ES2284431T3

ES2284431T3 - Electrodo e hilo.

Info

Publication number: ES2284431T3
Application number: ES00100876T
Authority: ES
Inventors: Bernd Barthel; Bernd Neuser
Original assignee: Berkenhoff and Co KG
Current assignee: Berkenhoff and Co KG
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2007-11-16
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: ATE359144T1; HK1034054A1; KR20010020671A; JP2000308924A; CN1269274A; KR100376755B1; CN1121291C; DE19913694A1; EP1038625A2; RU2199423C2; EP1038625A3; DE50014229D1; TW469199B; EP1038625B1; JP2005097728A; US6566622B1; CA2300675A1; CA2300675C; JP3602402B2; BR0001417B1

Abstract

Electrodo de hilo para el corte por electroerosión con un alma eléctricamente conductora que soporta esencialmente los esfuerzos de tracción, y una envolvente que se va consumiendo al erosionar, la cual consta de dos capas, presentando la capa interior de la envolvente una composición destinada para el corte rápido, que es de una aleación esencialmente homogénea, y la capa exterior de la envolvente presenta una composición adecuada para el corte fino, con una proporción de zinc superior a 80%, alcanzando el espesor de capa de la capa exterior hasta una quinta parte del espesor de capa de la envolvente restante, caracterizado porque la capa interior tiene un contenido de zinc del 37 al 60% en peso de zinc.

Description

Electrodo de hilo.

La invención se refiere a un electrodo de hilo para el corte por electroerosión, con un alma eléctricamente conductora y que esencialmente absorbe los esfuerzos de tracción, y una envolvente compuesta por lo menos por dos capas. La invención se refiere también a un procedimiento para la fabricación de un electrodo de hilo.

Un electrodo de hilo de esta clase y un procedimiento de esta clase se conoce por la patente EP-A- 0348594.

Mediante un electrodo de hilo de esta clase se puede erosionar o cortar una pieza. Para ello, el corte generalmente se da casi siempre mediante un corte principal (corte rápido) y uno o varios cortes de acabado (corte fino). El objeto del corte rápido es el recortar el contorno del material macizo de la pieza. Debido a la cantidad de material que es preciso erosionar, ésta es la fase de trabajo de corte que consume más tiempo. Para que el tiempo de mecanizado sea lo más reducido posible, se trabaja con una energía de descarga muy alta. Para esto resultan más adecuados los hilos con una capa envolvente de alto contenido en Zn, que durante la erosión sufren un consumo propio relativamente reducido. Pero al mismo tiempo es preciso que el hilo de erosión pase a través del intersticio de corte con una velocidad considerable, con el fin de asegurar que la capa envolvente no se consuma enteramente en el intersticio de corte. De este modo, si bien se da un corte rápido, este sin embargo ofrece el inconveniente de que las superficies de los lados de la pieza que han sido cortados o erosionados no presentan calidad suficiente para muchas aplicaciones. Los procesos de descarga ricos en energía dejan irregularidades sobre la superficie cortada. Y además, el intersticio de corte resulta cónico debido al desgaste del electrodo. Esto exige dar uno o varios cortes de acabado.

Durante los cortes de acabado o cortes finos se repasa entonces únicamente la superficie de la pieza. Para ello se alisa la superficie, y se arranca el contorno que no se corresponda con la forma. Esto se consigue con unas energías de descarga más reducidas, con lo cual se logra la calidad exigida de la pieza (paralelismo, calidad superficial, dimensiones). El número de cortes de acabado depende principalmente de la calidad superficial que se desee para la pieza.

