一種快走絲電火花線切割合金電極絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電極絲加工領(lǐng)域，具體涉及一種快走絲電火花線切割合金電極絲及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著對(duì)微小零件-微小齒輪、微小花鍵和微小連接器等特殊復(fù)雜零件加工的需要，電火花切割高精度加工由于其獨(dú)特的加工方法，即非機(jī)械接觸加工的特點(diǎn)，尤其適應(yīng)微型機(jī)械制造的要求，并且具有較高的性價(jià)比，因此在許多微型機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，從而得到了迅速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外對(duì)電火花高精度線切割加工技術(shù)的不斷探索，已使電火花高精度線切割加工在與微型機(jī)械制造結(jié)合及實(shí)用化方面取得了較大進(jìn)步。
[0003]影響電火花高精度線切割加工的因素很多，如機(jī)床精度、電極絲性能、脈沖電源、走絲系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及工藝規(guī)劃等都會(huì)對(duì)微小零件的加工精度和表面質(zhì)量有直接的影響。因此圍繞微小復(fù)雜零件的電火花高精度線切割加工技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵是對(duì)電極絲性能及切割加工技術(shù)進(jìn)行研究，從而使其最大限度的滿足電火花高精度線切割加工需求?，F(xiàn)有技術(shù)中的電極絲一般具有一層或多層芯，最外層大多為由具有顯著α相的銅或II相鋅合金，亦或雙相結(jié)晶銅鋅合金組成的殼層，殼層的相結(jié)構(gòu)一般為:α+β、β、γ或β + γ。目前市場(chǎng)上有多種電極絲，如:紫銅電極絲，也稱高銅電極絲，該種電極絲具有單一 α相結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品韌性極好，具有非常好的導(dǎo)電性能，能夠承受最大的瞬間高脈沖電流和大切割電流的能力，但是該種電極絲抗拉強(qiáng)度普遍較低，硬絲的抗拉強(qiáng)度平均也只有400-500MPa左右，只適合特殊機(jī)床的特殊加工；黃銅電極絲，是目前市場(chǎng)上最常見的電極絲，具有α和β組成的雙相結(jié)晶組織，這種電極絲可通過一系列的拉絲和熱處理工序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的拉伸強(qiáng)度從而滿足不同的設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)合，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到lOOOMPa以上，但該類電極絲表面銅粉較多，截面幾何誤差太大等，均會(huì)導(dǎo)致放電穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重影響加工精度和工件表面質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)污染設(shè)備部件而加大設(shè)備的損耗；鍍鋅電極絲，該種電極絲的芯材為普通黃銅，制備時(shí)在表面鍍一層鋅，使其表面形成具有顯著η相結(jié)構(gòu)的殼層，由于鋅在切割過程中的氣化作用，有助于改善表面切割時(shí)的沖洗性能，切割表面比普通黃銅絲光滑，但在實(shí)際使用過程中該種電極絲仍然存在掉粉現(xiàn)象從而阻礙加工精度的進(jìn)一步提升；鍍層電極絲，該種電極絲的芯材主要有黃銅、紫銅或其他材料，表層為β相結(jié)構(gòu)，或γ相結(jié)構(gòu)，亦或β + γ相混合相結(jié)構(gòu)，該種電極絲顯著提升生產(chǎn)效率，同時(shí)從一定程度上改善切割精度和表面質(zhì)量，但這類電極絲適用于在模具制造、航空、醫(yī)療等復(fù)雜件、高厚度及大型件等加工行業(yè)應(yīng)用，而對(duì)于切割一些微小復(fù)雜零件加工精度未得到最大優(yōu)化，特別是隨著微型機(jī)械的發(fā)展與成熟應(yīng)用，此類電極絲已無(wú)法滿足這方面精度需求。
