Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Investigation of Surface Properties of Ti-6Al-4V Alloy Machined by Micronized Hydroxyapatite Powder Mixed Electrical Discharge Machining and Evaluation of the Powder Penetration to the Surface

Yıl 2019, Cilt: 24 Sayı: 1, 193 - 206, 30.04.2019
https://doi.org/10.17482/uumfd.500591

Öz

Electrical Discharge Machining (EDM) is a nontraditional manufacturing
processes that is particularly preferred in the machining of very hard and
complex shaped materials. It is aimed to increase the process performance with
powder additive added to the dielectric liquid in the Powder Mixed Electrical
Discharge Machining (PMEDM). For this purpose, many powder additives such as
silicon carbide (SiC), copper (Cu), aluminum (Al), iron (Fe) and carbon (C)
have been used. Hydroxyapatite (HA) is a biocompatible ceramic that is usually
used as a filler in bones or to support implants. Besides this, Titanium (Ti)
and titanium alloys are frequently preferred in medical applications due to
their mechanical properties and corrosion resistance. In this study, surface
properties of Ti-6Al-4V alloy machined by micronized HA mixed EDM and powder
penetration on the surface during machining were investigated.
Samples were processed at 4 different current
levels with 10 different pulse duration for each current level.
Machined samples were
examined by Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Distribution
Spectrometer (EDS), X-Ray Diffractometer (XRD) and Optical Microscope. HA-rich
occurrences were observed on the surface and parameters in which the
occurrences are observed were determined. Accordingly, the best penetration was
observed in the pulse current of 22 A and the pulse durations of
100 µs and 800 µs. HA-rich functional surfaces are demanded for
medical applications. In addition, it is an innovative approach to obtain these
surfaces by PMEDM method.points of the article will be included in this section.
Not to exceed two hundred words, abstract stating the main points of the
article will be included in this section.

