Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stan powierzchni kompozytów PCD na osnowie kobaltowej po obróbce elektroerozyjnej

Perończyk J., Podolak-Lejtas A., Pracki M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88 nr 4CD

22--26

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni (SGP) po obróbce elektroerozyjnej (EDM), spieku polikrystalicznego diamentu (PD lub ang. PCD). Jednym z efektywnych sposobów kształtowania PCD jest obróbka elektroerozyjna we wszystkich jej odmianach. Przedstawiono stereometryczne obrazy powierzchni próbek po EDM, wykresy liniowe chropowatości, opracowane statystyczne modele matematyczne, określające wpływ parametrów obróbki na Ra i Sa, oraz ich wizualizację graficzną. Uzyskane wyniki wskazującą na odmienność tej struktury w stosunku do struktury powstającej np. po EDM stali.

EN

The paper presents results of investigations of surface micro geometrical structure after Electrical Discharge Machining (EDM) of Polycrystalline Diamond (PCD). The effective method of shaping PCD blanks is EDM and WEDM. Therefore, very important is recognizing of the relationships between surface roughness parameters and machining conditions of EDM. In the paper statistical models of effects parameters EDM (such as current amplitude and pulse duration) on surface parameters Ra and Sa are presented. The comparison of micro geometrical structures machined EDM of PCD and steel is also, described.

2

Obróbka elektroerozyjna kompozytów Ni₃Al-TiC

Biało D, Perończyk J, Daniels R.., Duszczyk J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88 nr 4CD

17--21

PL

Obróbce elektroerozyjnej WEDM poddano materiały kompozytowe z intermetaliczną osnową Ni₃Al i fazą zbrojącą TiC w ilości 0, 10, 20, 30% obj. wytworzone w procesie metalurgii proszków. Jako parametry obróbki przyjęto czas impulsu ti i napięcie w impulsie U. W funkcji tych parametrów oceniano wydajność obróbki Vw, topografię i chropowatość powierzchni oraz stan tzw. warstwy białej.

EN

Composites with intermetallic matrix Ni₃Al reinforced with 0, 10, 20, 30% vol. TiC were wire electro discharge machined (WEDM). Materials were manufactured by powder metallurgy (P/M) using hot isostatic pressing (HIP).Material remove rate Vw, surface topography and roughness, white layer were investigated as a function of machining parameters (pulse time ti and load voltage U).

3

Wybrane zagadnienia kształtowania warstwy wierzchniej obróbką elektroerozyjną kompozytów Al umacnianych cząstkami ceramicznymi. Część 2

Perończyk J., Biało D.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

nr 2

47--57

PL

Prezentowany artykuł stanowi kontynuację opracowania autorów pod tym samym tytułem, które zostało opublikowane w „Inżynierii Powierzchni" nr 1 z 2015 r. Poniżej przedstawione są wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni obrobionej WEDM i EDM kompozytów - o osnowie Al-20Si-3Cu-lMg, umocnionych cząstkami: Al2O3, SiC lub Si3N4, oraz kompozytu Al-20Si-5Fe-3Cu-1Mg, umocnionego cząstkami Al2O3 o stałej koncentracji 10% objętościowo i różnej ziarnistości.

EN

The presented paper is a continuation of the contribution provided by the authors with the same title and published in the Polish Journal Inżynieria Powierzchni No 1/2015. Below there are presented the results ofthe surface texture examination of the composite based on Al20Si3Cu-1Mg matrix strengthened by the Al2O3 or SiC or Si3N4 particles and the other composite Al20Si5Fe3Cu-1Mg strengthened by the A12O3 particles with an unchanging volume concentration 10% but with different granularity.

4

Wybrane zagadnienia kształtowania warstwy wierzchniej obróbką elektroerozyjną kompozytów Al umacnianych cząstkami ceramicznymi. Część 1

Perończyk J., Biało D.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

nr 1

3--11

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej i metalograficznej po obróbce elektroerozyjnej kompozytu AlSi7Mg + 20% Al2O3 i osnowy z Al20Si1Mg oraz utworzonych na jej bazie kompozytów umacnianych cząstkami ceramicznymi Al2O3 lub SiC lub Si3N4 o zawartościach: 2,5; 5 i 10% (objętościowo). Przedstawiono stereometryczne obrazy, liniowe przebiegi Ra i Rz oraz SEM powierzchni obrobionych. Ponadto pokazano wybrane zgłady metalograficzne i SEM warstw wierzchnich dokumentujące zachodzące w nich zmiany po obróbce. Uzyskane wyniki pozwoliły na sformułowanie szeregu wniosków i spostrzeżeń dotyczących odmienności tej struktury w stosunku do struktur powstających po obróbce elektroerozyjnej metali i ich stopów, a także potwierdziły mechanizmy erozji elektrycznej towarzyszące obróbce elektroerozyjnej kompozytów.

