Sleipner soğuk iş takım çeliğinin bakır ve pirinç elektrot kullanılarak elektro erozyon yöntemiyle delinmesinin incelenmesi
Investigation of electro-erosion drilling of sleipner cold work tool steel using copper and brass electrodes
Yazar: ELİF SİMAY GÖKKAYA
Danışman: DOÇ. DR. ERDOĞAN KANCA ; DR. FERHAT CERİTBİNMEZ
İskenderun Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Soğuk iş takım çelikleri başta kalıpçılık olmak üzere birçok makina ve ekipmanlarında yüksek aşınma dayanımı, tokluk, ısıl işleme uygunluk, boyutsal kararlılık, yüksek sertlik gibi özelliklerinden dolayı endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat bu çeliklerinin kullanım yerlerine montaj edilebilmesi için işlenmeleri ve üzerlerine delik açılması gerekmektedir. Sert malzemelere konvansiyonel delme, orbital frezeleme, lazer kesim, su jeti kesim, zımba ile delme gibi yöntemlerle işlem yapmak takım aşınması, maliyet ve işlem süresi açısından pek uygun olmamaktadır. Bu sebeplerden dolayı bu çalışmada, 60-62 Rockwell (HRC) sertliğe sahip Sleipner soğuk iş takım çeliğine elektro erozyonla işleme (EEİ)  yönteminde bakır ve pirinç elektrotlar kullanılarak üç farklı akım değeri (50, 25, 12,5 A), üç farklı ark süresi (3, 6, 9 µs) ve bekleme süreleri (4, 6, 8 µs) parametreleri kullanılarak delikler delinmiş, bu çalışma parametrelerinin operasyon süreleri başta olmak üzere değişen talaş kaldırma oranı (TKO) ve elektrot aşınma oranı (EAO), işlenen parçaların delik giriş-çıkış çaplarına ve yüzey sertliklerine, iş parçası ve elektrot üzerindeki kerf'e etkileri analiz edilmiştir. Yapılan analizler neticesinde, bakır elektrot kullanımında talaş kaldırma oranı (TKO) pirinç elektrot kullanımına göre ortalama %311,25 artarken, elektrot aşınma oranı (EAO) ve işleme süresi sırasıyla %42,01 ve %38,46 oranında azalmıştır, Bu durumlara bakır elektrotun termal ve elektrik iletkenliğinin pirinç elektrota göre daha yüksek olması sebep olmuştur. İş parçası ile elektrot arasındaki kıvılcımlanmanın ve termal etkilerin artması talaş kaldırma oranının (TKO) artması ve işleme süresinin azalmasını sağlamıştır. Farklı işleme parametreleriyle bakır ve pirinç elektrot kullanımında delinen deliklerin giriş çaplarının çıkış çaplarından büyük olduğu görülmüş, aşınan elektrotlar sebebiyle debris tahliyesine bağlı olarak düzensiz bir kerf oluşumuna rastlanmıştır, Ayrıca bakır elektrotla yapılan delme işlemi sonrasında iş parçası yüzeyinde sertlik verilerinin arttığı buna karşın pirinç elektrotla yapılan işlem sonrası sertlik verilerinin düşüş gösterdiği gözlemlenmiştir, Kullanılan elektrotların elektrik iletkenlik katsayı farklılıkları ve işleme süreleri bakır elektrotun aynı koşullarda pirinç elektrota göre ısı yoğunluğunun (W/mm2) daha yüksek olmasını sağlamıştır.

Abstract:
Cold work tool steels are widely used in industry, especially in molding, in many machines and equipment due to their properties such as high wear resistance, toughness, compatibility with heat treatment, dimensional stability and high hardness, However, these steels must be processed and holes must be drilled in order to be mounted to the places of use, Processing hard materials with methods such as conventional drilling, orbital milling, laser cutting, water jet cutting, punching is not very suitable in terms of tool wear, cost and processing time, For these reasons, in this study, holes were drilled on Sleipner cold work tool steel with a hardness of 60-62 HRC by using copper and brass electrodes, three different current values (50, 25, 12,5 A) , three different pulse on times (3, 6, 9 µs) and pulse off times (4, 6, 8 µs) parameters in the electrical discharge machining (EDM) method, the effects of these working parameters on the changing metal removal rate and electrode wear rates, especially the operation times, the hole inlet-outlet diameters and surface hardness of the machined parts, the kerf on the workpiece and the electrode were analyzed, As a result of the analyzes made, in the use of copper electrodes, the MRR increased by % 311,25 on average compared to the use of brass electrodes, while the EWR and machining time decreased by % 42,01 and % 38,46, respectively, These conditions were caused by the higher thermal and electrical conductivity of the copper electrode than the brass electrode, The increase in sparking and thermal effects between the workpiece and the electrode resulted in an increase in the MRR and a decrease in the machining time, In the use of copper and brass electrodes with different processing parameters, the inlet diameters of the drilled holes were found to be larger than the outlet diameters as well as an irregular kerf formation was observed due to debris evacuation due to worn electrodes, In addition, it was observed that the hardness data on the workpiece surface increased after the drilling process with the copper electrode, whereas the hardness data decreased after the process with the brass electrode, The differences in the electrical conductivity coefficients and processing times of the electrodes used made the copper electrode have a higher heat density (W/mm2) than the brass electrode under the same conditions.