[0004]β相結(jié)構(gòu)、γ相結(jié)構(gòu)或β + γ相殼層的電極絲之所以能夠提升切割效率，是由于它們能夠提高電火花放電能量，使得放電時(shí)爆炸力大，蝕除量大而快，更有利于腐蝕金屬料件，從而使該電極絲的切割效率與普通電極絲相比顯著提高，但該種電極絲切割時(shí)因放電能量大、爆炸力大，因而切割的料件表面凹坑也較大，所以不利于提高電極絲的切割精度及表面光潔度。雖然具有顯著η相的鍍鋅電極絲在切割放電時(shí)比較緩和，腐蝕量較小，切割出來(lái)的料件表面凹坑較小，有利于提高切割精度，但該類電極絲表面基本為純鋅，而鋅的熔點(diǎn)較低，汽化焓相對(duì)較小，迅速氣化帶走熱量較少，有效沖洗效果較差，產(chǎn)生的金屬顆粒若未能及時(shí)排除，則容易堵住間隙而產(chǎn)生缺陷，因此切割時(shí)需要注入大量的工作液進(jìn)行二次沖刷，從而避免因熱量累積而導(dǎo)致的斷線，但是若沖刷不佳或工作液不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)影響加工精度，對(duì)機(jī)床的沖洗系統(tǒng)的要求也會(huì)較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種快走絲電火花線切割合金電極絲及其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種快走絲電火花線切割合金電極絲，由以下重量份的原料制備而成:
Ni 30 ?35 份，Cu 20 ?28 份，Ti 1.1 ?1.7 份，Μη 0.2 ?0.6 份，Α1 0.06 ?0.16份，Si 0.12?0.36份，鉬36?42份，無(wú)機(jī)納米粒子1?10份、導(dǎo)熱填料10?50份、紅外反射二氧化鈦0.5?5份、光穩(wěn)定劑0.2?1.0份。
[0007]優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)納米粒子為納米二氧化硅。
[0008]優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料為氧化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氮化硼、氮化鋁按質(zhì)量比2:3:1:1:1,所述導(dǎo)熱填料的粒徑在0.5um-2.0um，純度大于98%。
[0009]優(yōu)選地，所述光穩(wěn)定劑為水楊酸酯、二苯甲酮、苯并三唑類的UV吸收劑以及受阻胺類自由基捕捉劑按質(zhì)量比1:2:1:3混合所得。
[0010]本發(fā)明還提供了上述一種快走絲電火花線切割合金電極絲的制備方法，包括如下步驟:
51、稱取Ni 30 ?35 份，Cu 20 ?28 份，Ti 1.1 ?1.7 份，Μη 0.2?0.6份41 0.06 ?0.16份，Si 0.12?0.36份，鉬36?42份置于涂抹有高能輻射涂料層的感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，得到熔融的金屬液；
52、稱取無(wú)機(jī)納米粒子1?10份通過超聲波振蕩設(shè)備分散于純凈水中形成無(wú)機(jī)納米粒子分散液；
53、將所得分散液通過液體喂料栗注入雙螺桿擠出機(jī)，與導(dǎo)熱填料10?50份、紅外反射二氧化鈦0.5?5份、光穩(wěn)定劑0.2?1.0份共混，水全部蒸發(fā)，得混合物；
54、將所得的混合物溶于步驟S1所得的熔融的金屬液中，攪拌均勻后，倒入到連鑄設(shè)備內(nèi)，制備直徑8?15mm合金線還；
S5、將所制線坯經(jīng)擠壓或多道拉伸和退火制成直徑0.5?5_的母線；
S6、將所得母線進(jìn)行連拉連退加工后熱處理得直徑為0.05?0.35mm的電極絲成品。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟S5中的拉伸速度為800?2100m/min，退火電壓為15?105V，退火電流為10?50A。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
可有效抵抗因切割時(shí)電流和沖洗力造成的電極絲的抖動(dòng)，從而避免電極絲因韌性不足而發(fā)生斷裂，同時(shí)該種電極絲具有相對(duì)較高的熔點(diǎn)，能承受瞬間高脈沖電流和較大切割電流，瞬間的放電間隙較短，切割處理的金屬工件表面光潔度較高，表面質(zhì)量較好，從而有效提高切割精度，尤其適用于精修以及三次以上的多次切割。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。