EN

The results for investigations of geometric and metallographic structure after the EDM of composite Al7Mg + 20% Al2O3 and Al20Si1Mg matrix and the resulting composite materials strengthened by Al2O3, SiC or Si3N4 particles with the various volumetric shares of 2,5; 5 and 10% were presented in the paper. The 3-D images, the linear roughness characteristics and the SEM images of the machined surfaces were shown. Moreover, the selected metallographic polished sections and surface layer SEM images were included for documenting changes taking place after machining. The obtained results made it possible to draw a range of conclusions and observances as to how different is the obtained structure from other structures established after the EDM of metals and alloys. These results were also presented in order to confirm the mechanism of the electrical erosion for the EDM of composite materials.

5

Electro-discharge machining of type H13 tool steel titanium carbide composites

Duszczyk J., Biało D., Perończyk J., Daniels R.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

8--12

EN

One of the most popular steels which have been used for tools in the hot metal extrusion process is AISI type H13 hotwork tool steel. Although this steel has relatively good properties - wear resistance and hot toughness - it is no longer completely satisfactory because new extrusion materials place higher demands on extrusion tooling, and H13 type steel in its current form is not optimal. The paper presents the proposition of improving the properties of H13 type steel by introducing hardceramic particles as reinforcement to the structure. Such composites consist of a modified H13 steel matrix and TiC particles of 0, 10, 20 and 30 volume percent. The composites were manufactured by the powder metallurgy method. The atomized matrix powder was mixed with a TiC powder using a Tubular mixer for 60 min. The mixed materials were consolidated by Hot Isostatic Pressing (HIP). Prior to the HIP process, the powder materials were placed in a steel can. The conditions of hot isostatic pressing for the modified H13 tool steel matrix composites were: temperature 1150°C, time 4 hours and pressure 100 MPa. Particle reinforced metal matrix composites are difficult to machine using conventional manufacturing processes due to high tool wear caused by the hard reinforcement, even those tools which are made of cemented carbides. One of the best methods of machining of composite dies is sink electro-discharge machining EDM or wire electro-discharge machining WEDM. This work concerns the investigation into the machinability of Titanium Carbide (TiC) particle reinforced modified H13 steel using wire electro discharge machining (WEDM). WEDM cutting was conducted using a machine equipped with a RC type relaxation generator. The dielectric used in this experiment was deionized water. As the tool material, brass wire with a diameter of 0.25 mm was used. To compare, wrought H13 steel was also machined. The machining parameters such as pulse time and load voltage were varied in order to optimize the metal removal rate and surface integrity. The obtained results indicate that MMCs can be machined using WEDM although the metal removal rates are lower compared to conventional machining processes. It is shown that the surface roughness increases with higher discharge energy and decreases with the volume fraction of the reinforcement. The optimum machining rate considering the roughness and cutting rate, was when the pulse on-time is at 1.5 μs, pulse off-time at 10 μs and load voltage at 122 V.

