Електрод-інструмент для електроерозійної вирізки

ЭЛЕКТРОД-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ВЫРЕЗКИ, выполненный в виде проволоки, имеющей покрытие из легкоплавких металлов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности обработки за счет получения полупроводниковых свойств покрытия электрода при его контакте с деталью и проводящих свойств при электрическом пробое, на покрытие из легкоплавкого металла наносят пленку окиси, данного металла толщиной 200-2000А 1069611 Для достижения хороших электричесгИзобретение откосится к электрокой проводимости и прочности к разфизическим и электрохимическим меторыву, можно, например использовать дам обработки и может быть использолатунь или сталь с оболочкой металла, вано гтри электроэрозионной вырезке являющегося хорошим проЕОдником. Для электродом-проволокой ь получения проводника необходимо Известен электро-инструмент для произвести первое осаждение в ьесэлектроэрозионнсй вырезки, выполколько микрон. При этом в принципе ненный из проволоки с покрытием из может использоваться любой металл металла или сплава с низкой темпераили стлав при температуре кипения турой плавления г например цинка. ниже 1100°С, чгсли он хорошо адгезиДанный электрод-инструмент позволяет рует к металлическому сердечнику, защищать основу проволоки от разруимеет удовлетворительные механические шения электрическими разрядами и тем свойства, стабилен химически и мало самым повысить производительность токсичен. Оксидная пленка может обработки без риска обрыва провобыть образована, И Л Е осуждена ьа его локи [13 . 15 поверхности. Учитывая і є большую толОднако применяемые при злектрощину слоя, удельное электрическое эроэионной вырезке электроды-провосопротивление может быть очень высолоки имеют диаметр несколько десятых ким. Хорошие результаты получают долей миллиметра и обладают малой с одной плен'кой из цинка, толщыьай жесткостью, Зазор- отделяющий 5-15 мкм, осажденной электролитиэлектрод-проволоку от детали, сое-, чески. Толщина 5 мкм того же порядка, тавляет несколько микрон, из-за что и глубина кратера эрозии. Слой чего лод действием различных возмуподвергается отжигу в окисляющей щающих сил возникают частые короткие атмосфере, например свободном воззамыкания между электродом и детадухе, для получения на поверхности лью , что снижает производительность 25 пленки оксида цинка. обработки„ Целесообразно окисление пленки Целью изобретения является повыцинка прерывать перед тем, как веса шение производительности путем цинк преобразуется в оксид, так как уменьшения коротких замыканий, что достигается за счет получения полу- 30 металлический цинк имеет низкую температуру испарения, что способствует проводниковых свойств покрытия при получению хороших условий обработки. его контакте с деталью и проводящих Во время термической обработки обрасвойств при пробое с зуется смесь цинка к его огней, для достивевия иєпк на электродгроволоку с покрытием из легкоплав- 35 которая при этой структуре проводника дает хорошие резульїотьи ких металлов наносят пленку нэ Проводники нагревают в течение, окиси металла покрытия толщиной по крайней мере, дєух секунд при 200-2000 Д L температуре не менее €00°С. Образоданная пленка окиси металла имеет достаточную толщину, чтобы 40 вание пленки происходит бистро в начале нагревания, затем все более проявлять полупроводниковые свойства медленно, по-видимому, го причине при контакте с деталью г когда разсамозащиты окси,пз. В результате ность потенциалов между ними составполучают пленку толщиной 200-2000А . ляет несколько вольт, и в іь же вреПри этом существует свяёь между мя становится проводящей в условиях неровностями поверхности к проникэлектрического пробоя межэлектродновением пленки Е форме нитей на ного промежутка, когда разность несколько микрон говнутрь подложки. потенциалов значительно возрастает. Когда подают через пленку" ггалупро- . На фиг, 1 изображен проводникводяшего- оксида разность потенциаэлектрод согласно первому варианту 50 реапчзациь, разрез; на фиг. 7. - узел лов между несколькими вольтами и сотней ьольт, в зависимости от ик t на Фиг. 1; на фиг, 3 - кривые наптолщины( пленка становится проводяряжеччя тока, отмеченные во время щей в результате термического и/кпи контакта с поверхностью предлагаемоэлектрического пробоя. Когда разго проводника; на флг. 4 ~ провод55 ность потенциалов ниже этик, несколькик-электрод по второму варианту ких вольт г пленка проводит локально реализащп*f разрез; на фиг в 5 очень слабый ток, препятствуя таким узел в на фиг* 4 е образом образованию коротких замикаР-раводннк-злектрод включает ний,. Таким образом, можно управлять сердечник 1 И З меди (фиг. 1) и поктолщиной пленки І чтобы пробой прорытиеt состоящее иэ пленки 2 сплава исходил при напряжении конкретного меди-цинка; покрытой слоем 3 окиси цингенератора. Электрические свойства ка (ZnOJ, Диаметр сердечника