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JP3520767B2 - 放電加工用電極線の製造方法 - Google Patents

放電加工用電極線の製造方法

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JP3520767B2
JP3520767B2 JP15081798A JP15081798A JP3520767B2 JP 3520767 B2 JP3520767 B2 JP 3520767B2 JP 15081798 A JP15081798 A JP 15081798A JP 15081798 A JP15081798 A JP 15081798A JP 3520767 B2 JP3520767 B2 JP 3520767B2
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正義 青山
秀雄 河野
幸一 田村
隆裕 佐藤
孝光 木村
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/08Wire electrodes

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電加工用電極線
の製造方法に係り、特に、銅または銅合金からなる芯材
の周上に、黄銅からなる被覆層を形成した被覆型の放電
加工用電極線の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、放電加工用電極線を用いた放電加
工においては、生産性の観点から、放電加工速度の向上
(高効率化)が望まれており、芯材の外周に黄銅合金被
覆層を形成した被覆型の放電加工用電極線が提案されて
いる。
【0003】被覆型の放電加工用電極線の製造方法の一
つとして、芯材の外周に黄銅合金被覆層を溶接造管形成
する方法が挙げられる(特公平6−47130号公
報)。
【0004】この方法は、芯材の周上に被覆用金属テー
プを縦添えした後、その突き合わせ部を溶接して複合線
材を形成し、その後、複合線材に複数の伸線ダイスを用
いて縮径加工(伸線加工)を施すものである。この方法
によれば、大掛かりな装置を必要としないことから設備
コストを抑えることができ、また、長尺の放電加工用電
極線を連続して製造することができるため、量産性に優
れるという利点を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法の場合、複合線材の長手方向に亘って筋状の溶接組織
(鋳造組織)が形成されるが、この溶接組織がそのまま
残った状態だと複合線材の伸線加工性が悪くなる。この
ため、複合線材の断線を防ぐべく、複合線材に高加工度
の伸線加工を施すことができなかった。
【0006】また、伸線加工の条件によっては、溶接組
織が解消されず、放電加工用電極線の組織の一部として
最後まで残存するおそれがあり、この場合、溶接組織残
存部の放電加工特性が不安定になるという問題もあっ
た。
【0007】そこで本発明は、上記課題を解決し、高加
工度の縮径加工を容易に行うことができ、かつ、放電加
工特性が安定な放電加工用電極線の製造方法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、銅または銅合金からなる芯材の周
上に黄銅テープを縦添えした後、その突き合わせ部を溶
接して複合線材を形成し、その後、その複合線材に縮径
加工を施す放電加工用電極線の製造方法において、上記
複合線材の黄銅テープ層に加工度65%以下の減面加工
を施して黄銅テープ層を芯材に密着させた後、その複合
線材に黄銅の再結晶温度以上の熱処理を施して溶接部
の溶接組織と黄銅テープ層の母材の金属組織が略均一化
した黄銅層を形成し、その後、複合線材を縮径加工を施
すものである。
【0009】請求項2の発明は、直径が少なくとも4m
m以上の上記芯材の周上に、厚さが少なくとも0.8m
m以上の上記黄銅テープを縦添えした後、その突き合わ
せ部をTIG溶接し、その複合線材の黄銅テープを減面
加工して芯材に密着させた後、その複合線材を、450
℃で、1時間の熱処理を行う請求項1記載の放電加工用
電極線の製造方法である。
【0010】請求項3の発明は、α相単相またはα相と
β相の混合相の金属組織を有した黄銅からなる上記黄銅
テープを縦添えした後、その突き合わせ部をTIG溶接
し、その複合線材の黄銅テープを減面加工して芯材に密
着させた後、その複合線材を、450℃で、1時間の熱
処理を行う請求項1記載の放電加工用電極線の製造方法
である。
【0011】請求項4の発明は、上記縮径加工の加工前
または加工中、上記複合線材の周上に亜鉛層を被覆する
請求項1記載の放電加工用電極線の製造方法である。
【0012】通常の縮径加工(伸線加工)における最大
加工度が97%であるのに対して、本発明においては、
溶接組織を再結晶化させるために必要な加工度として、
複合線材の黄銅テープ層に加工度65%以下の減面加工