PL

W procesie wyciskania na gorąco jedną z najczęściej stosowanych stali na matryce jest stal narzędziowa do pracy na gorąco typu H13 (wg AISI). Ta stal charakteryzuje się stosunkowo dobrymi własnościami: odpornością na zużycie i odpornością na pękanie na gorąco. Jednak wobec stale rosnących wymagań odnośnie do podwyższonych parametrów wyciskania i większej wydajności procesu jej własności pozostają nie w pełni zadowalające. W artykule przedstawiono propozycję podwyższenia jej własności przez wprowadzenie do struktury twardych ceramicznych cząstek. Jako fazę zbrojącą zastosowano cząstki TiC w ilości 10, 20, 30% obj. Do wytworzenia kompozytów zastosowano proces metalurgii proszków, w którym proszki osnowy i proszki fazy zbrojącej mieszano, a następnie prasowano metodą izostatyczną na gorąco HIP. Warunki prasowania: temperatura 1150ºC, czas 4 godziny i ciśnienie 100 MPa. Jak wiadomo, kompozyty metalowe są trudne w obróbce mechanicznej z uwagi na obecność w osnowie twardych cząstek zbrojących, które powodują intensywne zużywanie ścierne ostrzy narzędzi. Jedną najbardziej obiecujących metod obróbki kompozytowych matryc do wyciskania jest obróbka elektroerozyjna w obu znanych odmianach: drążenia wgłębnego EDM i wycinania drutowego WEDM. W prezentowanej pracy do obróbki kompozytów zastosowano wycinanie WEDM. Użyto wycinarki elektroerozyjnej zaopatrzonej w generator typy RC. Narzędzie obróbcze stanowił drut mosiężny o średnicy 0,25 mm. Obróbkę prowadzono w wodzie dejonizowanej. Przebieg obróbki kompozytów porównywano z przebiegiem obróbki stali handlowej H13 i spiekanej (MH13). Jako podstawowe parametry obróbki przyjęto czas trwania wyładowań (impulsu) i napięcie w impulsie. W funkcji tych wielkości optymalizowano wydajność obróbki i chropowatość uzyskanych powierzchni. Badania wykazały, że obróbka kompozytów jest mniej wydajna niż w procesie obróbki mechanicznej. Chropowatość powierzchni rośnie wraz ze wzrostem energii pojedynczych impulsów i ulega obniżeniu dla kompozytów z największą zawartością TiC. Określono najkorzystniejsze warunki obróbki WEDM badanych kompozytów: czas trwania impulsu 1,5 µs, czas przerwy pomiędzy impulsami 10 µs i napięcie robocze 122 V.

6

Effect of granularity of reinforcing particles Al2O3 on EDM process of aluminium matrix composites

Perończyk J.

Journal of Machine Engineering

|

2012

|

Vol. 12, No. 2

67--76

EN

The study discusses issues related to the process of electro-discharge machining (EDM) composites based on Al + 20% Si + 5% Fe + 3% Cu + 1% Mg matrix manufactured using a powder metallurgy method. Ten percent by volume of Al2O3 grains of 3, 9, 23 and 53?m sizes with irregular sharp edges represented the reinforcing phase. EDM was performed with a machine equipped with a RLC generator using different (computational) discharge energies varied in steps within the 0.044 - 2.268 mJ range. The tests measured volumetric productivity of EDM (Vw) and roughness (Ra) of the machined surface. In addition, the researchers provided selected SEM images of ED-machined surfaces with some results of X-ray microanalyses of chemical composition performed in cavities and on the surfaces of irregularities. They also provided SEM images of Al2O3 grains adhering to the machined surface of the composite, showing the mechanism of erosion of dielectric particles in EDM conditions. They demonstrated that the energy of single discharges (Ei) was the main parameter effecting the process and results of EDM. The volumetric productivity of the process (Vw) and roughness of the machined surface (Ra) increase with growth of energy (Ei) and, at the same time, surface integrity (SI) changes.

7

Selected problems of electrical discharge machining (EDM) of metal composite materials applied in manufacturing of mechanical vehicles

Perończyk J.

