coated with a copper plating layer and coated with a brass plating layer containing an appropriate amount of zirconium thereon to greatly improve wire drawing workability.
도1은 전극선을 사용한 피가공물의 방전가공 과정을 개략적으로 보인 설명도로써, 이에 의거하여 방전가공의 원리와 가공 과정을 살펴보면 다음과 같다.1 is an explanatory view schematically showing the discharge processing process of the workpiece using the electrode wire, based on the principle of the discharge processing and processing process as follows.
도시된 바와 같이, 공급릴(4)에서 풀려나오는 전극선(2)을, 피가공물(1)에 전극선(2)을 통과시키기 위하여 가공 시작 전에 만든 개시 홀(starting hole)(3)을 통하여 관통시키고, 개시 홀(3)을 통과하여 나온 전극선(2)의 끝 부분을 권취릴(5)에 장착하므로써 방전가공 준비가 완료된다.As shown, the electrode wire 2 released from the supply reel 4 is penetrated through a starting hole 3 made before the start of processing in order to pass the electrode wire 2 into the workpiece 1. The discharge machining preparation is completed by attaching the end of the electrode wire 2 passed through the start hole 3 to the winding reel 5.
방전가공의 시작은 전극선(2)의 공급릴(4)과 권취릴(5)을 회전시킴과 동시에 시작된다. 두 릴(4)(5) 사이에서 피가공물에 수직으로 진행하는 전극선(2)에는, 피가공면과의 거리를 일정하게 고정시켜 피가공면의 방전가공 정밀도를 유지하기 위하여 적절한 인장응력이 가해진 상태이다. 한편, 공급릴에서 권취릴로 이동하는 전극선에는 ‘- ’전압을, 금속 재질의 피가공물에는 ‘+ ’전압이 인가됨과 아울러 전극선(2)과 피가공물 사이에 일종의 절연유인 방전 가공액이 공급됨에따라 전극선(2)과 피가공물(1) 사이에서는 전기적인 불꽃방전이 발생하면서 방전에 의한 순간적인 열이 발생하여 이 방전열이 피가공물을 용융시킴으로써 가공이 이루어지게 된다.The start of the electric discharge machining starts at the same time as the supply reel 4 and the take-up reel 5 of the electrode wire 2 are rotated. An appropriate tensile stress is applied to the electrode wire 2 running perpendicular to the workpiece between the two reels 4 and 5 so as to maintain a constant distance from the workpiece to maintain the accuracy of discharge machining on the workpiece. It is a state. On the other hand, '-' voltage is applied to the electrode wire moving from the supply reel to the winding reel, '+' voltage is applied to the workpiece to be made of metal, and a discharge processing liquid, which is a kind of insulating oil, is supplied between the electrode wire 2 and the workpiece. Between the electrode line 2 and the workpiece 1, an electrical spark discharge occurs and instantaneous heat is generated by the discharge, and the discharge heat is processed by melting the workpiece.
상기의 방전 가공액은 방전을 일으키는 매개체의 역할과 함께 전극선과 피가공물의 냉각과 용융금속을 전극선과 피가공물에서부터 제거하는 역할을 수행한다.The discharge processing liquid serves to cool the electrode wires and the workpiece and to remove the molten metal from the electrode wires and the workpiece, together with the role of the medium causing the discharge.
그리고, 불꽃방전이 발생하여 가공이 시작되면 피가공물이 놓인 작업대를 전극선에 대하여 전후좌우로 움직여 주므로써 피가공물이 움직이는 궤적을 따라 원하는 형상의 각종 형태의 홀이 가공되는 것이다.When the flame discharge occurs and the machining starts, various types of holes of a desired shape are processed along the trajectory of the workpiece by moving the worktable on which the workpiece is placed in front, rear, left and right with respect to the electrode line.
