专利名称：铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种皮芯结构丝材，更具体的，本发明涉及一种电火花线切割用皮芯结构丝材。
背景技术：
电火花加工的原理是在一定介质中，基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，从而达到对零件的尺寸、形状及表面质量等预定的加工要求。电火花线切割加工(简称WEDM)是在电火花加工基础上于20世纪50年代末最早在苏联发展起来的一种新的工艺形式，电火花线切割加工的基本原理是利用不断移动的细金属导线作为工具电极，其与工件之间形成脉冲性放电腐蚀工件来实现加工。电火花 线切割加工具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、加工成本低等突出优点。对于电火花线切割加工用金属丝，理想的是其有加工速度快、抗拉强度高、韧性强、导电性好、价格低廉等特性。但是当对加工零件的精度、光洁度要求较高时，比如精密模具、精密仪器的零部件、表面质量要求高的零件等，现有技术中的电火花线切割金属丝的性能，难以同时兼顾速度和质量要求。
发明内容
本发明的发明人经过长期的实验和实践，提出了一种皮芯结构线材，用作电火花线切割的电极线材料。本发明的电极线材料再增大慢走丝电火花线切割金属丝的切割加工速度的同时，能够保证精密模具、精密仪器的表面加工粗糙度低、并且所述的皮芯结构线材成本相对低廉。本发明所采用的技术方案为一种铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材，其特征在于皮芯结构的外皮层为金属钥，内芯层为金属丝层，所述的金属丝层的组分包括Zn、Al、Ni、Mn、Mo和Cu组成的金属丝。优选的，所述外皮层的质量为内芯层质量的10-20%。优选的，所述的合金的组分和比例分别为Zn 36% -38%, Al 12% -15%, Ni
3.0% -5. 0%, Mn :0. 30-0. 80%, Mo O. 30-0. 80%，余量为铜和不可避免的杂质。另外，本发明还公开了上述的铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤(I)在真空感应熔炼炉中按照内芯层的合金的成分以及组成加料，并使其熔化，得到熔融的金属液；(2)将熔融的金属液导入到连铸设备内，制备合金线坯；(3)将合金坯材经冷却拉伸和在线退火，制成直径为2-3_的金属丝；(4)利用O. 2-0. 4mm厚的Mo薄片包裹步骤(3)所述的金属丝并压实，经过拉丝机多道次拉伸，得到直径为O. 20-0. 25mm的丝材；(5)去应力退火，得到皮芯结构丝材。
其中，在所述的步骤⑴中，优选的，熔化温度为1050_1150°C，保温时间为50-150分钟；更优选的，所述的熔化温度为1050-1100°C，保温时间为50-100分钟。其中，在所述的步骤⑵中，优选的，连铸温度为1000-1050°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 6-0. 9MPa，冷却水进水温度为5_30°C，连铸速度为1200-1300mm/min，得到合金坯材；更优选的，连铸温度为1000-1100°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 7-0. 8MPa。其中，在所述的步骤(3)中，所述的在线退火温度为600_680°C，退火时间为10_50秒，以使合金材料线坯经过拉伸后得到的线材发生再结晶，便于后续拉伸加工。其中，在所述的步骤⑷中，所述的Mo薄片的质量为所述的金属丝质量的10-20%。其中，在所述的步骤(5)中，所述的去应力退火温度为200_250°C，相应的退火时 间为10-30秒，以消除最终金属丝成品的加工应力。本发明与现有技术中已有的慢走丝电火花金属丝相比，具有以下显著优点和有益效果(I)本申请所采用的皮芯结构的丝才与传统的电极线相比，提高了金属丝在加工液中的耐蚀性，并且降低了加工后的表面粗糙度。(2)采用本申请的铜合金制造的金属丝其结晶性能良好，具有稳定的抗拉强度，提高了切削速度。
图I为慢走丝电火花线切割用金属丝的加工示意图。
具体实施例方式下文将结合具体的实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。实施例I按以下质量配制总计为IOOKg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Zn 36. OKg ；A1 :12. OKg ；Ni :3. OKg ；Mn :0. 30Kg ；Mo :0. 30Kg ;和余量的 Cu ;将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1050°C，保温时间为100分钟；将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为连铸温度1000°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 7 O. 8MPa，冷却水进水温度5_30°C，进出水温差为5 15°C，连铸速度为1200mm/min ;将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度600°C，退火时间50秒；制备得到的金属丝的直径为2. 5mm。所述的金属丝的化学成分和组成为Zn 36. 0% ；A1 :12. O % ；Ni :3. 0% ；Mn :0. 30% ；Mo :0. 30% ;和余量的 Cu。实施例2按以下质量配制总计为IOOKg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Zn 36. OKg ；A1 :12. OKg ；Ni :5. OKg ；Mn :0. 80Kg ；Mo :0. 80Kg ;和余量的 Cu ;将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1050°C，保温时间为100分钟；将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为连铸温度1000°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 7 O. 8MPa，冷却水进水温度5_30°C，进出水温差为5 15°C，连铸速度为1200mm/min ;将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度650°C，退火时间25秒；制备得到的金属丝的直径为2. 5mm。所述的金属丝的化学成分和组成为Zn 36. 0% ；A1 :12. O % ；Ni :5. 0% ；Mn :0. 80% ；Mo :0. 80% ;和余量的 Cu。实施例3按以下质量配制总计为IOOKg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Zn 38. OKg ；A1 :15. OKg ；Ni :5. OKg ；Mn :0. 80Kg ；Mo :0. 80Kg ;和余量的 Cu ;将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1150°C，保温时间为100分钟；将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为连铸温度1100°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 7 O. 8MPa，冷却水进水温度5_30°C，进出水温差为5 15°C，连铸速度为1200mm/min ;将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度680°C，退火时间25秒；制备得到的金属丝的直径为2. 5mm。所述的金属丝的化学成分和组成为Zn 38. 0% ；A1 :15. O % ；Ni :5. 0% ；Mn :0. 80% ；Mo :0. 80% ;和余量的 Cu。实施例4
