Experimental investigation of influence electrical discharge energy on the surface layer properties after EDM

• Autorzy: Świercz Rafał , Holubek Radovan

Identyfikatory

DOI

10.26628/wtr.v92i5.1115

Warianty tytułu

PL

Wpływ energii wyładowań elektrycznych na właściwości warstwy wierzchniej po procesie EDM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The modern industry looks for new technologies that lead to improving the durability of parts from difficult-to-cut materials. One of the main fields of study on manufacturing difficult-to-cut materials is using electrical discharge machining (EDM). In this work, the experimental investigation of the influence of discharge current and pulse time, which defines the discharge energy, on surface roughness and average white layer thickness, was carried out. The surface layers properties after machining have a key role in the durability of manufacturing parts. Conducted research indicates that an increase in current and pulse time leads to growing the diameter and power of the discharge channel. It's causing the generation of the roughness of greater height and distance between the individual vertices. The plasma stream generated as a result of electric discharges causes the melting and evaporation of the material locally, while micro streams of liquid metal "thrown" to the gap from craters re-solidify on the surface of the material. Experimental studies and their analysis indicate that the main factors influencing the surface topography and average thickness of the white layer after EDM is the discharge energy.

PL

Współczesny przemysł poszukuje nowych technologii, które prowadzą do zwiększenia trwałości części z trudnych do cięcia materiałów. Jednym z głównych kierunków studiów nad wytwarzaniem materiałów trudno skrawalnych jest obróbka elektroerozyjna (EDM). W pracy przeprowadzono eksperymentalne badanie wpływu prądu wyładowania oraz czasu impulsu określającego energię wyładowania na chropowatość powierzchni i średnią grubość białej warstwy. Właściwości warstw powierzchniowych po obróbce skrawaniem mają kluczową rolę w trwałości części produkcyjnych. Z przeprowadzonych badań wynika, że wzrost natężenia prądu i czasu impulsu prowadzi do zwiększenia średnicy i mocy kanału wyładowczego. Powoduje to generowanie nierówności o większej wysokości i odległości między poszczególnymi wierzchołkami. Strumień plazmy powstający w wyniku wyładowań elektrycznych powoduje miejscowe topienie i parowanie materiału, podczas gdy mikrostrumienie ciekłego metalu "wyrzucane" do szczeliny z kraterów ponownie krzepną na powierzchni materiału. Badania eksperymentalne i ich analiza wskazują, że głównymi czynnikami wpływającymi na topografię powierzchni i średnią grubość białej warstwy po EDM jest energia wyładowania.

Słowa kluczowe

EN

electrical discharge machining; surface layer; discharge energy; EDM

PL

obróbka elektroerozyjna; warstwa powierzchniowa; energia wyładowania; EDM

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 92, nr 5
• Strony: 7--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Świercz Rafał

• Warsaw University of Technology, Institute of Manufacturing Technology, Warsaw, Poland

autor

Holubek Radovan

• Slovak University of Technology in Bratislava, Materials Sciences and Technology in Trnava, Institute of Production Technologies, Trnava, Slovakia