방전가공 중 공급릴에서 권취릴로 감기는 전극선에는 일정 크기의 인장 응력이 작용되고, 방전가공에 의한 방전열 때문에 전극선은 약 300℃ 이상의 고온으로 가열되므로 전극선의 인장강도 저하를 초래하여 전극선의 단선을 유발시키게 된다. 따라서, 전극선의 단선 방지를 위해서 전극선은 높은 고온 강도를 가져야함은 물론 가공 정밀도를 유지키 위해서는 가능한 작은 직경일 것이 요구된다. 또한, 전극선은 1회용 소모품인 바, 적절한 가격 수준의 유지도 중요한 사항으로 고려되어야만 한다.Tensile stress of a certain magnitude is applied to the electrode wire wound from the supply reel to the take-up reel during the discharge processing, and the electrode wire is heated to a high temperature of about 300 ° C. or higher due to the discharge heat caused by the discharge machining, which causes a decrease in the tensile strength of the electrode wire, thereby reducing the disconnection of the electrode wire. It is triggered. Therefore, in order to prevent disconnection of the electrode wires, the electrode wires must not only have high high temperature strength but also have a small diameter in order to maintain processing accuracy. In addition, since the electrode wire is a disposable consumable, maintenance of an appropriate price level should also be considered as an important matter.
일반적으로 상기와 같은 와이어 방전가공에 쓰이는 전극선은 그 직경이 0.03∼0.40mm 의 구리선, 황동선 및 아연 도금된 황동선 등이 있으며, 특히 직경 0.1mm 이하의 세선으로는 텅스텐 또는 몰리브덴 와이어 등이 사용되고 있다.In general, the electrode wire used in the above-described electric wire discharge machining includes copper wire, brass wire and galvanized brass wire having a diameter of 0.03 to 0.40 mm, and tungsten or molybdenum wire is used as a fine wire having a diameter of 0.1 mm or less.
그러나, 상기의 구리선은 방전가공 중에 발생하는 열 때문에 고온에서의 인장강도가 급격히 낮아져 전극선에 가해지는 장력을 줄여야함에 따라 피가공물에 있어 가공 절단면의 정밀도가 떨어질 뿐아니라 전극선의 절손이 쉬운 단점이 있으며방전가공의 속도 또한 저하된다.However, the copper wire has a disadvantage in that the cutting edge of the workpiece is not only degraded as well as the electrode wire is easily broken because the tensile strength at high temperature is sharply lowered due to the heat generated during the electrical discharge machining to reduce the tension applied to the electrode wire. The speed of electric discharge machining also decreases.
황동선은 구리선보다 실온에서의 인장강도는 약 2배 정도로 높으나 방전가공 시의 고온 특성은 구리선과 비슷하다. 마찬 가지로, 아연 도금된 황동선 역시 표면의 아연 도금층에 의한 방전 안전성은 크게 향상되었으나 고온에서의 특성은 개선되지 못하였다.Brass wire is about 2 times higher in tensile strength at room temperature than copper wire, but the high-temperature characteristics of electrical discharge machining are similar to those of copper wire. Likewise, the galvanized brass wire also improved the discharge safety by the zinc plated layer on the surface, but did not improve the characteristics at high temperatures.
그리고, 텅스텐과 몰리브덴 와이어는 고온 강도가 우수하여 상기의 문제점이 쉽게 해결되었으나 가격이 비싸고 신선 가공성이 떨어져 제조 비용이 상승되는 문제가 있다.In addition, the tungsten and molybdenum wires have high temperature strength, and thus the above problems are easily solved.
따라서, 상기 고온에서의 문제점을 해결하고 경제성 측면도 함께 고려할 수 있는 방안으로 강선을 심선으로 하여 그 표면에 전도성이 우수한 구리나 황동을 도금하여 피복시키는 방법이 강구되었다.Therefore, a method of solving the above problems at high temperature and considering economical aspects as well as a method of coating a copper or brass plate having excellent conductivity on the surface of the steel wire as a core wire has been devised.