按以下质量配制总计为IOOKg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Zn 38. OKg ；A1 :15. OKg ；Ni :3. OKg ；Mn :0. 30Kg ；Mo :0. 30Kg ;和余量的 Cu ;将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1100°C，保温时间为100分钟；将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为连铸温度1050°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 7 O. 8MPa，冷却水进水温度5_30°C，进出水温差为5 15°C，连铸速度为1300mm/min ;将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度650°C，退火时间25秒；以及成品前的去应力退火，退火温度200°C，退火时间20秒；得制备得到的金属丝的直径为O. 25mm。所述的金属丝的化学成分和组成为Zn :38. 0% ；Al 15. 0% ；Ni 3. 0% ；Mn :0. 30% ；Mo :0. 30% ;和余量的 Cu。实施例5按以下质量配制总计为IOOKg的合金原料(可以为块状或粉末的高纯原料)，其中，Zn 37. OKg ；A1 :13. 5Kg ；Ni :4. OKg ；Mn :0. 55Kg ；Mo :0. 55Kg ;和余量的 Cu ;将配制的合金原料放入感应熔炼炉中使其熔化，熔化温度为1050°C，保温时间为100分钟；将熔融的合金液体导入水平连铸炉内，采用连铸方法制备合金线坯，连铸工艺参数为连铸温度1000°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 7 O. 8MPa，冷却水进水温度5_30°C，进出水温差为5 15°C，连铸速度为1200mm/min ;将所制得的合金坯经多道冷拉伸和在线退火，退火温度650°C，退火时间25秒；；得制备得到的金属丝的直径为2. 5mm。所述的金属丝的化学成分和组成为Zn 37. 0% ；A1 :13. 5% ；Ni :4. 0% ；Mn :0. 55% ；Mo :0. 55% ;和余量的 Cu。皮芯结构丝材成品利用O. 2mm厚的Mo薄片分别依次包裹由实施例1_5得到的金属丝并压实，经过拉丝机多道次拉伸，得到直径为O. 25mm的丝材，所述的Mo薄片的质量为所述的金属丝质量的12% ;最后在250°C的条件下进行去应力退火30秒，得到编号依次为A1-A5的皮芯结构丝材。在万能电子拉伸仪上测试编号依次为A1-A5的皮芯结构丝材的抗拉强度和延伸率，采用TX-300A智能电导线电阻率测量仪测试其导电率，以45号钢作为工件测试所述的金属丝的电火花线切割速度，采用触针法测量加工后的表面粗糙度。所得结果列在表I中。实验结果数据
表1A1-A5的皮芯结构丝材的实验数据
~—[抗拉强度丨延伸率I 导电率~ 表面粗糖度I最高电火花线切割速度
/MPa/%/ IACSμιηmm2/min
Al 1089L210.2150J6232
A2 1085Γ 50.213028227
A3 1092Γ 60.2170^27229
Α4 120L180.219025228
Α5 IO^Γ 90.2060^2423权利要求
1.一种铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材，其特征在于皮芯结构的外皮层为金属钥，内芯层为合金，该合金的组分包括Zn、Al、Ni、Mn、Mo和Cu组成的金属丝。
2.权利要求I所述的铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材，其特征在于所述的金属丝的组分和比例分别为Zn 36% -38%, Al 12% -15%, Ni 3. O % -5.0%, Mn O. 30-0. 80%, MoO. 30-0. 80%，余量为铜和不可避免的杂质。
3.权利要求I或2所述的皮芯结构丝材，所述外皮层的质量为内芯层质量的10-20%。
4.权利要求1-3任一项所述的铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤 (1)在真空感应熔炼炉中按照内芯层的合金的成分以及组成加料，并使其熔化，得到熔融的金属液； (2)将熔融的金属液导入到连铸设备内，制备合金线坯； (3)将合金坯材经冷却拉伸和在线退火，制成直径为2-3_的金属丝； (4)利用O.2-0. 4mm厚的Mo薄片包裹步骤(3)所述的金属丝并压实，经过拉丝机多道次拉伸，得到直径为O. 20-0. 25mm的丝材； (5)去应力退火，得到皮芯结构丝材。
5.权利要求4所述的制备方法，在所述的步骤(I)中，熔化温度为1050-1150°C，保温时间为50-200分钟。
6.权利要求4所述的制备方法，在所述的步骤⑵中，连铸温度为1000-1050°C，连铸时结晶器冷却水压为O. 6-0. 9MPa，冷却水进水温度为5_30°C，连铸速度为1200-1300mm/mirio
7.权利要求4所述的制备方法，在所述的步骤(3)中，所述的在线退火温度为600-680°C，退火时间为10-50秒。
8.权利要求4所述的制备方法，在所述的步骤(4)中，所述的Mo薄片的质量为所述的金属丝质量的10-20%。
9.权利要求4所述的制备方法，在所述的步骤(5)中，所述的去应力退火温度为200-250°C，相应的退火时间为10-30秒。
全文摘要
本发明提供了一种铜锌合金电火花线切割用皮芯结构丝材，其中皮芯结构的外皮层为金属钼；内芯层为合金，该合金的组分包括Zn、Al、Ni、Mn、Mo和Cu组成的金属丝。本发明的皮芯结构丝材，用作电火花线切割加工，可以提高电极线在加工液中的耐蚀性、切削速度和降低表面粗糙度。
文档编号C21D9/54GK102806392SQ201110142490
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者郑霞 申请人:昆山市瑞捷精密模具有限公司