Sleipner Soğuk İş Takım Çeliğinin Elektro-Erozyon Tezgahında Bakır Krom Zirkonyum Alaşımı Elektrot ile İşlenmesinde İşleme Parametrelerinin Kerf ve Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkisinin İncelenmesi

Year 2021, Volume: 11 Issue: 2, 570 - 583, 15.12.2021

Ferhat Ceritbinmez Ahmet Yapıcı

https://doi.org/10.31466/kfbd.948444

Cited By: 2

Abstract

Bu çalışmada 60-62 HRC sertlik değerine sahip Sleipner Soğuk İş Takım Çeliğinden Bakır Krom Zirkonyum Alaşımı Elektrot kullanılarak elektro erozyon işleme (EEİ) yöntemi ile talaş kaldırılmıştır. Bu kapsamda üç farklı boşalım akımı (6,25; 12,5; 25 A), üç farklı ark süresi (3; 6; 9 µs), üç farklı bekleme süresi (4; 6; 8 µs) işleme parametreleri kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Kullanılan işleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü, kerf açısı, işleme süresi gibi temel performans çıktıları üzerindeki etkileri analitik ölçümler ve makro analizler ile belirlenmiştir. Yapılan analizler neticesinde bekleme süresinin artması ile işleme süresi büyük ölçüde artmış boşalım akımının ve ark süresinin artması ile azalmıştır. Boşalım akımının artması iş parçası ve elektrot arasında kıvılcımlanmayı arttırarak noktasal erime ve buharlaşma arttırmıştır bunun neticesinde yüzey pürüzlülüğü artmıştır. Düşük ark süresi ve yüksek bekleme süresi elektrotu birim zamanda daha fazla çalıştırarak aşındırmış bu aşınma sonucunda ortalama kerf açısı artmıştır. Boşalım akımının % 100 ve % 300’lük artışı neticesinde ortalama yüzey pürüzlülüğü sırasıyla % 62 ve % 87 oranında artmıştır. EEİ esnasında hem iş parçasının hemde elektrot malzemesinin aşınmasıyla ortaya çıkan debris ve kalıntıların ortamdan tahliye edilememesi veya elektrot uç kısımlarına yapışması işleme süresinde, yüzey pürüzlülüğünde ve elektrot aşınmasına bağlı kerf oluşumunda düzensizliğe sebep olmuştur.

Keywords

EEİ, Kerf, Yüzey pürüzlülüğü, Sleipner.

Investigation of the Effect of Processing Parameters on Kerf and Surface Roughness in the Machining of Sleipner Cold Work Tool Steel with Copper Chromium Zirconium Alloy Electrode in Electro-Erosion Machine

Abstract

In this study, metal was removed by electro erosion processing method using Copper Chromium Zirconium Alloy Electrode from Sleipner Cold Work Tool Steel with 60-62 HRC hardness value. In this context, experiments were carried out using three different discharge currents (6,25; 12,5; 25 A), three different pulse on times (3; 6; 9 µs), three different pulse off times (4; 6; 8 µs). The effects of the used processing parameters on the fundamental performance outputs such as surface roughness, kerf angle, processing time were determined by analytical measurements and macro analysis. As a result of the analysis, the processing time increased significantly with the increase in the pulse off time and decreased with the increase of the working current and pulse on times. The increase in the working current increased the spark between the workpiece and the electrode, increasing the point melting and evaporation, as a result of which the surface roughness increased. The electrode was worn out due to the effect of the low pulse on time and high pulse off time parameters, as it worked more per unit time, as a result of this wear, the average kerf angle increased. As a result of the % 100 and % 300 increase in the discharge current, the average surface roughness increased by % 62 and % 87, respectively. Failure to evacuate debris and residues caused by wear of both the workpiece and the electrode material during EDM or sticking to electrode tips were caused irregularity in the processing time, surface roughness and kerf formation due to electrode wear.

Keywords

EDM, Kerf, Surface roughness, Sleipner.

