決定性優勢。
[0060] 為制造本發明的電極絲而使用的本發明方法依賴于鋼芯和施加其上的覆層的延 展性。然而，如果經涂覆的鋼芯的延展性不夠，則應該省去隨后的拉伸過程或者將其限制至 小的程度。在電火花電蝕的領域中，考慮到其中現行的要求，例如對于自動穿線，本發明電 極絲的一定的塑性變形是必不可少的。因此，一些其中使用本發明的電極絲的機器裝備有 簡化電極絲穿線的退火裝置。對于低碳鋼，足夠的電極絲塑性變形通過升溫來實現。
[0061] 可塑性對于穿線是有用的：在電極絲的制備期間，其容許電線的收縮 (EinschnUrung)，以使其變尖并可通過電火花電蝕機的上下頭部的導向裝置（FUhrungen) 穿線。
[0062] 增加碳在鋼芯的鋼中的濃度增大了后者的彈性模量，以這種方式可使其在 80001^/1111]12-16,0001^/1111]12變化。對于總直徑為0.251111]1的電線，可通過增加碳濃度使（例如 50mm的）最小彎曲半徑加倍。因此，具有鋼芯、總直徑大于0. 25mm、和抗斷強度大于2000N/ mm2的現有技術已知的電極絲不適合于電火花電蝕機。很難將這些硬電線送料至目前所使 用的機器中，并且甚至會損傷它們。此外，實際中使用的大多數機器通常裝備有布置在加工 區域后面的切割機（Hacker)。該切割機的最大剪切力有限。具有總直徑大于且碳濃度大 于0. 2重量％的電極絲僅被不充分地切割或甚至不能被切割，其中不能排除對切割裝置的 損傷。先前已知的具有〇. 25mm的大直徑和抗斷強度大于1300N/mm2的電極絲通常不適合 于大多數電火花電蝕機的切割和輸送裝置。
[0063] 對于給定的電線直徑，為了實現足夠的抗斷強度，可以限制覆層的厚度至覆層具 有比芯小的機械強度。正如所解釋的那樣，芯主要對電極絲的機械強度負責。因此，其直徑 必須足夠大以保證足夠的機械強度。與此相對，因為鋼芯是不良的導體，所以覆層必須具有 最小的厚度，以便即使在工件加工和隨之而來的覆層的磨損期間也能提供總的導電性。
[0064] 當為鋼芯選擇鋼時，也有必要考慮各種鋼的磁性。流經鋼芯的電流可產生磁場，其 對切割過程不利并且在加工區域導致電極絲彎曲，從而導致切割精度劣化。為了避免這些 缺點，本發明的電極絲的鋼具有盡可能低的頑磁性（Remanenz)。頑磁性低的鋼主要是低碳 鋼，然而其同時具有所需的機械強度。這可通過設置鋼芯中的硅含量來實現。在本發明的 上下文中，已經認識到用于制造變壓器板的鋼也非常適合于制造鋼芯。
[0065] 在本發明的上下文中，對于給定的總直徑，圖6-9使得簡單的鋼芯機械強度和電 極絲總導電性的建立成為可能。這些圖分別示出了總直徑為0. lmm、〇. 2mm、0. 25mm和0. 3mm 的電極絲。
[0066] 各橫坐標描繪了以微米計的鐵-鋅合金層的厚度。縱坐標表示以瓦特/cm計的電 力損失和以N計的電線的抗斷應力，其中相同的數值標尺適用于兩個變量。
[0067] 使用有效電流來實現不同的功率：對于0. 1mm的電線直徑有效電流為10A ;對于 0· 2mm的電線直徑，35A ;對于0· 25mm的電線直徑，60A ;以及對于0· 3mm的電線直徑，90A。 通過一系列電鋸齒狀脈沖（SRgezahnimpulse )來產生所述有效電流，其中特征斜率大于 300A/ys。覆層的比電阻為6μ Ω*〇ιι并且芯的比電阻為1〇μ Ω*〇ιι。
[0068] 在圖6-9中每個圖中標記為1的曲線表示鋼芯中的電力損失。各個曲線2表示覆 層中的電力損失，曲線3表示總電力損失，以及曲線4表示鋼芯的抗斷應力。各個曲線5表 示當鐵-鋅合金層被磨損掉50% (這對應于電線在電火花電蝕期間的正常磨損）時被覆蓋 的電極絲的抗斷應力。水平線6表示使具有指定總直徑的電極絲在正常機械中經歷的最大 機械抗斷應力。
[0069] 正如預期的，在全部圖中，鐵-鋅合金層中的電力損失隨其厚度的增加而增大，其 中電極絲的總機械強度降低。
[0070] 如果將鐵-鋅合金層設定為對應于各個點Α(曲線2和1的交點）右邊的值的厚 度，則鐵-鋅合金層中的電力損失增加并接近于芯的電力損失。然而，層厚度的增大降低了 機械強度。最好不降低機械強度至超出閾值，自該閾值起電極絲在電火花電蝕過程期間可 斷裂。在B點處到達所述閾值，其中最大抗斷應力（曲線5)下降至電蝕機的最大抗張應力 (曲線6)以下。因此，最佳層厚是在點A右邊且點B左邊的值。
[0071] 所述曲線的分析表明鐵-鋅合金層4必須為總電線直徑的5% -25%。這使得根 據所選擇的覆層厚度制造寬范圍的電線變成可能，其中某些電極絲（具有較薄的覆層）更 好地適合于精加工，而其它（具有較厚的覆層）對于高加工速率或者在惡劣的沖洗條件下 表現得更好。