Journal of KONES

|

2011

|

Vol. 18, No. 1

429-442

EN

The paper presents examples of applications for metal composite materials on Al matrix reinforced with ceramic particles in the form of grains, fibre or whiskers in the automotive industry. Highlighted are the advantages and drawbacks of such composite materials and issues involved in shaping complete parts. Presence of hard and brittle ceramic particles in the Al alloy (given their sufficient concentration) significantly impacts on the physical, chemical and mechanical properties of the material and its suitability for shaping complete parts and constituting a surface layer (SL) with required properties. In making metal composite materials of Al alloys, various (including the latest) methods of casting are applied, often in combination with press molding in semi-fluid state, as well as powder metallurgy (P/M) methods. The final machining of functionally significant surfaces is done by machining (by all ways and variants). With presence of more than 5% (by volume) ceramic reinforcing particles it becomes necessary to use cutting blades of the so-called super hard materials, including composites of polycristalline diamond and diamond. This considerably increases manufacturing costs. Electrical discharge machining has proved to be an effective way for shaping metal parts, in all its variants: sinker (EDM), wire erosion (WEDM), micromachining (ěEDM), shaping by free electrode (REDM), discharge grinding (AEDM) and other. Cited in the paper are the results of own research connected with EDM and WEDM of Al alloys composite cast and reinforced with particles of Al2O3 (AlSi7Mg + 20%Al2O3) and a composite material produced by powder metallurgy methods (P/M) reinforced with various (maximum 10%) concentrations of Al2O3 or SiC or Si3N4. EDM and WEDM technological characteristics were defined for the studied materials in the form of regressive dependencies as statistical models of given indicators allowing for defining impact of machining parameters on shaping the indicators. In addition, there are selected photos of metallographic structures, enabling observation and evaluation of surface layer phase changes and chemical composition after EDM. The highly enlarged SEM micro-photos which are included show the geometric structure of machined surface, micro-cracks on borders of the composite material grains, presence of minor reinforcement particles adhering to the surface. This confirms the complex nature of electrical discharge machining mechanism taking place locally after very high temperatures and in a very short time, in presence of cold dielectric.

8

Wybrane właściwości kompozytów aluminiowych po WEDM

Biało D., Perończyk J., Duszczyk J., Wiśniewski W.

Inżynieria Maszyn

|

2011

|

R. 16, z. 3

7-15

PL

Badano materiały kompozytowe na osnowie Al+20Si+3Cu+1Mg umocnione przez cząstki ceramiczne Al2O3, SiC i Si3N4 w ilości 5%. Materiały wytworzono metodą metalurgii proszków stosując wyciskanie na gorąco. Kompozyty i ich osnowy poddano obróbce elektroerozyjnej WEDM przy dwóch skrajnych wartościach energii wyładowań. Stwierdzono, że w warstwie wierzchniej (WW) materiałów po obróbce występuje charakterystyczna przetopiona strefa o grubości od 8 do 12 mikrometrów i dużej twardości w stosunku do rdzenia materiału z licznymi porami i mikropęknięciami. Próby tribologiczne na stanowisku pin-on-disc w warunkach tarcia technicznie suchego wykazały, że w początkowym okresie tarcia występuje intensywne zużywanie materiałów spowodowane stosunkowo łatwym usuwaniem WW o zmienionych właściwościach. Próbki obrobione elektroerozyjnie miały mniejszą wytrzymałość zmęczeniową niż próbki obrobione tradycyjnie np. szlifowane.

EN

The study deals with the problems of composite materials with the Al+20%Si+3%Cu+1%Mg matrix reinforced with 5% of Al2O3, SiC or Si3N4 particles. The composites were manufactured by powder metallurgy using hot extrusion. The WEDM machining of composites and their matrix was conducted at two different energies of single discharges. It has been noticed, that upper layer (WW) of materials contains characteristic remelted zone with thickness of 6 to12 μm with high hardness when compared to the core and with many pores and micro cracks. Tribological tests on pin-on-disc stand at dry friction conditions shown that at the beginning period of the friction the material wear is very intensive. It is caused by relatively easy removing of the WW with changed by WEDM properties. Fatigue strength of the samples machined by WEDM is lower than fatigue strength of the samples machined traditionally, for example by grinding.

9

Stan powierzchni kompozytów Al po obróbce elektroerozyjnej

Perończyk J., Biało D., Pracki M., Duszczyk J.

Inżynieria Maszyn

|

2011

|

R. 16, z. 3

88-95

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury stereometrycznej po obróbce elektroerozyjnej (WEDM) osnowy z Al20Si1Mg i na jej bazie utworzonych kompozytów umacnianych cząstkami ceramicznymi Al2O3, SiC lub Si3N4 o zawartości 5% objętościowo. Osnowa i kompozyty wytworzone były metodami metalurgii proszkowej P/M i obrabiane WEDM przy dwóch nastawach: E2 i E7. Przedstawiono stereometryczne obrazy powierzchni próbek po WEDM oraz liniowe wykresy chropowatości. Uzyskane wyniki liczbowe szeregu parametrów, charakteryzujących stereometrię powierzchni obrobionej, pozwoliły na sformułowanie szeregu wniosków i spostrzeżeń dotyczących odmienności tej struktury w stosunku do struktur powstających po obróbce WEDM metali i ich stopów.