を施している。ここで、通常の伸線加工における加工度
を複合線材に適用した場合は、加工度が約65〜70%
で断線を生じ、伸線不能となる。
【0013】なお、溶接部を含む被覆材(黄銅テープ
層)を熱処理によって再結晶化させるためには、熱処理
前に、被覆材に適度な塑性加工・変形を施す必要がある
ということ、また、この熱処理前の塑性加工・変形の度
合いが大きい程、再結晶化し易くなるということは金属
学上よく知られていることである。
【0014】本発明において、芯材の構成材を銅または
銅合金と限定したのは、導電性を確保して放電加工特性
を向上させると共に、真直性を向上させて取扱い性をよ
くするためである。ここで、芯材として鋼線を用いる
と、真直性に難があると共に、取扱い性が良好でない。
【0015】芯材の直径及び黄銅テープの厚さについて
は、溶接後の複合線材(母線)の直径はできるだけ大き
い方が好ましいという量産性の観点から、加工可能な範
囲として、芯材の直径を少なくとも4mm以上、黄銅テ
ープの厚さを少なくとも0.8mm以上と定めた。
【0016】黄銅の金属組織をα相単相またはα相とβ
相の混合相からなるものに限定したのは、亜鉛濃度の高
いβ相からなる黄銅は、伸線等の加工が著しく困難であ
るためであり、黄銅という合金の性質に基づき、工業的
に伸線等の加工が可能な範囲を定めた。ここで、α相と
β相の混合相からなる黄銅は、亜鉛濃度が高く(β相の
割合が多く)なるにつれ、伸線等の加工が困難になる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0018】本発明の放電加工用電極線の製造方法に用
いる複合線材の横断面顕微鏡写真を図1に示す。
【0019】図1に示すように、本発明の放電加工用電
極線の製造方法に用いる複合線材は、銅または銅合金か
らなる芯材(図1中の白丸部分)の周上に、α相単相ま
たはα相とβ相の混合相の金属組織を有した黄銅(例え
ば、Cu−35Zn合金(wt%))からなる黄銅テー
プを縦添えした後、その突き合わせ部をTIG溶接して
形成されるものである。ここで、図1中における芯材の
周りの黒い部分は空隙となっており、また、黄銅テープ
層(黄銅層)における溶接部の金属組織(溶接組織)と
溶接部以外の部分(母材)の金属組織の境界が明瞭にな
っていることが確認できる。
【0020】図1における複合線材の黄銅層に減面加工
を施した後の横断面顕微鏡写真を図2に、図2における
減面加工後の複合線材に熱処理を施した後の横断面顕微
鏡写真を図3に示す。ここで、図2(b)は図2(a)
の、図3(b)は図3(a)の部分拡大図である。
【0021】その後、この複合線材を絞りダイスに通し
て、複合線材の黄銅層に加工度65%以下の減面加工
(絞り加工)を施し、図2(a)、図2(b)に示すよ
うに、黄銅層が芯材に密着した複合線材に形成する。こ
の時、減面加工後の黄銅層における溶接組織は、減面加
工前に比べて幾分解消され、溶接組織と母材の金属組織
との境界はかなり不明瞭になってくる。
【0022】その後、この複合線材に黄銅の再結晶温度
以上の熱処理(例えば、450℃×1hr)を施すこと
によって、図3(a)、図3(b)に示すように、溶接
組織と母材の金属組織が略均一となり、溶接組織が略解
消された黄銅層を有した複合線材が得られる。
【0023】最後に、この複合線材を複数の伸線ダイス
に通して段階的に縮径加工(伸線加工)を施し、放電加
工用電極線を得る。尚、伸線ダイスによる複合線材の加
工限界に応じて、各縮径加工工程の間において軟化のた
めの熱処理を施してもよい。
【0024】ここで、放電加工用電極線における放電加
工特性の向上という点からすれば、放電加工用電極線の
黄銅層の亜鉛濃度は高い方が好ましいが、高亜鉛濃度の
黄銅は工業的に加工が難しいという問題がある。このた
め、本発明における縮径加工の加工前または加工中、複
合線材の周上に亜鉛層を被覆することにより、複合線材
の黄銅層における亜鉛濃度を熱処理後に高めてあげても
よい。尚、亜鉛層の被覆方法については特に限定するも
のではない。
【0025】これによって、高亜鉛濃度の黄銅テープを
用いて複合線材を形成し、その複合線材から放電加工用
電極線を製造する場合と比較して、高亜鉛濃度の黄銅層
を有した放電加工用電極線の加工および製造が容易とな
り、放電加工特性に優れた放電加工用電極線を工業的に
有利に製造することができる。
【0026】黄銅の再結晶温度以上の熱処理の方法とし
ては、特に限定するものではなく、バッチ方式、走行加
熱方式等の方法が挙げられる。
【0027】銅合金としては、特に限定するものではな
いが、導電率と引張強度(特に、使用温度を想定した引
張強度)とのバランスがよく、真直性にも優れた銅合金
が好ましく、例えば、Cu−Sn−In系合金(Cu−
0.15 〜0.25Sn− 0.15 〜0.25In合金(wt
%))、Cu−Zr系合金(Cu− 0.02 〜0.20Zr合
金(wt%))が挙げられる。
【0028】
【実施例】芯材として、直径が4.2mmのCu−0.
