Experimental research on electrodischarge drilling of high aspect ratio holes in Ti-6Al-4V alloy

• Autorzy: Lipiec P. , Machno M. , Skoczypiec S.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.154.9102

Warianty tytułu

PL

Badania elektroerozyjnego drążenia głębokich otworów w stopie tytanu Ti-6Al-4V

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The drilling of small cylindrical (D < 1 mm) holes with a high ratio of length to diameter (L/D > 10) in difficult-to-cut materials is significantly beyond mechanical drilling capabilities. Electrodischarge machining (EDM) is a good and cost effective alternative in such situations. The machinability of electrodischarge machined material is determined by its thermal and electrical properties; therefore, the high electrical resistivity, the relatively high melting point and low thermal conductivity of Ti-6Al-4V alloy cause problems during the machining of parts made of this material. In this article, the results of experimental research on electrodischarge microdrilling in Grade 5 Ti-6Al-4V alloy are presented. The influence of various machining parameters (pulse time, discharge voltage, current amplitude, dielectric pressure, electrode-tool rotation speed) on key technological factors such as hole depth, side gap, linear tool wear, mean drilling speed and hole taper angle was analysed.

PL

Drążenie cylindrycznych otworów o małych średnicach (D < 1 mm) charakteryzujących się dużą smukłością (L/D > 10) w trudnoskrawalnych materiałach wykracza poza możliwości konwencjonalnych metod wiercenia. Obróbka elektroerozyjna jest dobrą i efektywną alternatywą dla tego typu zastosowań. Obrabialność w EDM jest zdeterminowana przez właściwości związane z przewodnością cieplną i elektryczną obrabianego materiału oraz dielektryka. Wysoki opór elektryczny i relatywnie wysoka temperatura topnienia, przy niskiej przewodności cieplnej stopu tytanu Ti-6Al-4V, powodują pewne problemy podczas jego obróbki, co stwarza konieczność poszukiwania jej optymalnych parametrów. W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych procesu mikrodrążenia elektroerozyjnego stopu tytanu Ti-6Al-4V. Badano wpływ parametrów obróbki takich jak: czas impulsu, wartość napięcia pracy i amplitudy prądu, ciśnienia dielektryka, prędkości obrotowej elektrody roboczej na podstawowe wskaźniki technologiczne oraz dokładności wymiarowe i kształtowe.

Słowa kluczowe

EN

EDM; holes with a high ratio of length to diameter; drilling; titanium

PL

EDM; drążenie; tytan; głębokie otwory

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 10
• Strony: 171--180
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr., tab., rys.

Twórcy

autor

Lipiec P.

• Institute of Production Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Machno M.

• Institute of Production Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Skoczypiec S.

• Institute of Production Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Percina M., Aslantas K., Ucuna I., Kaynakb Y., Cicekc A., Micro-drilling of Ti–6Al–4V alloy: The effects of cooling/lubricating, Precision Engineering, Vol. 45/2016, 450–462.
• [2] Rajurkar K.P, Sundaram M.M., Malshe A.P., Review of Electrochemical and Electrodischarge Machining, Procedia CIRP, Vol. 6/2013, 13–26.
• [3] Skoczypiec S., Machno M., Bizoń W., The capabilities of electrodischarge microdrilling of high aspect ratio holes in ceramic materials, Management and Production Engineering Review Vol. 6-3/2015, 61–69.
• [4] Plaza S., Sanchez J.A., at all, Experimental study on micro EDM-drilling of Ti6Al4V using helical electrode, Prec. Eng. Vol. 38/2014, 821–827.
• [5] Skoczypiec S., Ruszaj A., A sequential electrochemical-electrodischarge process for micro part manufacturing Prec. Eng., Vol. 38/2014, 680–690.
• [6] Hasan M., Zhao J., Jiang Z., A review of modern advancements in micro drilling techniques Journal of Manufacturing Process, Vol. 29/2017, 343–375.
• [7] Kliuev M., Baumgart C., Wegener K., Fluid dynamics in Electrode Flushing Channel and Electrode-Workpiece Gap During EDM Drilling, “Procedia CIRP”, Vol. 68/2018, 254–259.
• [8] Li J., Yin G., Wang C., Guo X., Yu Z., Prediction of aspect ratio of a micro hole drilled by EDM “Journal of Mechanical Science and Technology”, Vol. 27/2013, 185–190.
• [9] Kamal K., Rawalb S.K., Singha V.P., Anu B., Experimental Study on Diametric Expansion and Taper Rate in EDM Drilling For High Aspect Ratio Micro Holes in High Strength Materials, “Materials Today: Proceedings”, Vol. 5/2018, 7363–7372.
• [10] Risto M., Haas R., Munz M., Optimization of the EDM drilling process to increase the productivity and geometrical accuracy, “Procedia CIRP” Vol. 42/2016, 537–542.
• [11] Mowwer T.D., Degradation of titanium 6Al–4V fatigue strength due to electrical discharge machining, “International Journal of Fatigue”, Vol. 64/2014, 84–96.
• [12] Manjaiah M., Narendranath S., Basavarajappa S., A review on machining of titanium based alloys using EDM and WEDM, “Rev. Adv. Mater. Sci.” Vol. 36/2014, 89–111.
• [13] Antar M., Chantzis D. et al., High Speed EDM and Laser Drilling of Aerospace Alloys, “Procedia CIRP”, Vol. 42/2016, 526–531.
• [14] Hasçalık A., Çaydas U., Electrical discharge machining of titanium alloy (Ti–6Al–4V), “Applied Surface Science”, Vol. 253/2007, 9007–9016.
• [15] Sanchez J. A., Plaza S., et al., Electrode set-up for EDM-drilling of large aspect-ratio microholes, “Procedia CIRP” Vol. 6/2013, 274–279.
• [16] Ezugwu E.O., Wang Z.M., Titanium alloys and their machinability – a review, “Journal of Materials Processing Technology”, Vol. 68/1997, 262–274.
• [17] Hascalik A., Caydas U., Electrical discharge machining of titanium alloy (Ti–6Al–4V), “Applied Surface Science”, Vol. 253/2007, 9007–9016.
• [18] Wansheng Z., Zhenlong W., Schichun D., Guanxin C., Hongyu W., Ultrasonic and electro discharge machining to deep and small hole on titanium alloy, “Journal of Materials Processing Technology”, Vol. 120/2002, 101–106.
• [19] Fonda P., Wang Z., Yamazaki K., Akutsu Y., A fundamental study on Ti–6Al–4V’s thermal and electrical properties and their relation to EDM productivity, “J. Mater. Process. Technol”, Vol. 202/2008, 583–589.

Uwagi

EN

Section "Mechanics"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).