이와같이 강선을 심선으로 하여 그표면에 피복층이 형성된 구조의 종래 전극선을 도2의 (가)내지 (나)에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.As described above, a conventional electrode wire having a structure in which a coating layer is formed on a surface of the steel wire as a core wire will be described with reference to FIGS. 2A to 2B.
먼저, 도2의 (가)는 일본특허 소 53-80899에 개시된 바의 강선(20)을 심선으로 하여 황동(21)이 피복된 방전가공용 와이어의 단면 구조를 보인 것이고, 도2의 (나)는 일본특허 평 3-111126에 나타나 있는 바의 강선(22)의 심선에 구리(23)를 피복하고 그 위에 다시 아연(24)을 피복한 구조이며, 도2의 (다)는 국내 특허공고 92-7689호에 나타나 있는 바의 강선(25)의 심선에 구리(26)를 피복하고 그 표면 위에 아연 함량이 40∼50%정도되는 황동(27)을 피복하여서 된 방전가공용 와이어의 단면 구조를 보여 주고 있다.First, Fig. 2A shows a cross-sectional structure of a wire for electric discharge machining in which brass 21 is coated with the steel wire 20 as disclosed in Japanese Patent Application No. 53-80899 as a core wire. Is a structure in which copper 23 is coated on a core wire of steel wire 22 and zinc 24 is coated on the core wire 22, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-111126. -7689 shows the cross-sectional structure of the wire for electric discharge machining by coating copper (26) on the core wire of steel wire (25) and coating brass (27) with 40 ~ 50% zinc content on the surface. Giving.
상기 도2에 도시된 세 가지 형태의 종래 전극선 중에서 (가)의 전극선은 피가공물의 가공면에 용융된 구리 입자가 융착되는 문제점이 있고, (나)의 전극선은두 차례의 도금을 마친 후 전극선을 최종 선경으로 신선할 때 피복된 아연의 특성상 신선 가공성이 떨어지는 단점이 있으며, (다)의 전극선은 아연 함량이 40∼50% 정도로 높은 황동층은 그 조직이 가공성이 좋지 않은 β상의 합금으로 되어 역시 신선 가공성이 낮은 단점이 있다.Among the three types of conventional electrode wires shown in FIG. 2, the electrode wire of (A) has a problem in that molten copper particles are fused to the processed surface of the workpiece, and the electrode wire of (B) is the electrode wire after two platings are completed. When drawing to final wire diameter, there is a drawback of poor workability due to the properties of the coated zinc.The electrode wire of (C) has a high zinc content of 40 to 50%, and the brass layer is made of β-phase alloy with poor workability. There is also a drawback of low workability.
따라서, 본 발명은 종래의 방전가공용 전극선이 지니고 있는 상기의 제반 문제점들을 해결하여 고온에서도 높은 인장강도를 유지하여 고속 가공이 가능하고, 신선성을 향상시킴으로써 전극선의 세선화와 전극선 표면의 균일성을 높여 방전가공 정밀도를 높일 뿐아니라 강선을 사용하므로써 전극선의 제조 원가를 높이지 않는 와이어 방전가공용 전극선의 제공하는데 본 발명의 목적을 두고 있다.Therefore, the present invention solves the above problems of the conventional electrode for electric discharge machining, and maintains high tensile strength even at high temperature to enable high speed processing, and improves the freshness, thereby making the electrode wire thin and uniformity of the electrode wire surface. It is an object of the present invention to provide an electrode wire for wire discharge machining that does not increase the manufacturing accuracy of the electrode wire by not only increasing the accuracy of electric discharge machining but also increasing the manufacturing cost of the electrode wire.
도1은 와이어 방전가공의 가공 개략도.1 is a processing schematic diagram of wire discharge machining;
도2의 (가)내지 (다)는 종래의 전극선 단면도.2A to 2C are cross-sectional views of a conventional electrode line.
