Электрод-инструмент для электроэрозионной вырезки

(прототи СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦ 4 АЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБР(Франция), Жан Пфо, Би Даниэль Шнельманн(71) Ателье де Шармий(54 ) (57 ) ЭЛЕКТРОД-ИНСТРУХЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОИ ВЫРЕЗКИ, ненный в виде проволоки, и покрытие из легкоплавких м отличающийся т с целью повышения производ обработки за счет получени водниковых свойств покрыти да при его контакте с дет водящих свойств при электр пробое, на покрытие из лег кого металла наносят пленк данного металла толщиной 2 НТ ДЛЯвыполмеющейеталлов,ем, что,ительностия полупроя электроалью и проическомкоплаву окиси00-2000Изобретение относится к злектроФизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано при электроэрозионной вырезкеэлектродом-проволокой.Известен электро-инструмент дляэлектроэрозионной вырезки, выполненный из проволоки с покрытием изметалла или сплава с низкой температурой плавления, например цинка.Данный электрод-инструмент позволяетзащищать основу проволоки от разрушения электрическими разрядами и темсаныч повысить производительностьобработки без риска обрыва проволоки .13.Однако применяемые при электроэрозионной вырезке электроды-проволоки имеют диаметр несколько десятыхдолей миллиметра и обладают малойжесткостью. Зазор,. отделяющийэлектрод-проволоку от детали, сос-,тавляет несколько ьикронр из-зачего под действием различных возмущающих сил возникают частые короткиезамыкания между электродом и деталью, что снижает производительностьобработки,Целью изобретения является повышение производительности путемуменьшения коротких замыканий, чтодостигается за счет получения полупроводниковых свойств покрытия приего контакте с деталью и проводящихсвойств при пробое,Для достижения цели на электрод"проволоку с покрытием из легкоплавких металлов наносят пленку изокиси металла покрытия толщиной200-2000 1,Данная пленка окиси металлаимеет достаточную толщину, чтобыпроявлять полупроводниковые свойстванри контакте с деталью, когда разность потенциалов между ними составляет несколько вольт и в то же время становится проводящей в условияхэлектрического пробоя межэлектродного промежутка, когда разностьпотенциалов значительно возрастает.На Фиг. 1 изображен проводникэлектрод согласно первому вариантуреализации, разрез; на Фиг.- узел1 на Фиг-. 1; на фиг. 3 " кривые напряжения тока, отмеченные во времяконтакта с поверхностью предлагаемого проводника; на Фиг. 4 - проводник-электрод по второму вариантуреализации, разрез на Фиг, 5узел 1 на Фиг. 4.Проводник-электрод включаетсердечник 1 из меди (Фиг. 1) и покрытие, состоящее иэ пленки 2 сплавамеди-цинка, покрытой слоем 3 окиси цинка (Ба 0). Диаметр сердечника можетбыть 220 мкм, толщина пленки меди-цинка8 мкм и толщина слоя окиси цинка1 мкмо 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Для достижения хороших электричесркой проводимости и прочности к разрыву, можно, например использоватьлатунь или сталь с оболочкой металла,являющегося хорошим проводником. Дляполучения проводника необходимопроизвести первоеосаждение в несколько микрон. При этом в принципеможет использоваться любой металлили сплав при температуре кипенияниже 1100 Ср если он хорошо адгезирует к металлическому сердечникуимеет удовлетворительные механическиесвойства, стабилен химически и малотоксичен. Сксидная пленка можетбыть образована или осаждена на егоповерхности. Учитывая небольшую толщину слоя, удельное электрическоесопротивление может быть очень высоким. Хорошие результаты получаютс одной пленкой из цинка толщиной5-15 мкм, осажденной электролитически. Толщина 5 мкм того же порядка,что ч глубина кратера эрозии. Слойподвергается отжигу в окиоляющейатмосФерер например свободном воздухе, для получения нв поверхностипленки оксида цинка,Целесообразно окисление пленкицинка прерывать перед тем, как весицинк преобразуется в оксид, так какметаллический цинк имеет низкую температуру испарения, что способствуетполучению хороших условий обработки.Во время термической обработки образуется смесь цинка и его окиси,которая при этой структуре проводника дает хорошие результаты.Проводники нагревают в течение,по крайней мере, двух секунд притемпературе не менее 600 ОС. Образование плейки происходит быстро вначале нагревания, затем все болеемедленно по-видимому, по причинесамозащиты оксида. В результатеполучают плевку толщиной 20-2000 Ф .ри этом существует свя 1 В междунеровностями поверхности и проникновением пленки.в Форме витей нанесколько микрон вовнутрь подложки.Когда подают через пленку полупроводящего- оксида разность потенциалов между несколькими вольтами исотней вочьтр в зависимости от ихтошвиныр пленка становится проводящей в результате термического и/илиэлектрического пробоя. Когда разность потенциалов ниже этих,. нескольких вольт пленка проводит локальноочень слабый ток, препятствуя такимобразом обраэоваиию коротких замыканий. Таким образом, можно управлятьтолщиной пленки, чтобы пробой происходил при напряжении конкретногогенератора, Элвктрические свойстваоксидов зависят ие только от иххимического соетавар но также отспособа вх приготовления, который10 определяет их чистоту и физическуюструктуру. Эти пленки адгезируютна поверхности металлических пленок.При этом они могут быть образованынеметаллическими материалами, такими как карбиды, бориды, силициды, 5сульфиды и нитриды,Поверхность электрода выглядиткак очень неровная, так, если быона возникла в результате образования гранул различных размеров(от 0,1 до нескольких мкм) с многочисленными промежутками; все этонапоминает структуру губки. Анализмикрозондом поперечного разрывапоказал наличие отверстий от 1 до2 мкм, что подтверждает упомянутуюгубчатую структуру в отношенииповерхности. Тот же анализ показал,что термическая обработка вызываетдиФфузию атомов меди металлическогосердечника в слой цинка и наоборот,так что чистый цинк исчезает в поль-зу сплава медь-цинк, содержащегопримерно 10-20 меди.Атомы цинка,диффундируют болеебыстро, чем атоьаг меди, поэтому пустоты, образованные атомами цинка,которые диффундируют вовнутрь, несразу заполняются атомами меди, иэто может быть причиной наблюдаемойпористости.30Образованный электрод значительно легче смачивается водой, котораяслужит рабочей жидкостью. Это улучшает охлаждение электрода, что позволяет увеличить рабочий ток. . 35Почти полное подавление короткихзамыканий во время обработки убедительно доказывает, что оксид цинка,который является полупроводником,препятствует легкому проходу тока 40во время случайных контактов междупроводником и деталью, О контакте,который ведет к короткому замыканиюпри очень небольшом сопротивлении,известно, что при больших интенсивностях металлы плавятся и локальносвариваются, что происходит междусталью и медью. Наоборот, с помощьюпредлагаемого проводника, которыйне сваривается, происходит быстрыйлокальный нагрев, которому способствует большое сопротивлениев точке контакта оксида цинка и развитие электрического разряда, производящего обработку,две типичных кри напряжения 55тока получены во время контакта споверхностью проводника (Фиг. 3) взависимости от точки выбранного контакта и приложенного давления. Кривая а. является кривой, которая 60чаще всего образуется с изгибомпри величинах 0 1 - 5 В и 1 0,11 мА, асимметрия показывает налйчиесоединения с эффектом выпрямителя,так как используются материалы различной проводимости, а именно металли полупроводниковый оксид.Проводник с сердечником 1 из медии двумя покрытиями 2 и 3, наложенными друг на друга (сплав меди и цинка),покрывается соответственно пленками.оксида цинка (2 пО) 4 и 5 (фиг. 4).Вместо одного слоя циика толщиной8 мкм наносят первый слой 2 толщиной4 мкм и производят первый обжиг вуказанных условиях, что образуетпленку 4 из оксида цинка. За этойоперацией следует нанесение второгослоя 3 цинка толщиной 4 мкм, и производят второй обжиг, аналогичный перному, что дает поверхность пленки 5из оксида цинка. Те же явления диффузии меди в цинк и наоборот отмечаются вместе с образующейся пористостью, придающей поверхности неровность.Эта структура иэ двух пленококсида позволяет снизить крупностьодной пленки, толщина которойограничена 1 мкм и неизбежноподвергается локальным разрушениямпод действиями разрядов. Благодаряналоженнвм друг на друга планкамоксида получают проводник, срокслужбы активной поверхности которо- фго повышен. Наилучшие результатыполучаются с помощью наслоеннойструктуры, содержащей три или четыре слоя, и обжигов для обработкидетали толщиной 40 мм, можно использовать и большее количество слоевдля обработки детали толщиной 100 мми больше,Наличие 2 ьО в поверхности напленке одного цинка позволяет повысить скорость резания на 30 по отношению к проводнику без оксидной плен.ки для детали толщиной 40 мм. Еслиизготавливают тот же проводник измеди с первым слоем цинка толщиной4 мкм с последующим обжигом, затемвторым слоем толщиной 4 мкм такжес последующим обжигом, то скоростьувеличивается на 55 по отношениюк первой величине. Продолжая увеличивать тот же диаметр сердечника измеди и тот же окончательный диаметрпроводника с его покрытием толщиной8 мкм, получают наилучшие результаты;используя три или четыре слоя.иобжиги, увеличение скорости в этихусловиях превъааает 60.Сердечник проводника может бытьмедным, но можно использовать.идругие металлы например вольфрамили молибден. Этот сердечник можетбыть также образован из несколькихнаслоенных металлов. Использованиепредлагаемого электрода обеспечитзначительное повышение производительности обработки.1069611 игЗ Редактор Н. Егоров овска рректор С, Шекмар Подписно акаэ 11499/5 нраж ф 103 лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная,по 11 ЗОЗ 5Составитель И. Техред О.Неце,Государственного комитета СССРлам иэобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4