Las descargas que erosionan la pieza, entre el hilo de erosión y la pieza, tienen lugar en un espacio desionizado. Para que en este espacio desionizado pueda llegar a producirse el salto de chispa entre el electrodo de hilo y la pieza, es necesario crear para ello un canal conductor para iniciar el impulso propiamente dicho. Para esta creación ha resultado especialmente conveniente el elemento zinc. Éste permite una formación rápida y segura de los primeros puentes conductores, incluso con unas energías o corrientes eléctricas muy reducidas. Esto resulta especialmente ventajoso para los cortes finos. Por este motivo, los electrodos de hilo recubiertos de zinc han encontrado gran aceptación. El material del núcleo de estos electrodos de hilo puede ser cualquiera, y se prefiera cobre, latón, acero e hilos combinados (acero-cobre). Con estos electrodos revestidos de zinc era posible un claro incremento de rendimiento de los resultados de corte frente a los electrodos sin recubrimiento, en máquinas de electroerosión de hilo más antiguas, con generadores de baja potencia. Otra ventaja era especialmente, que debido a la facilidad de evaporación del zinc, resultaba posible un proceso de erosión estable, incluso con energías eléctricas muy reducidas. Como ya se ha indicado anteriormente, ésta es la condición necesaria para la erosión de superficies muy finas.

El desarrollo de los generadores ha hecho posible hoy día generar unas chispas cada vez más ricas en energía. Por este motivo, la ventaja de la facilidad de evaporación del zinc se convirtió en un inconveniente, ya que durante el proceso, el zinc quedaba eliminado muy rápidamente, y por lo tanto dejaba de estar disponible para la erosión, precisamente durante el corte rápido. El aumento de espesor de la capa de zinc para compensar este desgaste por erosión no ha resultado eficaz.

Aquí pudieron encontrar remedio los electrodos de hilo con revestimiento de latón. En estos electrodos de hilo con revestimiento de latón, una aleación de latón muy rica en zinc servía como revestimiento del núcleo del hilo. Con este desarrollo, se sustituyó la capa de zinc, con su temperatura de evaporación muy baja y el inconveniente del alto desgaste por erosión, por una capa de aleación de alto contenido en zinc. Esto tenía la ventaja de que la capa envolvente exterior presentaba mayor resistencia contra el desgaste por erosión, que una capa de zinc puro. El espesor de capa de esta capa de latón de alto contenido en zinc puede ser además considerablemente más grueso que una capa de zinc puro. Con esta clase de electrodos resultó entonces posible el funcionamiento de las nuevas máquinas de electroerosión por hilo con generadores de gran potencia, también para el corte rápido. Ahora bien, un inconveniente con respecto a los electrodos con revestimiento de zinc es que la calidad superficial de las piezas erosionadas no tiene la misma alta calidad que la superficie de las piezas que se habían erosionado con electrodos de hilo con recubrimiento de zinc. Incluso dando varios cortes de acabado con hilos con capa envolvente difundida no se logran las mismas calidades superficiales que se consigue con electrodos con revestimiento de
zinc.

La invención tiene como objetivo proponer un procedimiento y un electrodo de hilo mediante el cual resulte por una parte posible obtener superficies sumamente finas en las piezas, es decir realizar cortes finos, y por otra parte, cortar la pieza con gran velocidad en el proceso de corte rápido.

Este objetivo se resuelve mediante las características de la reivindicación 1 ó 12.

Un electrodo de hilo de esta clase conforme a la invención no solo es adecuado para el corte rápido sino también para el corte fino. En el corte rápido, pasa una corriente de gran intensidad entre la pieza y el electrodo de hilo, durante el paso de la chispa. Al hacerlo, la capa exterior de la envolvente queda desgastada inmediatamente, por lo que esta capa realiza sólo una contribución no esencial al corte rápido. Durante el corte rápido, la capa interior resistente asume la carga principal. Si se quiere dar un corte fino, pasa una corriente menor, y solamente se consume la capa exterior, es decir la capa con alto contenido en zinc. Por lo tanto, el electrodo de hilo conforme a la invención es un electrodo universal, adecuado no sólo para el corte rápido sino también para un corte fino, mediante el cual se obtiene una superficie fina de la pieza. Por lo tanto ya no es necesario cambiar de electrodo durante el proceso de mecanizado, ya que con el electrodo conforme a la invención se pueden realizar tanto cortes rápidos como cortes finos. Esto ahorra por una parte, tiempo de parada/preparación, y no es necesario volver a desplazar y ajustar la pieza cada vez de nuevo.