Kaynakça

  • Chen, S. L., Yan, B. H. and Huang, F. Y. (1999) Influence of kerosene and distilled water as dielectric on the electric discharge machining characteristics of Ti-6Al-4V. Journal of Materials Processing Technology, 87, 107–111. doi:10.1016/S0924-0136(98)00340-9
  • Chow, H. M., Yang, L. D., Lin, C. T. and Chen, Y. F. (2008) The use of SiC powder in water as dielectric for micro-slit EDM machining. Journal of Materials Processing Technology, 195(1-3), 160-170. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2007.04.130
  • Ekmekci, B., Elkoca, O., Erden, A. (2005) A comparative study on the surface integrity of plastic mold steel due to electric discharge machining, Metallurgical and Materials Transactions B, 36(1), 117-124. doi: 10.1007/s11663-005-0011-6
  • Ekmekci B. (2009) White layer composition, heat treatment, and crack formation in electric discharge machining process, Journal of Metallurgical and Materials Transactions B, 40(B), 70-81. doi: 10.1007/s11663-008-9220-0
  • Ekmekci, B. and Ekmekci, N. (2014) Hydroxyapatite deposition onto Ti-6Al-4V surface in powder mixed electrical discharge machining’, Advanced Materials Research, 856, 205-209. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.856.205
  • Ekmekci, B., Ulusöz, F., Ekmekci, N. and Yaşar, H. (2015) Suspended SiC particle deposition on plastic mold steel surfaces in powder mixed electrical discharge machining, Proc IMech E Part B: J Engineering Manufacture, 229(3), 475–486. doi: 10.1177/0954405414530902
  • Ekmekci, N. and Ekmekci, B. (2016) Electrical discharge machining of Ti6Al4V in hydroxyapatite powder mixed dielectric liquid, Materials and Manufacturing Processes, 31(13), 1663-1670. doi: 10.1080/10426914.2015.1090591
  • Ekmekci, B., Yaşar, H. and Ekmekci, N. (2016) A discharge separation model for powder mixed electrical discharge machining, Journal of manufacturing science and engineering, Transactions of the ASME, 138 (8), 1-9. doi: 10.1115/1.4033042
  • Erden, A. and Bilgin, S. (1980) Role of impurities in electric discharge machining, Proceedings of the 21.İnternational Machine Tool Design and Research Conference, Macmillon, London, 345-350.
  • Ghanem, F., Braham, C., Sidhom, H. (2003) Influence of steel type on electrical discharge machined surface integrity, Journal of Materials Processing Technology, 142, 163–173. doi:10.1016/S0924-0136(03)00572-7
  • Hanawa, T. (2004) Metal ion release from metal implants, Materials Science and Engineering C, 24, 745–752. doi: 10.1016/j.msec.2004.08.018
  • Jeswani, M. L. (1981) Electrical discharge machining in distilled water, Wear, 72, 81-88. doi:10.1016/0043-1648(81)90285-4
  • Kang, S. H. and Kim, D. E. (2005) Effect of Electrical Discharge Machining Process on Crack Susceptibility of Nickel Based Heat Resistant Alloy, Material Science Technology, 21(7), 817-823. doi:10.1179/174328405X36601
  • Kansal, H. K., Singh, S. and Kumar, P. (2005) Parametric optimization of powder mixed electrical discharge machining by response surface methodology, Journal of Materials Processing Technology, 169, 427-436. doi:10.1016/j.jmatprotec.2005.03.028
  • Lee, H. T. and Tai, T. Y. (2003) Relationship between EDM parameters and surface crack formation, Journal of Materials Processing Technology, 142, 676–683. doi:10.1016/S0924-0136(03)00688-5
  • Legeros, R. Z. and Legeros, J. P. (2008) Hydroxyapatite, in: T. Kokubo (Ed.), Bioceramics and their clinical applications, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England.
  • Lloyd, H. K. and Warren, R. H. (1965) Metallurgy of spark-machined surfaces, Journal of Iron and Steel Ins., 203, 238-247.
  • Lonardo, P. M. and Bruzzone, A. (1999) Effect of flushing and electrode material on die sinking EDM, CIRP Annals - Manufacturing Technology, 48 (1), 123–126. doi:10.1016/S0007-8506(07)63146-1
  • McGeough, J. A. and Rasmussen, H. (1982) A macroscopic model of electro-discharge machining, International Journal of Machine Tool Design and Research, 22(4), 333-339. doi:10.1016/0020-7357(82)90010-5
  • Özerkan, B. and Çoğun, C. (2005) Effect of powder mixed dielectric on machining performance in electric discharge machining (EDM), G.U Journal of Science, 18(2), 211-228.
  • Pecas, P. and Henriques, E. (2003) Influence of silicon powder mixed dielectric on conventional electrical discharge machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 43(14), 1465-1471. doi: 10.1016/S0890-6955(03)00169-X
  • Rival, R. (2005) Electrical discharge machining of titanium alloy using copper tungsten electrode with SiC powder suspension dielectric fluid. Masters Thesis, Universiti Teknologi Malaysia, Faculty of Mechanical Engineering, Malaysia.
  • Soni, J. S. and Chakraverti, G. (1996) Experimental investigation on migration of material during EDM of T 215 Cr12 die steel, Journal of Materials Processing Technology, 56, 439–451. doi: 10.1016/0924-0136(95)01858-1
  • Wong, Y. S., Lim, L. C., Rahuman, I. and Tee, W. M. (1998) Near-mirror-finish phenomenon in EDM using powder-mixed dielectric. Journal of Materials Processing Technology, 79(1-3), 30– 40. doi: 10.1016/S0924-0136(97)00450-0
  • Yan, H. and Chen, S. L. (1999) Effects of dielectric with suspended aluminum powder on EDM, The Journal of Chinese Society of Mechanical Engineers, 14(3), 307–312.
  • Zhao, W. S., Meng, O. G., Wang, Z. L. (2002) The application of research on powder mixed EDM in rough machining, Journal of Materials Processing Technology, 129, 30-33.

MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Yıl 2019, Cilt: 24 Sayı: 1, 193 - 206, 30.04.2019
https://doi.org/10.17482/uumfd.500591