19Sn−0.20In合金線を用い、黄銅テープとし
て、厚さが0.84mmのCu−35Zn合金を用い、
芯材の周上に黄銅テープを縦添えした後、その突き合わ
せ部をTIG溶接して直径が8.8mmの複合線材を7
本形成する。尚、化学組成の単位は、すべてwt%であ
る。
【0029】(実施例1)複合線材を母材として用い、
複合線材の黄銅層に、絞りダイスにより加工度30%の
減面加工を施し、その後、この複合線材に450℃×1
hrの熱処理を施す。
【0030】最後に、この複合線材を複数の伸線ダイス
に通して段階的に縮径加工(伸線加工)を施し、線径が
0.25mm、黄銅層の被覆厚さが0.036mmの放
電加工用電極線を作製する。ここで、各縮径加工工程間
においては、伸線ダイスによる複合線材の加工限界に応
じて軟化のための熱処理を施している。
【0031】(実施例2)絞りダイスによる加工度を5
0%とする以外は実施例1と同様にして、線径が0.2
5mm、黄銅層の被覆厚さが0.036mmの放電加工
用電極線を作製する。
【0032】(実施例3)絞りダイスによる加工度を6
0%とする以外は実施例1と同様にして、線径が0.2
5mm、黄銅層の被覆厚さが0.036mmの放電加工
用電極線を作製する。
【0033】(実施例4)絞りダイスによる加工度を6
5%とする以外は実施例1と同様にして、線径が0.2
5mm、黄銅層の被覆厚さが0.036mmの放電加工
用電極線を作製する。
【0034】(比較例1)複合線材を母材として用い、
この複合線材を複数の伸線ダイスに通して低い加工度で
段階的に縮径加工(伸線加工)を施し、線径が0.25
mm、黄銅層の被覆厚さが0.036mmの放電加工用
電極線を作製する。
【0035】(比較例2)複合線材を母材として用い、
複合線材の黄銅層に、絞りダイスにより70%の加工度
で減面加工を施す。
【0036】(比較例3)複合線材を母材として用い、
複合線材の黄銅層に、絞りダイスにより80%の加工度
で減面加工を施す。
【0037】実施例1〜4および比較例1〜3の各複合
線材に対する絞りダイスによる加工度(%)、熱処理条
件、および伸線加工性の評価結果を表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】表1に示すように、本発明の製造方法を適
用した実施例1〜4の複合線材は、縮径加工前に、溶接
組織解消工程(絞りダイスによる加工度65%以下の減
面加工および黄銅の再結晶温度以上での熱処理)を施し
ているため、いずれも伸線加工性が良好であり、加工度
97%での高い加工度で伸線加工を容易に行うことがで
きた。すなわち、放電加工用電極線の作製のための工程
数又は段数が少なくなり(全体の工程数は比較例1の約
半分)、生産性が良好となる。
【0040】これに対して、比較例1の複合線材は、複
合線材の黄銅層に加工度65%以下の減面加工を施して
いないと共に、再結晶温度以上の熱処理を施していない
ため、伸線加工性が良好でなく、加工度65%以下の低
い加工度で伸線加工しなければならない。このため、最
終寸法(線径:0.25mm、黄銅層の被覆厚さ:0.