может огекдов вавхісят не только от И Х йыть 220 мкм р толщина плгнки мєди-циика химического состава, но также ст 8 мкм и толщина слоя окиси цинка способа их приготовления, который 1 МКМ» 1069611 определяет их чистоту и физическую структуру. Эти пленки адгезируют на поверхности металлических пленок. При этом они могут быть образованы неметаллическими материалами, такими как карбиды, бориды, силициды, сульфиды и нитриды. Поверхность электрода выглядит как очень неровная, так, если бы она возникла в результате образования гранул различных размеров to {от 0,1 до нескольких мкм) с многочисленными промежутками; все это напоминает структуру губки. Анализ микрсзондом поперечного разрыва показал наличие отверстий от 1 до 2 мкм, что подтверждает упомянутую губчатую структуру в отношении поверхности. Тот же анализ показал, что термическая обработка вызывает диффузию атомов меди металлического сердечника в слой цинка и наоборот, 20 ,так что чистый цинк исчезает в пользу сплава медь-цинк, содержащего примерно 10-20% меди. Атомы пинка .диффундируют 'более быстро, чем атомы меди, поэтому пус- 25 тоты, образованные атомами цинка, которые диффундируют вовнутрь, не сразу заполняются атомами меди, к зто может быть причиной наблюдаемой 30 пористости. Образованный электрод значительно легче смачивается водой, которая служит рабочей жидкостью. Это улучшает охлаждение электрода, что поз35 воляет увеличить рабочий ток. Почти полное подав пение коротких замыканий во время обработки убедительно доказывает, что оксид цинка, который является полупроводником, препятствует легкому проходу тока во время случайных контактов между проводником и деталью. О контакте, который ведет к короткому замыканию при очень небольшом сопротивлении, известно, что при больших кнтенсиввостях металлы плавятся и локально между ( свариваются, что происходит сталью у. медью. Наоборот, с помощью предлагаемого проводника, который не сваривается, происходит быстрый 50 локальный нагрев, которому способствует большое сопротивление в точке контакта оксида цинка и развитке электрического разряда, производящего обработку. 55 Две типичных кривых напряжения тока получены во время контакта с поверхностью проводника (фиг. З) в зависимости от точки выбранного контакта и приложенного давления. Кривая а. является кривой, которая чаще всего образуется с изгибом при величинах и & 1 - 5 В и 1 С 0,11 мА, асимметрия показывает наличие соединения с эффектом выпрямителя. так как используются материалы различной проводимости, а именно металл и полупроводниковый оксид. Проводник с сердечником 1 из меди и двумя покрытиями 2 и 3, наложенными друг на друга (сплав меди и цинка), покрывается соответственно пленками оксида цинка (ZnO) 4 и 5 (фиг. 4 ) . Вместо одного слоя цинка толщиной 8 мкм наносят первый слой 2 толщиной 4 мкм и производят первый обжиг в указанных условиях, что обг.азует пленку 4 из оксида цинкаv За этой операцией следует.нанесение второго слоя 3 цинка толщиной 4 мкм, и производят второй обжиг, аналогичный первому, что дает поверхность пленки 5 из оксида цинка. Те же явления диффузии меди в иннк и наоборот отмечаются вместе с образующейся пористостью, придающей поверхности неровность. Эта структура из двух пленок оксида позволяет снизить крупность одной пленки, толщина которой ограничена 1 мкм и неизбежно подвергается локальным разрушениям под действиями разрядов. Благодаря наложенНЕМ друг на друга планкам оксида получают проводник, срок службы активной поверхности которого повышен. Наилучшие результаты получаются с помощью вастзоенной структурыf содержащей три или четыре слоя, и обжигов для обработки детали толщиной 40 ^ < r можно исполь•м зовать и большее количество слоев для- обработки детали толщиной 100 мм и больше. Наличие ZnO в поверхности на пленке одного цинка позволяет повысить скорость резания на 30% по отношению к проводнику без оксидной пленки для детали толщиной 4 0 мм. Если изготавливают тот же проводник из меди с первым слоем цинка толщиной 4 мкм с последующим обжигом, затем вторым слоем толщиной 4 мкм также с последующим обжигом, то скорость увеличивается на 55% по отношению к первой величине. продолжая увеличивать тот же диаметр сердечника из меди и тот же окончательный диаметр проводника с его покрытием толщиной 8 мкм, получают наилучшие результаты, используя три или четыре слоя и о&жиги, увеличение скорости в этих условиях превышает 60%. Сердечник проводника может быть медным, но можно использовать и другие металлы^ например вольфрам или молибден. Этот сердечник может быть также образован из нескольких наслоенные металлов. Использование предлагаемого электрода обеспечит значительное повышение производительности обработки. Фиг I \її Фие.З Фцг5 Редактор Н. Егорова Составитель М. Климовская Техред О.Неце. Корректоре. Шекмар Заказ 11499/59 Подписное Тираж -1037 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4