도3은 본 발명에 따른 전극선의 단면도.3 is a cross-sectional view of an electrode line according to the present invention.
((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))((Explanation of symbols for main part of drawing))
3. 개시구멍 4. 공급릴3. Start hole 4. Supply reel
5. 권취릴 20,22,25,31. 강선5. Reel 20,22,25,31. Liner
21,27,33. 황동도금층 23,26,32. 구리도금층21,27,33. Brass plated layer 23,26,32. Copper Plating Layer
24. 아연도금층24. Galvanized layer
본 발명은 상온에서의 인장강도가 일정 수준이상인 강선의 표면에 전기 전도도가 높은 구리를 피복하고, 그 위에 황동을 재차 피복시키되 신선성이 떨어지지 않도록 황동 도금층에 일정 함량의 지르코늄을 함유하도록 하는 것에 기술적 특성이 있다.The present invention is to coat the copper with high electrical conductivity on the surface of the steel wire having a tensile strength of a certain level or more at room temperature, and to coat the brass on it again, but to contain a certain amount of zirconium in the brass plating layer so that the freshness does not fall. There is a characteristic.
강선의 표면에 전기 전도도가 좋은 구리를 피복함은 전류의 특성 즉, 전류가 도체를 따라 흐를 때 전류는 도체의 표면으로 모이는 특성이 있는 전류의 표면효과를 이용하므로써, 심선(core)인 강선은 전극선에 부여되는 인장응력을 감당하게 하고 심선 외층의 구리층은 전류를 흐르게 하는 도체의 역할을 하도록 하기 위함이다. 따라서, 상기 표면효과를 극대화 하기 위해서는 구리층의 두께를 적절히 설정해야만 한다.그리고 , 본 발명의 방전 가공용 전극선을 제조하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.상온에서 적절한 강도를 갖는 강선의 표면에 최종 전극선 단면적의 20∼50%에 해당하는 단면적을 갖도록 구리층을 피복하는 단계와; 상기 구리층의 표면에 전기도금법 또는 용융도금법 중의 한 방법으로 아연과 지르코늄을 도금하는 단계와; 상기 구리층과 아연-지르코늄 도금층 사이의 경계면에서 열에 의한 상호 확산을 일으켜 최종 전극선 단면적의 3∼10%에 해당하는 단면적을 가지며, 그 구성 성분이 구리 60∼65wt%, 아연 35∼40wt%, 지르코늄 0.03∼0.8wt%의 중량비로 이루어진 황동층을 형성시키는 단계로 이루어진다.The coating of copper with good electrical conductivity on the surface of the wire is based on the characteristics of the current, that is, the current gathers to the surface of the conductor when the current flows through the conductor. In order to handle the tensile stress applied to the electrode wire and the copper layer of the core wire outer layer to serve as a conductor to flow the current. Therefore, in order to maximize the surface effect, the thickness of the copper layer must be appropriately set. A method of manufacturing the electrode line for electric discharge machining according to the present invention is as follows. Coating the copper layer to have a cross-sectional area corresponding to 20-50% of the; Plating zinc and zirconium on the surface of the copper layer by one of electroplating and hot dip plating; Cross diffusion by heat occurs at the interface between the copper layer and the zinc-zirconium plating layer, and has a cross-sectional area corresponding to 3 to 10% of the final electrode wire cross-sectional area. The constituents are 60 to 65 wt% copper, 35 to 40 wt% zinc, and zirconium. Comprising a step of forming a brass layer consisting of a weight ratio of 0.03 ~ 0.8wt%.
도3에 본 발명의 일실시예 전극선의 단면을 도시하였는 바, 이에 의거하여 본 발명의 전극선 구조와 특성 등을 보면 다음과 같다.3 is a cross-sectional view of an electrode line according to an embodiment of the present invention. The electrode line structure and characteristics of the present invention are as follows.
