Badania wpływu wielkości cząstek zbrojących na przebieg obróbki elektroerozyjnej kompozytów aluminiowych

• Autorzy: Perończyk J. , Biało D. , Oleczek M.

Warianty tytułu

EN

Influence of reinforcing particle size on electrodischarge machining of aluminium matrix composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy problemów obróbki elektroerozyjnej (EDM) kompozytów na osnowie Al-20%Si-5%Fe-3%Cu-1%Mg. Kompozyty wytworzono metodą metalurgii proszków. Jako fazę zbrojącą zastosowano cząstki Al2O3 w ilości 10% obj. Cząstki miały nieregularny kształt. Ich ziarnistość wynosiła 3, 9, 23 i 53 žm. Obróbkę EDM prowadzono z zastosowaniem obrabiarki elektroerozyjnej wyposażonej w generator RLC przy różnych wartościach energii wyładowań zmieniającej się w zakresie 0,044-2,268 mJ. Określano wydajność obróbki Vw i chropowatość Ra powierzchni po obróbce. Wykazano, że dominującym parametrem wpływającym na przebieg obróbki EDM jest energia wyładowań elektrycznych Ei. Ze wzrostem Ei wzrosła wydajność Vw, a także chropowatość powierzchni kompozytów. Największą wydajność obróbki EDM wśród wszystkich badanych materiałów osiągnięto dla materiału osnowy. Budowa kompozytów ma także wpływ na przebieg obróbki EDM. Wraz ze wzrostem wielkości ziarna fazy zbrojącej wydajność Vw ulega zmniejszeniu o kilkanaście procent. Chropowatość powierzchni po obróbce jest tym większa, im większe są wymiary cząstek fazy zbrojącej.

EN

The paper deals with the problems of electrodischarge machining (EDM) of composites with Al-20%Si-5%Fe-3%Cu-1%Mg matrix. Composites were manufacturing by the powder metallurgy route in the process of cold isostatic compaction, degassing and hot extrusion. Aluminium alloy powder with above mentioned composition were gas atomized at high cooling rate of 10(4)--10(6) K 1/s. Powder particles have characteristic irregular rounded shape shown in Figure 1. Its size changes in broad range of 5-150 žm. As the reinforcing phase Al2O3 particles with average size of 3, 9, 23 and 53 žm were used. Samples had constant fraction of reinforcing phase - 10 by volume. Microstructure of the matrix powder and morphology of Al2O3 reinforcing phase are shown in Figures 2 and 3. After processing composites have homogenous structure with small silicon crystals, without porosity (Fig. 4). These composites are especially promising materials. This kind of light, temperature - resistant, wear - resistant, with low coefficient of thermal expansion has commercial potential for application in electrical equipment, automobile and aircraft industries. In Table 1 composite used in presented research is shown, its composition, hardness, UTS and coefficient of thermal expansion. Electrodischarge machining was performed using an EDEA-25 machine equipment with RLC generator. The generator had 6 modes of energy of single discharge. Ei- in the range of 0.044 to 2.268 mJ, listed in Table 2. EDM machining was curried out in a free-system i.e. the diameter of the composite sample was the same that diameter of copper electrode. The main parameters determined after the machining was: volumetric productivity Vw (mm3/min) and roughness of the machined surface expressed as Ra (žm). It was shown that energy of single discharge influence mainly on the EDM process running (Fig. 5). The higher was Ei, the higher were value of Vw. Influence of reinforcing particle size on Vw is not as strong. It was noticed that increasing particle granularity from 3 to 53 žm caused decreasing in process productivity 14 to 18% (Fig. 6). The highest productivity was for matrix material. Figure 7 shows how the discharge energy affects the surface roughness during EDM. The value of Ra increases as this energy increases. When the size reinforcing particles is growing roughness parameters Ra is also growing. Surface profilograms determined at the discharge energy of 2.268 mJ is shown in Figure 8. We can see that the higher reinforcing particle are in composites, the more rough is the surface after EDM.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt aluminiowy; obróbka elektroerozyjna; faza zbrojąca

EN

aluminium matrix composites; electrodischarge machining (WEDM); reinforcement

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 2
• Strony: 65--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Perończyk J.

autor

Biało D.

autor

Oleczek M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn, al. Niepodległości 222, 00-663 Warszawa

Bibliografia

• [1] Jankowiak M., Kawalec M., Król G., Skrawność ostrzy narzędzi podczas toczenia stopów aluminium wzmacnianych cząstkami Al2O3, ZN Politechniki Rzeszowskiej 1995, 133, Mechanika 44.
• [2] Cronjaeger L., Meister D., Machining fibre and particle reinforced aluminium, Annals of the CIPR 1992, 41, l, 63-66.
• [3] Monagman J., Factors affecting the machinability of Al/SiC metal-matrix composites, Key Engineering Materials 1998, 138-140, 545-574.
• [4] Masaki T., Kawaka K., Misutani T., Shibuyo A., Mazuzawa T., Micro-electro-discharge maschining, Proc. IX Int. Symp. for Electro-Maschining, ISEM-9, Nagoya 1989, 26-30.
• [5] Perończyk J., Kozak J., Obróbka elektroerozyjna kompozytu stopu Al z Al2O3, VIII Międzynarod. Konf. Przepływowe maszyny wirnikowe, Rzeszów-Bystre 1998, 391-406.
• [6] Wang Ch„ Yan B., Blind-bole drilling of Al2O3/6061 Al composite using rotary electro-discharge machining, Journal of Mat. Proc. Techn. 2000, 102, 90-102.
• [7] Albiński K. et., The temperature of a plasma used electrical discharge machining. Plasma sources, Sci. Technol. 1986, 5, 1,736-742.
• [8] Perończyk J., Biało D., Wybrane problemy obróbki elektroerozyjnej kompozytów aluminiowych, Kompozyty (Composites) 2001, 1, 2, 211-214.
• [9] Biało D., Kudła L., Perończyk J., Machinability of Al/ Al2O3 composites in the case of mechanical drilling and electrodischarge machining of microholes, II Int. Conf. Advan. in Produc. Engi. APE 2001, Warsaw 2001, vol. II, 263-270.
• [10] Perończyk J., Biało D., Wpływ zawartości fazy zbrojącej Al2O3 i SiC w kompozytach aluminiowych na przebieg i wybrane wskaźniki technologiczne obróbki elektroerozyjnej (EDM). Kompozyty (Composites) 2003, 3, 8, 366-369.
• [11] Trzaska M., Biało D., Perończyk J., Struktura geometryczna powierzchni kompozytów aluminiowych po obróbce elektroerozyjnej, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 11, 278-283.