Semente karbürün elektro erozyon ile işlenmesinde işleme parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of processing parameters in electrical discharge machining of cemented carbide
Yazar: AHMET TOLUNAY IŞIK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÜNAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ÇAKIROĞLU
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektriksel boşalma = Electrical discharge ; Karbür = Carbide ; Optimizasyon = Optimization ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Semente karbür yüksek sertliği, mukavemeti ve geniş sıcaklık aralığında yüksek aşınma direnci nedeniyle takım ve kalıp endüstrisinde önemli bir yere sahiptir. Yüksek mukavemete sahip olması nedeniyle geleneksel işleme teknikleriyle işlenmesi zor malzeme olarak bilinmektedir. Bu bağlamda, geleneksel olmayan imalat yöntemlerinden birisi olan elektro erozyon ile işleme (EEİ), söz konusu malzemelerin işlenmesinde uygulanan alternatif bir teknolojidir. 

Bu çalışmada, elektro erozyon yöntemiyle işlenen kama yuvası üzerinde işleme parametrelerinin etkisine odaklanılmıştır. İşleme parametreleri olarak üç farklı seviyede boşalım akımı (6-12,5-25 A), vurum süresi (25-50-100 µs) ve vurum aralığı (15-30-60 µs) kullanılmıştır. Deneysel çalışma Taguchi metodolojisinin L27 deney tasarımına göre elektrolitik bakır takımlar ile semente karbür malzeme üzerinde gerçekleştirilmiştir. Boşalım akımı, vurum süresi ve vurum aralığı parametrelerinin talaş kaldırma miktarı (TKM), takım aşınma miktarı (TAM), ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra), yüzey yapısı ve boyut tamlığı üzerine etkileri incelenmiştir. İstatistiksel analiz sonucunda, en etkili parametre olan boşalım akımının artması ile TKM, TAM ve Ra'nın arttığı belirlenmiştir. Vurum süresinin artmasıyla Ra belirli bir oranda artarken, TAM azalmıştır. Vurum aralığı artırıldığında, TKM, TAM ve Ra'nın azaldığı görülmüş olup, vurum aralığı en fazla Ra üzerinde değişime sebep olmuştur. Mikroskopla incelenen işlenmiş yüzeylerde, mikro çatlaklar, kraterler, döküntü kürecikleri ve düşük kalınlıkta beyaz katmana rastlanmıştır. Taguchi tabanlı gri ilişkisel analiz yöntemi ile yapılan çoklu optimizasyon sonucunda, 6A boşalım akımı, 25 µs vurum süresi ve 100 µs vurum aralığı optimum parametreler olarak belirlenmiştir. Bu parametreler ile yapılan doğrulama deneyleri sonucunda TKM, TAM ve Ra değerleri sırasıyla 0,004185 g/dk, 0,000619 g/dk ve 2,2942 µm olarak elde edilmiştir. Ayrıca, EEİ ile oluşturulan kama yuvası boyutları ölçülmüş ve boyutların ilgili standartta belirtilen toleranslar içerisinde olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Cemented carbide has an important place in the tool and mold industry due to its high hardness, strength and high wear resistance in a wide temperature range. Due to its high strength, it is known as a material that is difficult to process with traditional machining techniques. In this context, electrical discharge machining (EDM), which is one of the non-traditional manufacturing methods, is an alternative technology applied in the machining of these materials.

In this study, the effect of machining parameters on the keyway machined by the electrical discharge method is focused. Three different levels of discharge current (6-12,5-25 A), pulse duration (25-50-100 µs) and pulse interval (15-30-60 µs) were used as machining parameters. The experimental study was carried out on cemented carbide material with electrolytic copper tools according to L27 experimental design of Taguchi methodology. The effects of discharge current, pulse duration and pulse interval parameters on metal removal rate (MRR), tool wear rate (TWR), average surface roughness (Ra), surface structure and dimensional accuracy were investigated. As a result of the statistical analysis, it was determined that MRR, TWR and Ra increased with the increase of the discharge current, which is the most effective parameter. With the increase of the pulse duration, Ra increased at a certain rate, while TWR decreased. It was observed that TKM, TAM and Ra decreased when the pulse interval was increased, and the pulse interval caused the change on Ra the most. Micro-cracks, craters, debris globules and a low-thickness white layer were found on the machined surfaces examined under the microscope. As a result of multiple optimization with Taguchi-based gray relational analysis method, 6A discharge current, 25 µs pulse duration and 100 µs pulse interval were determined as optimum parameters. As a result of validation experiments with these parameters MRR, TWR and Ra values were obtained as 0,004185 g/min, 0,000619 g/min and 2,2942 µm, respectively. In addition, the keyway dimensions created with EDM were measured and it was determined that the dimensions were within the tolerances specified in the relevant standard.