도시된 바와 같이, 본 발명은 고온에서의 인장강도를 유지하기 위하여 상온에서의 인장강도가 1500Mpa 이상을 나타내는 강선(31)을 심선으로 하여 그 표면에 전기 전도성이 우수한 구리층(32)을 최종 전극선 단면적의 20∼50%만큼 피복하고, 구리 도금층 표면 위에 최종 전극선 단면적의 3∼10%정도가 되도록 황동층(33)을 피복하였다.As shown, in order to maintain the tensile strength at high temperature, the present invention uses the steel wire 31 having a tensile strength of 1500 Mpa or more at room temperature as a core wire, and a copper layer 32 having excellent electrical conductivity on the surface thereof. 20 to 50% of the cross-sectional area was covered, and the brass layer 33 was coated on the surface of the copper plating layer so as to be about 3 to 10% of the final electrode wire cross-sectional area.
상기 전극선의 최 외층인 황동층(33)은 아연 함량의 증가에 따라, 인장 강도가 낮고 가공성이 좋은 α상의 조직으로부터 인장강도는 높으나 가공성이 떨어지는 β상의 조직으로 바뀐다. 따라서, 인장강도를 유지하면서도 가공성을 향상시키기 위하여 황동층(33)의 조성을 구리 60∼65wt%, 아연 35∼40wt%에 지르코늄 0.03∼0.8wt%가 되도록 성분을 조절하였다. 황동층(33)에 함유된 지르코늄은 가공성이 불량한 β상의 황동 조직을 미세화하므로써 황동 피복층의 신선성을 향상시키게 되는 것이다.The brass layer 33, which is the outermost layer of the electrode wire, changes from the α phase structure with low tensile strength and good processability to the β phase structure with high tensile strength but poor processability as the zinc content increases. Therefore, in order to improve the workability while maintaining tensile strength, the composition of the brass layer 33 was adjusted to 60 to 65 wt% of copper and 35 to 40 wt% of zinc to 0.03 to 0.8 wt% of zirconium. The zirconium contained in the brass layer 33 improves the freshness of the brass coating layer by miniaturizing the β-phase brass structure having poor workability.
본 발명의 전극선에 있어서, 상온에서의 인장강도가 1500Mpa 이상인 강선을 사용함은, 1500Mpa 미만의 인장강도를 갖는 강선의 경우에는 고온에서의 인장강도 저하로 인하여 종래의 전극선 대비 인장강도의 증가 효과가 없기 때문이나, 그 이상의 경우에는 고온에서의 인장강도 저하분을 충분히 감당할 수 있기 때문이다.In the electrode wire of the present invention, the use of a steel wire having a tensile strength of 1500 Mpa or more at room temperature does not increase the tensile strength of the electrode wire due to a decrease in tensile strength at a high temperature in the case of a steel wire having a tensile strength of less than 1500 Mpa. This is because, in the case of more than that, the decrease in tensile strength at high temperature can be sufficiently handled.
그리고, 상기 전극선의 중간층인 구리 피복층의 경우, 그 단면적이 전극선단면적의 20% 미만이 되면 심선인 강선을 통한 전류의 흐름이 증가하여 전류의 표면효과를 감소시키므로써 전기 전도성이 나빠져 방전 효율이 떨어지고, 50%를 초과하게 되면 전기 전도성은 좋아지나 전극선의 인장강도가 낮아져 방전가공시의 단선 발생을 증가시킬 수 있으며 전극선 제조 원가가 상승하게 된다.In the case of the copper clad layer, which is an intermediate layer of the electrode line, when the cross-sectional area is less than 20% of the cross-sectional area of the electrode line, the current flows through the steel wire, which is the core wire, to increase the surface effect of the current, thereby deteriorating the electrical conductivity, thereby reducing the discharge efficiency. In addition, when the electrical conductivity exceeds 50%, the electrical conductivity is improved, but the tensile strength of the electrode wire is lowered, which may increase the occurrence of disconnection during discharge processing, and the electrode wire manufacturing cost increases.
