THE EFFECT OF CURRENT ON WHITE LAYER THICKNESS IN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING PROCESS

Abstract

ABSTRACT

Forecasting the thickness of the white layer is crucial in the current condition because the thickness of the white layer impacts the surface quality of specimens cut using electrical discharge machining (EDM). The onset and progression of white layer formation are of great interest to the industry because of the resulting changes in the mechanical properties of the workpiece surface. To save time and money during tool and process design, the industry requires effective predictive models of white-layer formation. The effect of input parameters (current, pulse on, and pulse off) on white layer thickness when cutting a sample of CK45 DIN 17500 grade material was explored in this study. The selection of EDM machining factors and their impact on the White Layer Thickness (WLT), Material Removal Rate (MRR), Surface Roughness (Ra), and Electrode Wear Ratio (EWR) are the primary topics of the research.

In this study, the mathematical model that was used to forecast the various response quality was built with the software Minitab 17 and used factorial notation. The results of the model were then assessed and compared to the values obtained with Minitab 17. For the testing, the input parameters were taken as current (10, 30, and 50 A), pulse on time (50, 100, and 200 µs), and pulse off time (3, 9, and 18 µs). According to this study, all output parameters increase as Ip increases from 10A to 50A showing that Ip is the most important input parameter affecting the outputs. The IP needs to be decreased to achieve the desired improvements in WLT, Ra, and EWR. On the other hand, IP needs to increase to improve the MRR. For CK45 DIN 17200 grade material, the maximum WLT (335.7469 µm) occurred at the highest current and Ton, while the best WLT (4,17946 µm) occurred at the lowest Ip, Ton, and highest Toff. It was seen that the results obtained in this experimental study were extremely close to the predicted results.

ÖZET

Beyaz tabaka, elektrikli erozyonla (EDM) işlenen numunelerin yüzey kalitesini etkilediğinden kalınlığının tahmini çok önemlidir. Beyaz tabaka oluşumunun başlangıcı ve ilerlemesi, iş parçası yüzeyinin mekanik özelliklerinde meydana gelen değişiklikler nedeniyle endüstri için büyük ilgi görmektedir. Takım ve süreç tasarımı sırasında zamandan ve paradan tasarruf etmek için endüstri, beyaz tabaka oluşumunun etkili tahminine dayalı modellerine ihtiyaç duyar. Bu çalışmada, CK45 DIN 17500 kalitesinde bir malzeme numunesi kesilirken giriş parametrelerinin (akım, darbe açık ve darbe kapalı) beyaz katman kalınlığı üzerindeki etkisi araştırıldı. EDM işleme parametrelerinin seçimi ve bunların Beyaz Tabaka Kalınlığı (WLT), Malzeme Kaldırma Oranı (MRR), Yüzey Pürüzlülüğü (Ra) ve Elektrot Aşınma Oranı (EWR) üzerindeki etkileri araştırmanın öncelikli konularıdır.

Bu çalışmada, çeşitli yanıt kalitelerini tahmin etmek için kullanılan matematiksel model Minitab 17 yazılımı ile oluşturulmuş ve faktöriyel gösterim kullanılmıştır. Modelin sonuçları daha sonra değerlendirildi ve Minitab 17 ile elde edilen değerlerle karşılaştırıldı. Test için giriş parametreleri akım (10, 30 ve 50 A), darbe açık kalma süresi (50, 100 ve 200 µs) ve puls kapanma zamanı (3, 9 ve 18 µs) olarak alınmıştır. Bu çalışmaya göre, IP 10A'den 50A'e yükseldikçe tüm çıkış parametrelerinin artması, IP'nin çıkışları etkileyen en önemli giriş parametresi olduğunu göstermektedir. WLT, Ra ve EWR'de istenen iyileştirmeleri elde etmek için IP'nin düşürülmesi gerekir. Öte yandan, MRR'yi iyileştirmek için IP'nin artması gerekir. CK45 DIN 17200 kalite malzeme için, maksimum WLT (335,7469 µm) en yüksek akım ve TON'da meydana gelirken, en iyi WLT (4,17946 µm) en düşük Ip, TON ve en yüksek TOFF'ta meydana geldi. Bu deneysel çalışmada elde edilen sonuçların tahmin edilen sonuçlara son derece yakın olduğu görülmüştür.