Elektro erozyon işleme yönteminde elektrot malzemesi ve işleme parametrelerinin yüzey kalitesi ve elektrot aşınmasına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of electrode material and machining parameters on surface quality and electrode wear in EDM
Yazar: SERKAN YAMAN
Danışman: DOÇ. DR. ORHAN ÇAKIR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektrot aşınma oranı (EAO) = Electrode wear rate (EAO) ; Elektrotlar = Electrodes ; Malzeme kaldırma oranı (MKO) = Material removal rate (MKO) ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness ; İşleme yöntemleri = Machining methods

Özet:
Elektro erozyon işleme (EEİ) yöntemi önemli ve yaygın olarak kullanılan geleneksel olmayan işleme yöntemlerinden biridir. Yöntem, takım çeliği, sert metaller, süper alaşımlar vb. gibi kesilmesi zor malzemelerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada, elektro erozyon ile işleme yöntemi, üç farklı elektrot malzemesinin (grafit, bakır ve tungsten-bakır) üç farklı iş parçasının (PMD23, 1.3343, Vanadis 8) işlenmesi için kullanılmıştır. Deneysel çalışmada, seçilen işleme parametrelerinin (amper, akım açma süresi, akım kapama süresi ve kıvılcım mesafesi) yüzey kalitesi ve elektrot aşınması üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
L27 Taguchi deneysel tasarımı, seçilen işleme parametrelerini incelemek ve sürecin çıktısını optimize etmek için kullanılmıştır.
Bakır elektrot en yüksek malzeme kaldırma oranı (MKO) verirken, en kötü sonucu grafit elektrot göstermiştir. Bununla birlikte, grafit elektrot yüksek ergime noktasına sahip olduğu için işlenmiş yüzeyde daha küçük kraterlere neden olmuş
ve daha iyi yüzey kalitesi ortaya çıkmıştır. Ayrıca, grafit, bakır ve tungsten-bakır elektrotla karşılaştırıldığında daha keskin kenarlar vermektedir.
İş parçası malzemeleriyle ilgili olarak, toz metalürjisiyle üretilmiş malzemelerin (PMD23 ve Vanadis 8) elektro erozyon ile işlenmesinde, 1.3343 malzemeye kıyasla daha yüksek malzeme kaldırma oranı sağlamıştır, ancak yüzey kalitesi kötüdür. Ayrıca, malzemenin kimyasal bileşimi etkili bir faktördür, Vanadis 8'deki vanadyum oranı diğer iki malzemeye göre daha yüksektir ve Vanadis 8'in işlenmiş yüzeyindeki kraterlerin derinliği daha fazladır.
Malzeme kaldırma oranı üzerinde seçilen EEİ yönteminin parametreleri incelenmiş ve akım açma süresinin diğerlerinden daha etkili bir faktör olduğu görülmüştür. Elektrot aşınması da belirlenmiş ve en etkili parametrenin amper olduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
Electro discharge machining (EDM) is one of the important and widely used non-traditional machining methods. The method is extensively used in the machining of difficult to cut materials such as tool steel, hard metals, superalloys etc.
In this study, EDM is employed to machine three different tools steals (PMD23, 1.3343, Vanadis 8) by using three distinct electrode materials (graphite, copper, and tungsten-copper). The experimental study is based on the investigation of the effects of selected machining parameters (ampere, pulse on time, pulse off time and spark gap) on surface quality and electrode wear.
L27 Taguchi experimental setup is used to examine selected machining parameters, optimizing the output of the process.
Copper electrode presented the highest material removal rate (MRR) and the worst result was obtained by graphite electrode. However, the surface quality was better when graphite electrode was applied due to high melting point of electrode resulting lower craters on the machined surface. Moreover, graphite produced better sharp edges compared to copper and tungsten-copper electrode.
Regarding workpiece materials, the EDM of powder-based materials (PMD23 and Vanadis 8) resulted higher material removal rate compared to 1.3343 material, but surface quality was poor. Moreover, the chemical composition of material was an influential factor, vanadium ratio in Vanadis 8 was higher compared to two other materials and the depth of craters on the machine surface of Vanadis 8 was deeper.
The selected EDM parameters on material removal rate was examined and pulse on time presented a more effective factor than others. The wear of electrode was also determined and ampere was the most influential parameter.