전극선의 최외층인 황동 피복층의 단면적이 전극선 전체 단면적의 3% 미만일 경우에는, 방전가공시 중간층인 구리 피복층이 용융되어 황동층을 뚫고 나오므로써 피가공물의 방전가공면에 구리가 융착되는 문제를 발생시킬 여지가 있으며, 단면적이 10%를 초과하게 되면 전기 전도성이 나빠지고 방전 효율이 떨어지게 되는 문제가 있다.If the cross-sectional area of the brass cladding layer, which is the outermost layer of the electrode wire, is less than 3% of the total cross-sectional area of the electrode wire, the copper cladding layer, which is an intermediate layer, melts and penetrates the brass layer during discharge processing, thereby causing a problem that copper is fused to the discharge processing surface of the workpiece. There is a possibility that, if the cross-sectional area exceeds 10% there is a problem that the electrical conductivity is worsened and the discharge efficiency is lowered.
상기 전극선의 최외층을 이루는 황동 피복층의 미량 첨가 원소인 지르코늄의 경우, 그 함량이 0.03wt% 미만에서는 β상의 황동 조직을 미세화하는 효과가 거의없으며 0.8wt% 초과시에는 지르코늄 첨가에 따른 β상의 미세화 효과가 오히려 감소하게 된다.In the case of zirconium which is a trace addition element of the brass cladding layer forming the outermost layer of the electrode wire, when the content is less than 0.03wt%, there is little effect of miniaturizing the brass phase of β phase, and when it exceeds 0.8wt%, the phase refinement effect of β phase due to the addition of zirconium Rather decrease.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.
상온에서의 인장강도가 1500Mpa 이상되는 선경 0.6mm의 강선에 구리를 피복시킨 후 전기도금법으로 구리 피복층 위에 다시 아연과 지르코늄을 피복하였다. 그리고 상기 두 번의 피복 과정이 끝난 후, 전기 저항법으로 강선을 가열하여 구리와 아연 및 지르코늄 사이에서 상호 확산이 일어나도록 하므로써, 아연과 미량의 지르코늄으로 이루어진 전극선의 최외층을 미량의 지르코늄이 함유된 황동층으로 변화시켰으며, 피복층 형성이 완료된 강선을 선경 0.2mm로 신선한 후, 잔류응력 제거열처리를 실시하여 직진성이 양호한 전극선을 제조하였다.After copper was coated on the steel wire having a diameter of 0.6 mm having a tensile strength of 1500 Mpa or more at room temperature, zinc and zirconium were again coated on the copper coating layer by electroplating. After the two coating processes are completed, the wire is heated by an electrical resistance method so that mutual diffusion occurs between copper, zinc, and zirconium. Thus, the outermost layer of the electrode wire made of zinc and a small amount of zirconium contains a small amount of zirconium. The copper wire was changed to a brass layer, and the steel wire having the coating layer formation completed was fresh to a wire diameter of 0.2 mm, and then a residual stress removal heat treatment was performed to prepare an electrode wire having good straightness.
상기의 제조과정을 통해 얻어지는 본 발명에 따른 전극선과 종래의 전극선을 함께 신선하여 전극선의 황동층내 지르코늄의 함량이 신선 가공성에 미치는 영향과 신선 가공성 향상에 따른 방전가공성을 조사한 결과와, 신선 가공시의 단선 빈도와 방전가공 속도 및 피가공면의 정밀도에 대한 결과를 다음의 표1과 표2에 나타내었다.The electrode wire and the conventional electrode wire according to the present invention obtained through the above manufacturing process is drawn together to investigate the effect of the content of zirconium in the brass layer of the electrode wire on the wire workability and the discharge processability according to the improvement of the wire workability, Table 1 and Table 2 show the results of disconnection frequency, discharge machining speed, and precision of workpiece surface.