Es ventajoso que la capa exterior de la envolvente sea en un 100% de zinc. La capa interior de la envolvente contiene convenientemente de un 37 a 60% de zinc. El zinc de la capa interior puede estar presente ventajosamente en forma de aleación de latón, cuya proporción de zinc está entre el 40 y 48%. La capa interior tiene convenientemente una estructura \beta y/o \gamma homogénea. En un entramado cristalino cúbico de esta clase centrado en el espacio, los átomos de zinc están incorporados de tal manera que se pueden desprender del electrodo de hilo de manera suficientemente fácil para cebar el arco eléctrico entre la pieza y el electrodo de hilo, pero por otra parte están sujetos de modo suficientemente firme para que el consumo sea limitado.

Igualmente es ventajoso que la capa interior tenga un espesor mínimo de 2,5 \mum. La capa exterior del electrodo de hilo tiene preferentemente un espesor de capa de 0,5 - 5 \mum.

En una primera realización del electrodo de hilo, especialmente ventajosa, el alma es de CuZn 20, con un diámetro de 0,25 mm, la capa interior tiene una proporción del 45% de zinc y tiene un espesor de 15-20 \mum, mientras que la capa exterior tiene un espesor de 2-3 \mum. El electrodo de hilo presenta ventajosamente una resistencia a la tracción mínima de 800 N/mm^{2}.

Una segunda realización especialmente adecuada tiene un alma de CuZn 35, una capa interior con una proporción del 45% de zinc y un espesor de 10-15 \mum, y una capa exterior con un espesor de 1-2 \mum. Esta segunda realización del electrodo de hilo presenta convenientemente una resistencia a la tracción mínima de 900 N/mm^{2}. Tanto en la primera como en la segunda realización, el electrodo de hilo puede tener conforme a la invención una conductividad eléctrica específica de 12-50 MS/m.

Un procedimiento conforme a la invención para la fabricación de uno de los electrodos de hilo antes citados, se puede subdividir en los siguientes pasos de proceso conformes a la invención:

En un primer paso se aplica sobre el alma la capa interior. Esto puede hacerse ventajosamente mediante chapado, galvanizado, recubrimiento de polvo o metalizado al fuego. A continuación tiene lugar eventualmente en un segundo paso un recocido de difusión del electrodo de hilo. A continuación y en un paso siguiente se aplica la capa exterior sobre la capa interior. El subsiguiente conformado para un diámetro predeterminado tiene lugar después de tal manera que la composición y la estructura de la envolvente se mantengan iguales, no teniendo lugar ningún calentamiento del electrodo de hilo, lo cual tendría como consecuencia una difusión importante.

El recocido de difusión puede tener lugar convenientemente de forma continua a través de un horno de lecho turbulento, a una temperatura que suba de 350 a 600°C, y con un tiempo de recocido de 2 minutos.

Después del recocido de difusión tiene lugar un enfriamiento rápido para fijar el estado de difusión.

A continuación se describen con mayor detalle dos ejemplos de realización ventajosos:

Un primer ejemplo de realización se refiere a un electrodo de hilo conforme a la invención con un diámetro de 0,25 mm, siendo el espesor de la capa exterior de 2-3 \mum y el espesor de la capa interior de 15-20 \mum. La capa exterior es una capa exclusiva de zinc, mientras que la capa interior es una capa de latón con una proporción de zinc del 45%. El hilo de este electrodo tiene una resistencia a la tracción de aprox. 800 N/mm^{2}, y una conductividad eléctrica específica de 17 MS/m.