[0072] 進行的測試已經得出如下結論：不含覆層的簡單鐵電線只允許非常低的加工速 率，因為在源自工件切割的切割期間其形成再沉積并導致高斷裂風險。這種行為對應于純 的銅層的行為。由純鋅形成的覆層也不會使切割速率提高至令人滿意的水平。對此的原因 在于，純鋅由于其低的熔點而使得磨損率高。即使非常厚的（例如25微米厚）的純鋅覆層 也不能增加切割過程的速率。只有鐵-鋅合金層才能將電極絲的切割速率增大至對應于具 有銅-鋅覆層的電極絲的切割速率的切割速率。因此，可假定鐵-鋅合金的磨損比未經涂 覆的鋼線或具有純鋅層的鋼線的磨損更小。與此相對，鐵-鋅合金層過薄不能提供足夠的 效果。所述電極絲具有接近于純鋼線的性質。然而，如果明顯增大鐵-鋅合金層的厚度，且 由此增至迄今已知的水平以上，則令人驚奇地發現可大大減少再沉積。因此，鐵-鋅合金層 完全不同于鋅-銅合金層。它使得材料去除（Materialabtrag)的提高和精加工通過次數 的減少變成可能，因為在電線通過（Durchlauf)后沒有再沉積。
[0073] 總而言之，可證實鐵-鋅合金層的厚度必須顯著大于迄今已知的電極絲的情形。
【主權項】
1. 用于電火花電蝕的電極絲（1)，其具有0.05-0. 4mm的總直徑（D)、由鋼制成的內部鋼 芯（2)和圍繞鋼芯（2)的外部覆層（3)，其特征在于，覆層（3)具有鐵-鋅合金層（4)，并且 所述鐵-鋅合金層在其最薄處的厚度（d)大于總直徑（D)的5%且在其最厚處的厚度小于 總直徑（D)的25%。2. 如權利要求1所述的電極絲（1)，其特征在于，鐵-鋅合金層（4)在覆層（3)中形成 連續導電的電流通路。3. 如權利要求2所述的電極絲（1)，其特征在于，鐵-鋅合金層（4)被設計成層元件 (8)的緊密堆積，其中層元件（8)彼此接觸。4. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鐵-鋅合金層（4)中鐵的含量 小于或等于50重量％。5. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鐵-鋅合金層（4)中鋅的含量 大于或等于60重量％。6. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鐵-鋅合金層（4)中鋅的含量 朝該鐵-鋅合金層（4)的外緣方向增大。7. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，總直徑（D)小于或等于0. 2mm， 且鋼芯（2)的鋼包含0. 2-0. 6重量％的碳。8. 如權利要求7所述的電極絲（1)，其特征在于，鋼芯（2)具有1000-3000N/mm2的抗 斷強度。9. 如權利要求1-6之一所述的電極絲（1)，其特征在于，總直徑（D)大于0. 20mm，且鋼 芯（2)的鋼包含不超過0. 2重量％的碳。10. 如權利要求9所述的電極絲（1)，其特征在于，鋼芯（2)具有300-1100N/mm2的抗 斷強度。11. 如權利要求9或10所述的電極絲（1)，其特征在于，設計鋼芯（2)使得該鋼芯在張 力的作用下在塑性區域可塑地變形，并在其塑性區域具有至少10%的延伸。12. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鋼芯（2)具有5000-10, 000 的相對磁導率μp13. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鋼芯（2)包含分數不超過6 重量％的硅。14. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鋼芯（2)具有小于15μΩcm 的比電阻。15. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，覆層（3)具有由鋅形成的外 部鋅層（5)，其在外部圍繞鐵-鋅合金（4)。16. 如前述權利要求之一所述的電極絲（1)，其特征在于，鐵-鋅合金層（4)包含鋁和 /或鎂，其中鋁的含量小于8重量％且鎂的含量小于5重量％。
【專利摘要】為了提供用于電火花電蝕的電極絲(1)，所述電極絲具有0.05-0.4mm的總直徑(D)、由鋼制成的內部鋼芯(2)和圍繞該鋼芯(2)的外部覆層(3)，該電極絲成本低廉且同時滿足針對其的機械和電氣要求，本發明建議所述外殼(3)具有鐵-鋅合金層(4)，并且所述鐵-鋅合金層在其最薄處的厚度(d)大于所述總直徑(D)的5％且在其最厚處的厚度小于所述總直徑(D)的25％。
【IPC分類】B23H7/08, C23C28/02
【公開號】CN105283262
【申請號】CN201480032890
【發明人】A.弗蘭克
【申請人】海因里希斯塔姆有限責任公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月4日
【公告號】DE102013009767A1, EP3007847A1, US20160129512, WO2014198254A1