*황동층내의 β상은 전자 회절법으로 확인하였고 β상의 평균입경은 투과전자현미경으로 관찰·계산하였다.The β phase in the brass layer was confirmed by electron diffraction, and the average particle diameter of the β phase was observed and calculated by a transmission electron microscope.
상기의 표1을 살펴보면 지르코늄 함량이 증가함에 따라 β상의 평균입경이작아지는 조직의 미세화 현상을 명확히 알 수 있고, 그 영향에 의해서 신선 가공성이 향상되므로써 신선 가공시 전극선의 단선 횟수도 감소함을 알 수 있다.Looking at Table 1 above, as the zirconium content increases, it becomes clear that the micronized phenomenon of the structure of which the average particle diameter of the β phase decreases. Can be.
그리고, 상기 표1에 있는 본 발명의 전극선과 황동선 및 구리선을 포함한 종래의 전극선을 사용하여 SKD-11재질의 두께 22mm인 금형을 가공함에 있어서, 가공속도와 피가공면의 정밀도를 조사하였다. 정밀도는 칫수오차가 0.01mm 미만은 1등급, 0.01∼0.03mm 이면 2등급, 0.03mm 를 초과하면 3등급으로 구분하여 다음 표2에 나타냈다.(칫수오차는 가공후 최대치와 최소치의 차이임)Further, in processing a mold having a thickness of 22 mm of SKD-11 material using a conventional electrode wire including the electrode wire of the present invention shown in Table 1 and a brass wire and a copper wire, the processing speed and the precision of the surface to be processed were examined. The precision is divided into 1 class for dimension error less than 0.01mm, 2 class for 0.01 ~ 0.03mm, and 3 class for exceeding 0.03mm. (The dimension error is the difference between the maximum value and the minimum value after processing.)
상기의 표2에서도 본 발명의 전극선이 종래의 구리 및 황동 피복선과 순수 황동선이나 구리선보다 가공속도와 정밀도가 향상되었음을 알 수 있으며, 상기 표1과 표2의 결과는 황동 피복층에 함유된 미량 원소 지르코늄에 의한 조직 미세화 효과로 전극선의 신선성이 향상되므로써 신선 후의 전극선 표면이 종래의 것보다 균일하여 방전가공시 안정된 방전이 가능하기 때문이다.In Table 2 above, it can be seen that the electrode wire of the present invention has improved processing speed and precision compared to conventional copper and brass coated wires and pure brass wires or copper wires. The results of Tables 1 and 2 show the trace element zirconium contained in the brass coating layer. This is because the surface of the electrode wire after wire drawing is more uniform than that of the conventional one because the freshness of the electrode wire is improved due to the structure refinement effect by the microstructure.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 와이어 방전가공용 전극선은 고온에서도 높은 인장강도를 갖는 강선을 사용하고 지르코늄이 함유된 황동층을 전극선의 최 외층에 형성시키므로써, 종래의 피복 전극선과 달리 고온 강도가 유지되고 신선 가공성이 좋아 세선으로의 신선도 가능하며, 신선 후의 전극선 표면도 균일하므로 방전가공 효율이 향상된다.As described above, the electrode wire for wire discharge machining of the present invention uses a steel wire having a high tensile strength even at a high temperature and forms a zirconium-containing brass layer on the outermost layer of the electrode wire, so that the high temperature strength is different from the conventional coated electrode wire. It is possible to maintain thin wires, and to draw thin wires. The surface of the electrode wires after wire drawing is uniform, so that the discharge processing efficiency is improved.
따라서, 본 발명의 전극선은 종래의 전극선보다 방전가공 속도를 증가 시키고 피가공면의 정밀도를 향상시켜 주는 이점이 있다.Therefore, the electrode wire of the present invention has the advantage of increasing the discharge machining speed and improve the accuracy of the surface to be processed than the conventional electrode wire.
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