Un segundo ejemplo de realización de un electrodo de hilo conforme a la invención tiene también un diámetro total de 0,25 mm, siendo el espesor de la capa exterior de 1-3 \mum y el espesor de la capa interior de 10-15 \mum. La capa exterior vuelve a ser una capa que consta exclusivamente de zinc, mientras que la capa interior también es una capa de latón, igual que en el primer ejemplo de realización, con una proporción de zinc del 45%. La resistencia a la tracción de este hilo del electrodo es de aprox. 900 N/mm^{2} y la conductividad eléctrica específica está en 15 MS/m.

Claims

1. Electrodo de hilo para el corte por electroerosión con un alma eléctricamente conductora que soporta esencialmente los esfuerzos de tracción, y una envolvente que se va consumiendo al erosionar, la cual consta de dos capas, presentando la capa interior de la envolvente una composición destinada para el corte rápido, que es de una aleación esencialmente homogénea, y la capa exterior de la envolvente presenta una composición adecuada para el corte fino, con una proporción de zinc superior a 80%, alcanzando el espesor de capa de la capa exterior hasta una quinta parte del espesor de capa de la envolvente restante,

caracterizado porque

la capa interior tiene un contenido de zinc del 37 al 60% en peso de zinc.

2. Electrodo de hilo según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa exterior es de un 100% de zinc.

3. Electrodo de hilo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la capa interior es de latón y tiene una proporción de zinc de 40 a 48% en peso.

4. Electrodo de hilo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa interior tiene una estructura \beta y/o \gamma homogénea.

5. Electrodo de hilo según una de las reivindicaciones 1 a 4, 1, caracterizado porque la capa interior tiene como mínimo un espesor de capa 2,5 \mum.

6. Electrodo de hilo según una de las reivindicaciones 1 a 5, 1, caracterizado porque la capa exterior tiene un espesor de capa 0,5 a 5 \mum.

7. Electrodo de hilo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el alma es de CuZn 20, porque la capa interior tiene una proporción del 45% en peso de zinc y un espesor de capa 15-20 \mum, y porque la capa exterior tiene 2 a 3 \mum.

8. Electrodo de hilo según la reivindicación 7, caracterizado porque el electrodo de hilo tiene una resistencia a la tracción mínima de 800 N/mm^{2}.

9. Electrodo de hilo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el alma es de una aleación de CuZn con un 35-37% en peso de zinc, porque la capa interior tiene una proporción del 45% de zinc y un espesor de capa de 10-15 \mum.

10. Electrodo de hilo según la reivindicación 9, caracterizado porque el electrodo de hilo tiene una resistencia a la tracción mínima de 900 N/mm^{2}.

11. Electrodo de hilo según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el electrodo de hilo tiene una conductividad eléctrica específica de 12 a 50 MS/m.

12. Procedimiento para la fabricación de un electrodo de hilo con un alma y con una envolvente compuesta por una capa interior y una capa exterior, según una de las reivindicaciones 1 a 11,

caracterizado porque

a) en un primer paso se aplica sobre el alma del electrodo de hilo la capa interior, convenientemente mediante chapado, galvanizado, recubrimiento de polvo o metalizado al fuego, porque

b) eventualmente en un segundo paso se efectúa un recocido de difusión del electrodo de hilo, porque

c) en otro paso, se aplica la capa exterior sobre la capa interior, porque

d) a continuación tiene lugar el conformado del electrodo de hilo a un diámetro predeterminado, de tal manera que la composición de la envolvente se mantiene esencialmente igual, omitiéndose el calentamiento del electrodo de hilo, que tendría como consecuencia una difusión importante.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el recocido de difusión tiene lugar de forma continua a través de un horno de lecho turbulento, con una temperatura que sube de 350°C a 600°C, y con un tiempo de recocido de 2 minutos.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque después del recocido de difusión tiene lugar un enfriamiento rápido para fijar la estructura obtenida.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque la estructura de la capa interior se compone de una estructura de \alpha + \beta ó solamente \beta ó \gamma ó de \beta + \gamma.