References

• Abhishek, K., Datta, S., Biswal, B. B., & Mahapatra, S. S. (2017). Machining performance optimization for electro-discharge machining of Inconel 601, 625, 718 and 825: an integrated optimization route combining satisfaction function, fuzzy inference system and Taguchi approach. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39(9), 3499-3527. https://doi.org/10.1007/s40430-016-0659-7
• Bari, P., Chauhan, S., Patil, K., Mhasde, S., & Dharmadhikari, A. (2017, January). Optimization of electric discharge machining process parameters using carbon nanotubes. In 2017 International Conference on Nascent Technologies in Engineering (ICNTE) (pp. 1-6). IEEE. DOI: 10.1109/ICNTE.2017.7947980
• Bin Abdul Rahim, M. A. S., bin Minhat, M., Hussein, N. I. S. B., & bin Salleh, M. S. (2018). A comprehensive review on cold work of AISI D2 tool steel. Metallurgical Research & Technology, 115(1), 104. https://doi.org/10.1051/metal/2017048
• Guu, Y. H. (2005). AFM surface imaging of AISI D2 tool steel machined by the EDM process. Applied Surface Science, 242(3-4), 245-250. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.08.028
• Gupta, R., Bibave, P., Shelke, A., Kesarkar, R., Bari, P., & Chauhan, S. (2016). Optimization of electrical discharge machining process parameters using flushing and drilled tool. Int. Res. J. Eng. Technol., 3(4), 1316-1320.
• Kalyon, A. (2019). Elektro Erozyon ile İşlemede Yüzey Pürüzlülüğü ve İş Parçası İşleme Hızının Alüminyum Alaşımı İçin Taguchi Tekniği ile Optimizasyonu. DEUFMD, 21(62), 595-605. DOI:10.21205/deufmd.2019216223
• Kalyon, A., & Fatatit, A. Y. (2019). The Environmental Impact of Electric Discharge Machining. International Journal of Engineering Science and Application, 3(3), 123-129. https://dergipark.org.tr/tr/pub/ijesa/issue/49080/556823
• Kalyon, A. (2020). AISI D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Elektro Erozyon Tekniği İle İşlenebilirliğinin Deneysel Olarak İncelenmesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Uygulamalı Bilimler Dergisi, 3(1), 75-86. Doi: d x.doi.org/10.31200/makuubd.494265
• Lee, H. T., Hsu, F. C., & Tai, T. Y. (2004). Study of surface integrity using the small area EDM process with a copper–tungsten electrode. Materials Science and Engineering: A, 364(1-2), 346-356. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.08.046
• Lee, S. H., & Li, X. P. (2001). Study of the effect of machining parameters on the machining characteristics in electrical discharge machining of tungsten carbide. Journal of materials processing Technology, 115(3), 344-358.https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)00992-X
• L. Li, Z. Y. Li, X. T. Wei & X. Cheng (2015). Machining Characteristics of Inconel 718 by Sinking-EDM and Wire-EDM, Materials and Manufacturing Processes, 30:8, 968-973, http://dx.doi.org/10.1080/10426914.2014.973579
• Mohanty, C. P., Mahapatra, S. S., & Singh, M. R. (2014). An experimental investigation of machinability of Inconel 718 in electrical discharge machining. Procedia materials science, 6, 605-611. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.075
• Nas, E. (2020). Analysis of the electrical discharge machining (EDM) performance on Ramor 550 armor steel. Materials Testing, 62(5), 481-491. https://doi.org/10.3139/120.111510
• Nas, E., Argun, K., & Zurnacı, E. (2018). AISI 1.2738 Çeliğinin Elektro-Erozyon Tezgahında Bakır ve Grafit Elektrot İle İşlenmesinde İşleme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkisinin Deneysel ve İstatiksel Olarak İncelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(4), 1082-1093.
• Özdemir, M , Yılmaz, V , Dilipak, H . (2015). AISI 1040 Çeliğinin Elektro Erozyon ile İşleme Yöntemiyle Delinmesinde İşleme Parametrelerinin Temel Performans Çıktıları Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji , 3 (1) , 417-426 . https://dergipark.org.tr/tr/pub/gujsc/issue/7466/98309
• Payal, H. S., Choudhary, R., & Singh, S. (2008). Analysis of electro discharge machined surfaces of EN-31 tool steel. Journal of Scientific and Industrial Research, 67(12) https://www.researchgate.net/publication/242121494
• Sengottuvel, P., Satishkumar, S., & Dinakaran, D. (2013). Optimization of multiple characteristics of EDM parameters based on desirability approach and fuzzy modeling. Procedia Engineering, 64, 1069-1078. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.09.185
• Singh, S., Maheshwari, S., & Pandey, P. C. (2004). Some investigations into the electric discharge machining of hardened tool steel using different electrode materials. Journal of materials processing technology, 149(1-3), 272-277. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.11.046
• Srithar, A., Palanikumar, K., & Durgaprasad, B. (2014). Experimental investigation and surface roughness analysis on hard turning of AISI D2 steel using coated carbide insert. Procedia Engineering, 97, 72-77. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.226
• Sundaram, M. M., & Rajurkar, K. P. (2008). Toward freeform machining by micro electro discharge machining process. In Transactions of the North American Manufacturing Research Institution of SME - Paper Presented at NAMRC 36 (pp. 381-388). (Transactions of the North American Manufacturing Research Institution of SME; Vol. 36).
• Torres, A., Puertas, I., & Luis, C. J. (2016). EDM machinability and surface roughness analysis of INCONEL 600 using graphite electrodes. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 84(9), 2671-2688. https://doi.org/10.1007/s00170-015-7880-x
• Uğur, A., Nas, E., & Gökkaya, H. (2020). Investigation of the machinability of SiC reinforced MMC materials produced by molten metal stirring and conventional casting technique in die-sinking electrical discharge machine. International Journal of Mechanical Sciences, 186, 105875. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105875
• Yıldız, Y. (2017). Biyomedikal Uygulamalar için Magnezyum-Kalsiyum (Mg-0.8Ca) Alaşımının Dalma Elektro Erozyon ile İşlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 20(59), 336-346. DOI: 10.21205/deufmd. 2018205927
• Zappelino, B. F., de Almeida, E. D. S., Krelling, A. P., da Costa, C. E., Fontana, L. C., & Milan, J. C. G. (2020). Tribological behavior of duplex-coating on Vanadis 10 cold work tool steel. Wear, 442, 203133. https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.203133