Elektro erozyon ile işlemede döner elektrot kullanarak delik delmede dielektrik sıvısına karıştırılan tozların ve ısıtmanın işleme performansına etkisinin araştırılması ve multi fizik simülasyonu
Investigation and multi physics simulation of effect of adding powder into dielectric fluid and heating on processing performance in drilling with electric discharge machining using rotary electrode
Yazar: OĞUZ ERDEM
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM USLAN ; PROF. DR. CAN ÇOĞUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, dielektrik sıvı olarak karbon tozu (derişim oranları: 10 g/lt ve 15 g/lt) ve nişasta tozu (derişim oranları: 15 g/lt ve 30 g/lt) içeren silikon yağı, elektro erozyon ile işlemede (EEİ) daha iyi delik yüzey kalitesi elde etmek için kullanılmıştır. EEİ performans çıktılarını (işparçası işleme hızı (İİH), elektrot aşınma hızı, bağıl aşınma, işparçası yüzey pürüzlülüğü ve işparçası mikro yapısı) belirlemek için silikon yağı karışımlarıyla EEİ deneyleri gerçekleştirilmiştir. Silikon yağına karbon tozu katkısı İİH'yi ortalama %156 artırırken silikon yağına nişasta tozu katkısı İİH'yi ortalama %18 düşürdüğü tespit edilmiştir. En düşük ortalama yüzey pürüzlülüğü değeri 10 g/lt karbon ve 15 g/lt nişasta tozu katkılı karışımda elde edilmiştir. Bu karışımın ortalama yüzey pürüzlülüğünü katkısız silikon yağına göre %69 oranında azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, EEİ'nin sayısal modellemesi için literatürde daha önce denenmemiş multi fizik simülasyon (MFS) modeli de tasarlanmıştır. MFS modeli için, dielektrik sıvı ve işparçası içerisinde belirlenen iki kritik noktada mesh'den bağımsızlık analizi gerçekleştirilmiştir. Zamana bağlı MFS modelinin analizlerinde plazma kanalının özellikleri elde edilmiştir. Benzer şekilde, elektrot ve işparçası içerisindeki sıcaklık dağılımları da tespit edilmiştir. İşparçası sıcaklık dağılımları yardımıyla sayısal İİH değerleri hesaplanmıştır. Son olarak, sayısal İİH değerleri ile deneysel İİH değerlerinin kıyaslanmasıyla MFS modeli doğrulanmıştır.

Abstract:
In this study, as a dielectric fluid, silicone oil including carbon powder (concentration ratios: 10 g/l and 15 g/l) and starch powder (concentration ratios: 15 g/l and 30 g/l) were used to obtain better hole surface quality in electric discharge machining (EDM). In order to determine the EDM performance outputs (workpiece removal rate (WRR), electrode wear rate, relative wear, workpiece surface roughness and workpiece microstructure), the EDM experiments were carried out with silicone oil mixtures. It was found that the carbon powder addition into the silicone oil increased the WRR by 156% on average, whereas the addition of starch powder into the silicone oil reduced the WRR by 18% on average. The lowest average surface roughness value was obtained for 10 g/l carbon and 15 g/l starch powder added mixture. It was determined that this mixture reduced the average surface roughness values by 69% compare to the pure silicone oil. Moreover, for numerical modeling of the EDM, multi physics simulation (MPS) model which was previously non-tested in the literature was also designed. The mesh independency analysis was carried out for MPS model by the selected two critical points into the dielectric fluid and the workpiece. In the analysis of time-dependent MPS model, the properties of the plasma channel was obtained. Similarly, the temperature distribution in the electrode and the workpiece were also determined. With the help of workpiece temperature distribution, numerical WRR values were calculated. Finally, the MPS model was verified by comparing the numerical WRR values with the experimental ones.