036mm)の放電加工用電極線を作製するには、多段
階の伸線加工を施す必要があり、軟化のための熱処理工
程を含めると工程数又は段数が多くなってしまい、生産
性が悪い。
【0041】また、比較例2および比較例3の複合線材
は、複合線材の黄銅層に、絞りダイスにより65%より
も大きな加工度(70%、80%)の減面加工を施すこ
とによって、複合線材に断線が生じ、その後の放電加工
用電極線の作製が不可能となってしまう。すなわち、黄
銅層中に溶接組織が存在する状態では加工性が悪いた
め、加工度を上げて減面加工を施すことができないとい
うことが伺える。
【0042】Cu−0.16Zrからなる芯材を用い、
実施例1〜4と同様にして放電加工用電極線を作製して
みたが、実施例1〜4と同様に良好な伸線加工性を有し
た放電加工用電極線が得られた。
【0043】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、銅または
銅合金からなる芯材の周上に黄銅テープを縦添えした
後、その突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、そ
の複合線材の黄銅テープ層に加工度65%以下の減面加
工を施した後、その複合線材に黄銅の再結晶温度以上の
熱処理を施し、その後、縮径加工を施すことで、縮径加
工前に黄銅テープ層の金属組織と溶接部の溶接組織を略
均一化させることで、溶接組織と金属組織との境界を略
無くすことができ、伸線加工が容易となると共に黄銅層
の溶接組織の均一化がなされ、安定した放電加工特性を
有した放電加工用電極線を生産性よく得ることができる
という優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電加工用電極線の製造方法に用いる
複合線材の横断面顕微鏡写真である。
【図2】図1における複合線材の黄銅層に減面加工を施
した後の横断面顕微鏡写真である。
【図3】図2における減面加工後の複合線材に熱処理を
施した後の横断面顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 幸一 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社 パワーシステム研究所 内 (72)発明者 佐藤 隆裕 茨城県日立市川尻町4丁目10番1号 日 立電線株式会社 豊浦工場内 (72)発明者 木村 孝光 茨城県日立市川尻町4丁目10番1号 日 立電線株式会社 豊浦工場内 (72)発明者 渡部 雅人 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社 パワーシステム研究所 内 (56)参考文献 特開 平2−112820(JP,A) 特開 昭63−174717(JP,A) 特開 平2−179857(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23H 7/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅または銅合金からなる芯材の周上に黄
    銅テープを縦添えした後、その突き合わせ部を溶接して
    複合線材を形成し、その後、その複合線材に縮径加工を
    施す放電加工用電極線の製造方法において、上記複合線
    材の黄銅テープ層に加工度65%以下の減面加工を施し
    て黄銅テープ層を芯材に密着させた後、その複合線材
    黄銅の再結晶温度以上の熱処理を施して溶接部の溶
    接組織と黄銅テープ層の母材の金属組織が略均一化した
    黄銅層を形成し、その後、複合線材を縮径加工を施すこ
    とを特徴とする放電加工用電極線の製造方法。
  2. 【請求項2】 直径が少なくとも4mm以上の上記芯材
    の周上に、厚さが少なくとも0.8mm以上の上記黄銅
    テープを縦添えした後、その突き合わせ部をTIG溶接
    し、その複合線材の黄銅テープを減面加工して芯材に密
    着させた後、その複合線材を、450℃で、1時間の熱
    処理を行う請求項1記載の放電加工用電極線の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 α相単相またはα相とβ相の混合相の金
    属組織を有した黄銅からなる上記黄銅テープを縦添え
    た後、その突き合わせ部をTIG溶接し、その複合線材
    の黄銅テープを減面加工して芯材に密着させた後、その
    複合線材を、450℃で、1時間の熱処理を行う請求項
    記載の放電加工用電極線の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記縮径加工の加工前または加工中、上
    記複合線材の周上に亜鉛層を被覆する請求項1記載の放
    電加工用電極線の製造方法。
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