Öz

Elektriksel
Kıvılcımla İşleme (EKİ), özellikle çok sert ve karmaşık şekilli malzemelerin
işlenmesinde tercih edilen alışılmamış imalat yöntemidir. Toz Katkılı
Elektriksel Kıvılcımla İşleme (TKEKİ) yönteminde ise dielektrik sıvıya katılan
toz partikülleri ile işlem performansının artırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla,
silisyum karbür (SiC), bakır (Cu), alüminyum (Al), demir (Fe) ve karbon (C)
gibi birçok toz katkısı kullanılmaktadır. Hidroksiapatit (HA) genellikle
kemiklerde dolgu malzemesi olarak ya da implantları desteklemek amacıyla
kullanılan biouyumlu seramiktir. Bunun yanında, Titanyum (Ti) ve titanyum
alaşımları da sahip olduğu mekanik özellikleri ve korozyon direnci nedeniyle
medikal uygulamalarda sıkça tercih edilmektedir. Bu çalışmada, mikronize HA toz
katkılı EKİ yöntemiyle işlenmiş Ti-6Al-4V alaşımının yüzey özellikleri ve
işleme sırasında yüzeye toz katkısı nüfuziyeti incelenmiştir. Numuneler, 4
farklı akım seviyesinde ve her bir akım seviyesi için 10 farklı darbe süresi
uygulanarak işlenmiştir.
İşlenen
numuneler, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi
(EDS), X-Işını Kırınım Difraktometresi (XRD) ve Optik Mikroskop ile
incelenmiştir. Yüzeyde HA yönünden zengin oluşumlar gözlemlenmiş ve bu
oluşumların gözlemlendiği parametreler tespit edilmiştir. Buna göre en iyi
nüfuziyetin 22 A darbe akımı ve 100 µs ve 800 µs darbe sürelerinde
gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Tıbbi uygulamalar için HA bakımından zengin
fonksiyonel yüzeyler talep edilmektedir. Ayrıca bu yüzeylerin TKEKİ yöntemiyle
elde edilmesi yenilikçi bir yaklaşımdır.

Kaynakça

  • Chen, S. L., Yan, B. H. and Huang, F. Y. (1999) Influence of kerosene and distilled water as dielectric on the electric discharge machining characteristics of Ti-6Al-4V. Journal of Materials Processing Technology, 87, 107–111. doi:10.1016/S0924-0136(98)00340-9
  • Chow, H. M., Yang, L. D., Lin, C. T. and Chen, Y. F. (2008) The use of SiC powder in water as dielectric for micro-slit EDM machining. Journal of Materials Processing Technology, 195(1-3), 160-170. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2007.04.130
  • Ekmekci, B., Elkoca, O., Erden, A. (2005) A comparative study on the surface integrity of plastic mold steel due to electric discharge machining, Metallurgical and Materials Transactions B, 36(1), 117-124. doi: 10.1007/s11663-005-0011-6
  • Ekmekci B. (2009) White layer composition, heat treatment, and crack formation in electric discharge machining process, Journal of Metallurgical and Materials Transactions B, 40(B), 70-81. doi: 10.1007/s11663-008-9220-0
  • Ekmekci, B. and Ekmekci, N. (2014) Hydroxyapatite deposition onto Ti-6Al-4V surface in powder mixed electrical discharge machining’, Advanced Materials Research, 856, 205-209. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.856.205
  • Ekmekci, B., Ulusöz, F., Ekmekci, N. and Yaşar, H. (2015) Suspended SiC particle deposition on plastic mold steel surfaces in powder mixed electrical discharge machining, Proc IMech E Part B: J Engineering Manufacture, 229(3), 475–486. doi: 10.1177/0954405414530902
  • Ekmekci, N. and Ekmekci, B. (2016) Electrical discharge machining of Ti6Al4V in hydroxyapatite powder mixed dielectric liquid, Materials and Manufacturing Processes, 31(13), 1663-1670. doi: 10.1080/10426914.2015.1090591
  • Ekmekci, B., Yaşar, H. and Ekmekci, N. (2016) A discharge separation model for powder mixed electrical discharge machining, Journal of manufacturing science and engineering, Transactions of the ASME, 138 (8), 1-9. doi: 10.1115/1.4033042
  • Erden, A. and Bilgin, S. (1980) Role of impurities in electric discharge machining, Proceedings of the 21.İnternational Machine Tool Design and Research Conference, Macmillon, London, 345-350.
  • Ghanem, F., Braham, C., Sidhom, H. (2003) Influence of steel type on electrical discharge machined surface integrity, Journal of Materials Processing Technology, 142, 163–173. doi:10.1016/S0924-0136(03)00572-7
  • Hanawa, T. (2004) Metal ion release from metal implants, Materials Science and Engineering C, 24, 745–752. doi: 10.1016/j.msec.2004.08.018
  • Jeswani, M. L. (1981) Electrical discharge machining in distilled water, Wear, 72, 81-88. doi:10.1016/0043-1648(81)90285-4
  • Kang, S. H. and Kim, D. E. (2005) Effect of Electrical Discharge Machining Process on Crack Susceptibility of Nickel Based Heat Resistant Alloy, Material Science Technology, 21(7), 817-823. doi:10.1179/174328405X36601
  • Kansal, H. K., Singh, S. and Kumar, P. (2005) Parametric optimization of powder mixed electrical discharge machining by response surface methodology, Journal of Materials Processing Technology, 169, 427-436. doi:10.1016/j.jmatprotec.2005.03.028
  • Lee, H. T. and Tai, T. Y. (2003) Relationship between EDM parameters and surface crack formation, Journal of Materials Processing Technology, 142, 676–683. doi:10.1016/S0924-0136(03)00688-5
  • Legeros, R. Z. and Legeros, J. P. (2008) Hydroxyapatite, in: T. Kokubo (Ed.), Bioceramics and their clinical applications, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England.
  • Lloyd, H. K. and Warren, R. H. (1965) Metallurgy of spark-machined surfaces, Journal of Iron and Steel Ins., 203, 238-247.
  • Lonardo, P. M. and Bruzzone, A. (1999) Effect of flushing and electrode material on die sinking EDM, CIRP Annals - Manufacturing Technology, 48 (1), 123–126. doi:10.1016/S0007-8506(07)63146-1
  • McGeough, J. A. and Rasmussen, H. (1982) A macroscopic model of electro-discharge machining, International Journal of Machine Tool Design and Research, 22(4), 333-339. doi:10.1016/0020-7357(82)90010-5
  • Özerkan, B. and Çoğun, C. (2005) Effect of powder mixed dielectric on machining performance in electric discharge machining (EDM), G.U Journal of Science, 18(2), 211-228.
  • Pecas, P. and Henriques, E. (2003) Influence of silicon powder mixed dielectric on conventional electrical discharge machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 43(14), 1465-1471. doi: 10.1016/S0890-6955(03)00169-X
  • Rival, R. (2005) Electrical discharge machining of titanium alloy using copper tungsten electrode with SiC powder suspension dielectric fluid. Masters Thesis, Universiti Teknologi Malaysia, Faculty of Mechanical Engineering, Malaysia.
  • Soni, J. S. and Chakraverti, G. (1996) Experimental investigation on migration of material during EDM of T 215 Cr12 die steel, Journal of Materials Processing Technology, 56, 439–451. doi: 10.1016/0924-0136(95)01858-1
  • Wong, Y. S., Lim, L. C., Rahuman, I. and Tee, W. M. (1998) Near-mirror-finish phenomenon in EDM using powder-mixed dielectric. Journal of Materials Processing Technology, 79(1-3), 30– 40. doi: 10.1016/S0924-0136(97)00450-0
  • Yan, H. and Chen, S. L. (1999) Effects of dielectric with suspended aluminum powder on EDM, The Journal of Chinese Society of Mechanical Engineers, 14(3), 307–312.
  • Zhao, W. S., Meng, O. G., Wang, Z. L. (2002) The application of research on powder mixed EDM in rough machining, Journal of Materials Processing Technology, 129, 30-33.
Toplam 26 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Nihal Ekmekci 0000-0002-1447-0711