Bibliografia

• [1] Evin E., Tomáš M., Kmec J., Optimization of electro-discharge texturing parameters for steel sheets’ finishing rollers. Materials, 2020, Vol. 13(5). https://doi.org/10.3390/ma13051223
• [2] Straka L., Dittrich G., Influence of graphite tool electrode shape on TWR and MRR at EDM. MM Science Journal, 2019, Vol. 2019 (December), 3479-85.
• [3] Sosinowski Ł., Rozenek M., High-performance Electrical Discharge Machining of small hole in metallic ceramic composites. Welding Technology Review, 2018, Vol. 90(3). https://doi.org/10.26628/wtr.v90i3.865
• [4] Ishfaq K., Ahmad N., Jawad M., Ali M.A., Al-Ahmari A.M., Evaluating material’s interaction in wire electrical discharge machining of stainless steel (304) for simultaneous optimization of conflicting responses. Materials, 2019, Vol. 12(12). https://doi.org/10.3390/ma12121940
• [5] Świercz R., Oniszczuk-Świercz D., Investigation of the Influence of Reduced Graphene Oxide Flakes in the Dielectric on Surface Characteristics and Material Removal Rate in EDM. Materials, 2019, Vol. 16(6). https://doi.org/10.3390/ma12060943
• [6] Nguyen P.H., Banh T.L., Mashood K.A., Tran D.Q., Dong Pham V., Muthuramalingam T., i in., Application of TGRA-Based Optimisation for Machinability of High-Chromium Tool Steel in the EDM Process. Arabian Journal for Science and Engineering, 2020,. https://doi.org/10.1007/s13369-020-04456-z
• [7] Klink A., Holsten M., Hensgen L., Crater morphology evaluation of contemporary advanced EDM generator technology. CIRP Annals, 2017, Vol. 66(1), 197–200. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2017.04.137.
• [8] Macedo F.T.B., Wiessner M., Hollenstein C., Kuster F., Wegener K., Dependence of Crater Formation in Dry EDM on Electrical Breakdown Mechanism. Procedia CIRP, 2016, Vol. 42, 161-6. http://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.212
• [9] Torres A., Luis C.J., Puertas I., Analysis of the influence of EDM parameters on surface finish, material removal rate, and electrode wear of an INCONEL 600 alloy. The International Journal of Advanced Manufacturing Technolog,y 2015, Vol. 80(1), 123-40. https://doi.org/10.1007/s00170-015-6974-9
• [10] Świercz R., Oniszczuk-Świercz D., The effects of reduced graphene oxide flakes in the dielectric on electrical discharge machining. Nanomaterials, 2019, Vol. 9(3). https://doi.org/10.3390/nano9030335
• [11] Świercz R., Oniszczuk-Świercz D., Chmielewski T., Multi-response optimization of electrical discharge machining using the desirability function. Micromachines, 2019, Vol. 10(1). https://doi.org/10.3390/mi10010072
• [12] Spadło S., Młynarczyk P., Selected properties of the micro electrical discharge alloying process using copper electrode on aluminum.W 2019. s. 96-101. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2019.07.016
• [13] Paczkowski T., Troszyński A., The Effect of Multidirectional Vibration on Electrochemical Machining.W 2018. s. 41-8. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.03.008
• [14] Grabowski M., Skoczypiec S., Wyszynski D., A study on microturning with electrochemical assistance of the cutting process. Micromachines, 2018, Vol. 9(7). https://doi.org/10.3390/mi9070357
• [15] Radziejewska J., Sarzyński A., Strzelec M., Diduszko R., Hoffman J., Evaluation of residual stress and adhesion of Ti and TiN PVD films by laser spallation technique. Optics and Laser Technology Internet, 2018, Vol. 104, 140-7. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.02.014
• [16] Tarelnyk V.B., Konoplianchenko I.V., Gaponova O.P., Tarelnyk N.V., Martsynkovskyy V.S., Sarzhanov B.O., i in., Effect of Laser Processing on the Qualitative Parameters of Protective Abrasion-Resistant Coatings. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2020,. https://doi.org/10.1007/s11106-020-00127-8
• [17] Radziejewska J., The use of nanosecond laser pulses to assess the residual stresses of thin films. Welding Technology Review, 2018, Vol. 90(3). https://doi.org/10.26628/wtr.v90i3.868
• [18] Chmielewski T., Siwek P., Chmielewski M., Piątkowska A., Grabias A., Golański D., Structure and Selected Properties of Arc Sprayed Coatings Containing In-Situ Fabricated Fe-Al Intermetallic Phases. Metal, 2018, Vol. 8(12), 1059. https://doi.org/10.3390/met8121059
• [19] Chmielewski T., Hudycz M., Krajewski A., Salaciński T., Skowrońska B., Świercz R., Structure investigation of titanium metallization coating deposited onto aln ceramics substrate by means of friction surfacing process. Coatings Internet, 2019, Vol. 9(12). https://doi.org/10.3390/coatings9120845
• [20] Agrawal A.K., Chattopadhyaya S., Murthy V.M.S.R., Legutko S., Krolczyk G., A Novel Method of laser coating process on worn-out cutter rings of tunnel boring machine for eco-friendly reuse. Symmetry, 2020, Vol. 12(3). https://doi.org/10.3390/sym12030471
• [21] Li S.L., Mai Y.J., Huang M.Y., Jie X.H., Anti-wear hierarchical TiC enhanced cermet coating obtained via electrical discharge coating using a reduced graphene oxide nanosheets mixed dielectric. Ceramics International Internet, 2020, Vol. 46(8), 11933-42. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.01.231
• [22] Sałaciński T., Przesmycki A., Chmielewski T., Technological Aspects in Manufacturing of Non-Circular Gears. Applied Sciences Internet, 2020, Vol. 10(10), 3420. https://doi.org/10.3390/app10103420
• [23] Wang X., Yi S., Guo H., Li C., Ding S., Erosion characteristics of electrical discharge machining using graphene powder in deionized water as dielectric. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020,. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05405-8
• [24] Podolak-Lejtas A., Machining surface topography and functional values of parts after EDM and burnishing process. Welding Technology Review, 2018, Vol. 90(3). https://doi.org/10.26628/wtr.v90i3.866

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).