Micro Hole Drilling of Aerospace Materials and Regression Analysis

Year 2020, , 710 - 723, 31.05.2020

Kürşad Göv , Aykut Akbulut

https://doi.org/10.31202/ecjse.691532

Abstract

In this study, Electrical Discharge Micro Hole Drilling process applied to specific aerospace material of Ti-6Al-4V. Although Hole-EDM drilling uses the same principles as other EDM methods, a rotated hollow electrode and pumping of dielectric coolant fluid through the electrode tube are the two distinct features. This process has alternatively used for producing fuel injectors, holes in turbine blades and Wire-EDM starter points. In this experimental study, surface observation and the effects of machining parameters of arc on-time (Ton), arc off-time (Toff) and current (I) on performance parameters were studied. Experimental works applied with single channel, cylindrical, brass, tabular electrode. Deionized water was used for coolant where was pumping inside the electrode at high pressure. The performance parameters chosen as surface roughness (Ra), material removal rate (MRR), electrode wear ratio (EWR) which occurred under the influence of the machining parameters were analysed. The purpose of analysing, Taguchi method consulted to design of experiments. Regression mathematical model was developed and analysis of variance (ANOVA) implemented to figure out of the reliability of mathematical model results. The experimental results reveal that the 500µm brass electrode has comparatively better MRR and lower EW. According to ANOVA reliable mathematical models were developed with 0,9643, 0,9827 and 0,9201 R-sq.% for Ø500µm successfully.

Keywords

Aerospace materials, Electrical discharge hole drilling, Electrical discharge machining

Thanks

I would like to express my deepest appreciation to organizing committee of TICMET19 in the selection of my study which was presented in the conference organized on 10-12 October, 2019 in Gaziantep University

Havacılık Malzemelerinde Mikro Delik Delinmesi ve Regresyon Analizi

Abstract

Bu çalışmada havacılık malzemelerinden Ti-6Al-4V alaşımına Elektriksel Erezyon ile Mikro Delik Delme işlemi uygulanmıştır. Her ne kadar Delik-EEİ işlemi diğer EEİ yöntemleriyle aynı prensipleri kullansa da, döndürülen içi boş bir elektrot ve dielektrik soğutucu sıvısının elektrot tüpünden pompalanması ile diğerlerinden ayrılır. Bu işlem genellikle yakıt enjektörleri, türbin kanatlarındaki delikler ve Tel-EEİ başlangıç delikleri gibi delikleri üretmek için kullanılır. Bu deneysel çalışmada, yüzey pürüzlülüğü, ark açık kalma süresi (Ton), ark kapalı kalma süresi (Toff) ve akım (I) gibi işleme parametrelerinin performans parametreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar tek kanallı, silindirik, pirinç, tabular elektrot ile gerçekleştirilmiştir. Soğutma sıvısı olarak deiyonize su kullanılmış olup, yüksek basınçta elektrotun içine pompalanmıştır. İşleme parametrelerinin etkisi altında meydana gelen yüzey pürüzlülüğü (YP), malzeme kaldırma oranı (MKO), elektrot aşınma oranı (EAO) olarak seçilen performans parametreleri analiz edilmiştir. Analiz amacıyla Taguchi deney tasarımına başvurulmuştur. Regresyon matematiksel modeli geliştirildi ve matematiksel model sonuçlarının güvenilirliğini anlamak için varyans analizi (ANOVA) uygulandı. Deneysel sonuçlar, 500µm pirinç elektrotun nispeten daha iyi MKO ve daha düşük EAO'ya sahip olduğunu ortaya koymaktadır. ANOVA'ya göre Ø500um için 0,9643, 0,9827 ve 0,9201 %R kare ile güvenilir matematiksel modeller geliştirilmiştir.

Keywords

Havacılık malzemeleri, , Elektro erezyon ile delik delme, Elektro erezyonla işleme

References

• [1] Lin, M. Y., Tsao, C. C., Huang, H.-H., Wu, C. Y., Hsu, C. Y. Use of the grey-Taguchi method to optimise the micro-electrical discharge machining (micro-EDM) of Ti-6Al-4V alloy. 28, 2014. 1-8.
• [2] Meena, V., Azad, M. Grey Relational Analysis of Micro-EDM Machining of Ti6Al4V Alloy. 27, 2012. 973-977.
• [3] Yadav, U., Yadava, V. Experimental Investigation on Electrical Discharge Drilling of Ti-6Al-4V Alloy. 19, 2015. 515-535.
• [4] Diver, C. Micro-EDM drilling of tapered holes for industrial applications. 149, 2004.
• [5] Y. Li, Z., T. Wei, X., Guo, Y. B., Sealy, M. State-Of-Art, Challenges, and Outlook on Manufacturing of Cooling Holes for Turbine Blades. 19, 2015.
• [6] Ho Huang, S., Yuan Huang, F., Biing Hwa, Y. Fracture strength analysis of micro WC-shaft manufactured by micro-electro-discharge machining. 26, 2005. 68-77.
• [7] Ho, K. H., Newman, S. State of the art electrical discharge machining (EDM). Int J Mach Tools Manuf Des Res Appl. 43, 2003. 1287-1300.
• [8] Mohri, N., Suzuki, M., Furuya, M., Saito, N., Kobayashi, A. Electrode Wear Process in Electrical Discharge Machinings. 44, 1995. 165-168.
• [9] Amorim, F., Weingaertner, W. The influence of generator actuation mode and process parameters on the performance of finish EDM of a tool steel. 166, 2005. 411-416.
• [10] Kurnia, W., C Tan, P., H Yeo, S., Wong, M. Analytical approximation of the erosion rate and electrode wear in micro electrical discharge machining. 18, 2008. 085011.
• [11] T Richardson, M., B Gianchandani, Y. Achieving precision in high density batch mode micro-electro-discharge machining. 18, 2008.
• [12] Pradhan, B., Sarkar, B., Kibria, G., Bhattacharyya, B. EDM with rotational electrode for machining micro-holes in Ti6Al4V. 89, 2009. 1-8.
• [13] Eyercioglu, O., V. Cakir, M., Göv, K. Influence of machining parameters on the surface integrity in small-hole electrical discharge machining. 228, 2013. 51-61.
• [14] Göv, K. The effects of the dielectric liquid temperature on the hole geometries drilled by electro erosion. 92, 2017.
• [15] Göv, K. Havacılık ve Uzay Malzemelerinde Soğutma Sıvısının Elektro Erozyonla Delinen Deliklerin Performans Parametrelerine Etkisinin Deneysel İncelenmesi. 32, 2017.
• [16] Göv, K. Investigation of the effects of the dissolved oxygen in the coolant on the hole geometries drilled by electro erosion. 31, 2016. 231-239.
• [17] Gov, K. Experimental Investigation of the Effects of Electrodes on EDM Hole Drilling Process, Journal of Polytechnic. 2017. 20(2).
• [18] Gov, K. Influence of the Coolant on Performance of Electro Discharge Hole Drilling, Journal of Polytechnic. 2017. 20(1), 191-196.
• [19] Göv, K. A Comparative Investigation of the Effects of Brass And Copper Electrodes in Hole-EDM Process, in 3th International Conference on Advanced Technology & Sciences: konya. 2016.
• [20] Hasçalık, A., Çaydaş, U. Electrical discharge machining of titanium alloy (Ti-6Al-4V). 253, 2007. 9007-9016.