Selim Akbaş Bu kişi benim

Yayımlanma Tarihi 30 Nisan 2019
Gönderilme Tarihi 21 Aralık 2018
Kabul Tarihi 5 Mart 2019
Yayımlandığı Sayı Yıl 2019 Cilt: 24 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Ekmekci, N., & Akbaş, S. (2019). MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 24(1), 193-206. https://doi.org/10.17482/uumfd.500591
AMA Ekmekci N, Akbaş S. MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ. UUJFE. Nisan 2019;24(1):193-206. doi:10.17482/uumfd.500591
Chicago Ekmekci, Nihal, ve Selim Akbaş. “MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 24, sy. 1 (Nisan 2019): 193-206. https://doi.org/10.17482/uumfd.500591.
EndNote Ekmekci N, Akbaş S (01 Nisan 2019) MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 24 1 193–206.
IEEE N. Ekmekci ve S. Akbaş, “MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ”, UUJFE, c. 24, sy. 1, ss. 193–206, 2019, doi: 10.17482/uumfd.500591.
ISNAD Ekmekci, Nihal - Akbaş, Selim. “MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 24/1 (Nisan 2019), 193-206. https://doi.org/10.17482/uumfd.500591.
JAMA Ekmekci N, Akbaş S. MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ. UUJFE. 2019;24:193–206.
MLA Ekmekci, Nihal ve Selim Akbaş. “MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 24, sy. 1, 2019, ss. 193-06, doi:10.17482/uumfd.500591.
Vancouver Ekmekci N, Akbaş S. MİKRONİZE HİDROKSİAPATİT TOZ KATKILI ELEKTRİKSEL KIVILCIMLA İŞLENMİŞ Tİ-6AL-4V ALAŞIMININ YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE YÜZEYE TOZ KATKISI NÜFUZİYETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ. UUJFE. 2019;24(1):193-206.

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr