Elektroerozyon ile işlemede polimer matrisli iletken toz takviyeli kompozit elektrot ile işlemenin deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of machining with conductive powder reinforced polymer matrix composite electrode in electric discharge machining
Yazar: KEMAL YAMAN
Danışman: PROF.DR. CAN ÇOĞUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmanın amacı, elektroerozyon ile işlemede (EEİ) elektrot üretilebilirliğini kolaylaştırmak ve maliyetini düşürmek için, alternatif bir elektrot üretim yöntemi geliştirmektir. Bu amaç için, elde hazır halde bulunan modelden alçı, silikon, reçine v.b. bir kalıp yapılarak, daha önce hazırlanmış tutucu ve iletken dolgu malzemesinden oluşan karışımın bu kalıp içine dökülmesi ve katılaşması sağlanmıştır. Çalışmada, tutucu malzeme olarak polyester reçine ve iletkenliği sağlaması için dolgu malzemesi olarak dendritik şekilli saf bakır tozu, grafit tozu ve bunların karışımı kullanılmıştır. Karışımın, döküldüğü kalıpta kısa sürede sertleşerek rijit hale gelmesi için, hızlandırıcı ve dondurucu olmak üzere iki farklı kimyasal madde kullanılmıştır.İş parçası işleme (İİH) ve elektrot aşınma hızlarını (EAH) karşılaştırarak en uygun elektrot tipini belirlemek amacıyla, serbest bakır-polyester (N-B/P), sıkıştırılmış bakır-polyester (S-B/P), pişirilmiş bakır-polyester (P-B/P), pişirilmiş bakır-grafit-polyester (P-B/G/P) ve sıkıştırılmış bakır-grafit-polyester (S-B/G/P) olmak üzere beş farklı tip kompozit elektrot üretilmiştir. İşleme sonrası İİH, EAH ve bağıl aşınma (BA) değişimleri her tip elektrot için grafik halinde gösterilmiştir.Elektrotların (N-B/P, S-B/P ve P-B/P tipleri için) elektriksel karakteristiklerini çıkarmak için, işlemede kullanılmış elektrotlardan disk şeklinde numuneler hazırlanarak elektriksel dirençleri ölçülmüş; bu veriler kullanılarak elektrotların elektriksel iletkenlikleri hesaplanmıştır. Elektrotların eşik (perkolasyon) konsantrasyonları, eşik iletkenlikleri, doyma sınırları ve şekil faktörleri karakteristik iletkenlik-konsantrasyon denklemleri ile gösterilmiştir. Çalışmada, pratik uygulamaya en uygun olan P-B/P kompozit elektrotların performansının dolgu malzemesi tane boyutu ile olan ilişkisi incelenmiştir. Ayrıca, kompozit elektrotların İİH ve EAH karakteristiklerinin, dolgu malzemesi konsantrasyonu ve tane boyutu ile olan ilişkileri matematiksel denklemler olarak türetilmiştir.Bu çalışma, tutucu malzeme olarak ortoflatik polyester ve dolgu malzemesi olarak bakır tozundan üretilen kompozit elektrotun EEİ'ye uygulaması olarak bir ilktir.

Abstract:
The aim of this study is to develop an alternative electrode production method in order to make the electrode producibility easier and decrease the cost in electric discharge machining (EDM). For this purpose, after constructing a mould made of plaster, silicon or resin using the available model, it is attempted to spill the mixture composed of the matrix and conductive filler into this mould and to solidify it. In this study, polyester resin is chosen as the matrix and the dendritic-shaped pure copper powder, graphite powder, and their mixture are used as the filler in order to provide the conductivity. In order for the mixture to take a hardened rigid form in its mould in a short duration, two different chemical substances, namely, an accelerator and a freezer, are used.In order to decide on the most convenient electrode type by comparing the material removal rate (MRR) and tool wear rate (TWR), five diferent types of electrodes, namely, free copper-polyester (N-B/P), compressed copper-polyester (S-B/P), sintered copper-polyester (P-B/P), compressed copper-graphite-polyester (S-B/G/P), and sintered copper-graphite-polyester (P-B/G/P) are produced. After the machiningprocess, İİH, EAH, and relative wear (RW) values are graphically demonstrated for each type of electrode. To find out the electrical characteristics of the N-B/P, S-B/P, and P-B/P type electrodes, their electrical resistances are measured by preparing disc shape samples from the ones used in machining and their electrical conductivity values are determined using these data. Afterwards, the percolation concentration, percolation conductivity, saturation limits, and form factor values of the electrodes are obtained by means of the characteristic conductivity-concentration equations. In the study, the relationship of the performance of P-B/P composite electrodes which are the most convenient ones for pratical application with the grain size is examined. Furthermore, the relationships of the MRR and TWR characteristics of the composite electrodes with the concentration and grain size of the filler are derived as mathematical equations.This is the unique study as applying of composite electrode produced by the ortoflatic polyester as matrix and dendritic shape pure copper powder as filler to EDM.