INVESTIGATION THE EFFECT OF EDM PROCESS PARAMETERS ON MACHINING PERFORMANCE OF DIN1.2767 TOOL STEEL

Abstract

ABSTRACT

Accompanying the technological development and the advancement in the industry, the demand for materials with superior properties such as high strength, hardness and toughness is increasing. This made it difficult or impossible to cut these materials by conventional methods. Electric discharge machining (EDM) is one of the most important unconventional machining methods that have the ability to cut electrically conductive materials regardless of their mechanical properties. DIN1.2767 tool steel has wide application in the industry due to its good mechanical properties such as high toughness, good through-hardenability, high impact strength and pressure resistance.

This study aims to investigate the effect of process parameters on EDM performance of DIN 1.2767 tool steel. The process parameters and their levels were electrode materials (Cu-Cr-Zr, Cu, CNB, NSS and B2), discharge current (Ip) (6, 12 and 25 A), pulse on-time (Ton) (50, 200 and 800 μs) and pulse off-time (Toff) (50, 200 and 800 μs).

Surface crack density (SCD) and white layer thickness (WLT) were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). Data analysis and the contribution of the process parameters were statistically evaluated using Analysis of Variance (ANOVA). The experimental results identified the set of process parameters that achieve the optimal EDM performance measures, the effect of each parameter on the performance measures, and the parameter interactions for the performance measures. However, Ip was the most dominant parameter affecting Material Removal Rate (MRR), followed by Toff. The highest material removal rate can be achieved by setting parameters on NSS electrode, Ip (25A), Ton (200µs) and Toff (50 µs). Ip has the highest effect on Tool Wear Ratio (TWR) followed by Ton and the minimal TWR was at Cu electrode Ip (6A), Ton (800 µs) and Toff (200µs). Ton was the most dominant parameter affecting Surface Roughness (SR), followed by Ip. The optimal surface finish was obtained at setting parameters B2 electrode, Ip (6A), Ton (800µs) and Toff (800µs). For the Overcut (OC), electrode material was the most significant parameter followed by Ip and the minimal OC was at NSS electrode, Ip (12A), Ton (50 µs) and Toff (800µs). Ton was the most significant parameter affecting WLT, followed by Ip and the minimal WLT was determined at using CNB electrode, Ip (25A), Ton (50 µs) and Toff (200µs) and the most dominant factor for SCD was Ton followed by electrode material and the best surface free of cracks attained at utilizing CNB electrode, Ip (25A), Ton (50 µs) and Toff (50µs).

ÖZET

Teknolojik gelişme ve sektördeki ilerleme ile birlikte yüksek dayanım, sertlik ve tokluk gibi üstün özelliklere sahip malzemelere olan talep artmaktadır. Bu durum, bu malzemelerin geleneksel yöntemlerle işlenmesini zorlaştırmakta veya imkansız hale getirmektedir. Elektrik Erozyon ile İşleme (EEİ), elektriksel iletkenliğe sahip malzemeleri mekanik özelliklerinden bağımsız olarak kesme yeteneğine sahip en önemli geleneksel olmayan işleme yöntemlerinden biridir. DIN1.2767 takım çeliği, yüksek tokluk, yüksek sertlik, yüksek darbe dayanımı ve basınç direnci gibi mekanik özellikleri nedeniyle endüstride geniş bir uygulama alanına sahiptir.

Bu çalışma, işleme parametrelerinin DIN 1.2767 takım çeliğinin EEİ işleme üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır.. İşleme parametreleri ve seviyeleri olarak, elektrot malzemeleri (Cu-Cr-Zr, Cu, CNB, NSS ve B2), boşalım akımı (Ip) (6, 12 ve 25 A), vurum süresi (Ton)(50, 200, 800 μs) ve bekleme süresi (Toff)(50, 200 ve 800 μs) belirlenmiştir. Yüzey Çatlak Yoğunluğu (YÇY) ve Beyaz Katman Kalınlığı (BKK), Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) kullanılarak incelenmiştir. Veri analizi ve işleme parametrelerinin katkısı Varyans Analizi (ANOVA) kullanılarak istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar kullanılarak ideal EEİ performans değerlerine ulaşan işleme parametre seti, her parametrenin performans ölçüleri üzerindeki etkisi ve performans ölçüleri için parametre etkileşimleri tanımlanmıştır. İş parçası İşleme Hızını (İİH) etkileyen en etkili parametre Ip’dir ve bunu sırasıyla Toff izlemektedir. En yüksek işparçası işleme hızı, NSS elektrotu, Ip (25A), Ton (200µs) ve Toff (50 µs) değerlerinde elde edilmiştir. Ip, elektrot aşınma hızı üzerinde en yüksek etkiye sahiptir ve bunu sırasıyla Ton izlemiştir ve en düşük elektrot aşınma hızı Cu elektrot Ip (6A), Ton (800 µs) ve Toff 'ta (200µs) değerlerinde elde edilmiştir. Ton, yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en etkili parametredir ve bunu sırasıyla Ip izlemektedir. İdeal yüzey pürüzlülüğü B2 elektrotu ile Ip (6A), Ton (800µs) ve Toff (800µs) parametreleri değerlerinde elde edilmiştir. Yanal açıklık için elektrot malzemesi en önemli parametredir, bunu sırasıyla Ip izlemiştir ve minimum Yanal Açıklık NSS elektrotunda, Ip (12A), Ton (50 µs) ve Toff 'ta (800µs) değerinde elde edilmiştir. Beyaz katman kalınlığını etkileyen en önemli parametre Ton, ardından sırasıyla Ip’dir ve minimum Beyaz Katman Kalınlığı CNB elektrotu ile Ip (25A), Ton (50 µs) ve Toff (200µs) ile elde edilmiştir. Yüzey çatlak yoğunluğu için en etkili faktör Ton ve ardından elektrot tipidir. CNB elektrot ile Ip (25A), Ton (50 µs) ve Toff (50µs) değerleri kullanılarak en düşük yüzey çatlak yoğunluğu elde edilmiştir.