EN

The results of investigation into surface texture after the WEDM process have been presented for the composites on a matrix Al20Si1Mg and reinforced by 5% volume of ceramic particles Al2O3, SiC or Si3N4. The matrix and the composites have been developed by powder metallurgy technology and they were subjected to the WEDM process for two technological regime settings E2 and E7. Stereometric images of the obtained sample surface as well as roughness profiles have been presented. The obtained digital results for a range of parameters featuring machined surface stereometry made it possible to draw numerous conclusions as to the difference of such structure compared to other structure formed after the WEDM process for other metals and their alloys.

10

Wyznaczenie prędkości obróbki elektroerozyjnej kompozytów

Kozak J., Perończyk J., Gulbinowicz Z.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

52-58

PL

W pracy wyprowadzono zależność pozwalającą wyznaczyć prędkość cięcia oraz drążenia materiału kompozytowego wielofazowego, na podstawie znanych charakterystyk technologicznych dla poszczególnych faz. Przeprowadzone doświadczenia weryfikacyjne dla WEDM PCD potwierdziły adekwatność sformułowanego teoretycznego modelu matematycznego.

EN

This paper reports theoretical and experimental investigations of machining of metal matrix composites and laminate structures, which consist different material layers which different thickness, using EDM and wire-EDM. An theoretical expression to estimate the machining rate of metal matrix composite and laminate workpiece is proposed. Experimental results show good agreement with theoretical values with an relative error below 10% with two components. Proposed expression enables the user to determinate machining time and select machine settings parametrs for machining laminate structures using wire-EDM.

11

Wpływ parametrów obróbki elektroerozyjnej kompozytu AlSi7Mg/20% Al2O3 NA jego charakterystyki technologiczne

Perończyk J., Biało D., Pracki M., Wiśniewski W., Duszczyk J.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

86-93

PL

Kompozyt AlSi7Mg/20% Al2O3 jest trudno skrawalny metodami konwencjonalnymi z uwagi na dużą zawartość cząstek umacniających Al2O3. Podjęto próbę zbadania wpływu różnych parametrów drążenia (EDM) i przecinania (WEDM) elektroerozyjnego na jego charakterystyki technologiczne. Badano wpływ amplitudy napięcia i prądu, czasu trwania i przerwy impulsu na prędkość cięcia, chropowatość powierzchni, zmianę szerokości cięcia przy cięciu elektrodą drutową. Przy drążeniu oceniano objętościową wydajność obróbki, współczynnik zużycia elektrody i chropowatość powierzchni. Wyznaczono wiarygodne statystyczne modele matematyczne pozwalające prognozować badane wskaźniki technologiczne.

EN

Composite AlSi7Mg/20% Al2O3 manufactured by casting method was used. Because of high filling of reinforcing Al2O3 particles this composite is difficult the machine in the traditional way. In this paper, authors try to estimate how the parameters of electrodischarge sinking (EDM) and electrodicharge cutting (WEDM) influence on technological characteristics of this composite. Influence of pulse voltage, pulse current, pulse-on duration and pulse-off duration on cutting velocity, surface roughness, changing of cutting width at wire machining were investigated. Moreover at EDM sinking, material removal rate, electrode wear rate and surface roughness were determined. Base on above results, mathematical models were established which allow prediction of EDM composite characteristics.

12

Stan warstwy wierzchniej kompozytu AlSi7Mg/20% Al2O3 po obróbce elektroerozyjnej

Perończyk J., Biało D., Pracki M., Wiśniewski W.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

77-85

PL

Przedstawiono wpływ obróbki elektroerozyjnej kompozytu aluminiowego zbrojonego cząstkami ceramicznymi na stan jego warstwy wierzchniej (WW) i topografię powierzchni po obróbce. Kompozyt wytworzony przez odlewanie miał osnowę ze stopu Al + 7% Si + 1,1% Mg i fazę umacniającą w postaci kulistych cząstek Al2O3 w ilości 20% obj. Obróbkę elektroerozyjną przeprowadzono w dwóch podstawowych jej odmianach, tj. drążeniem (EDM) i przecinaniem elektrodą drutową (WEDM). Stopień zmian składu kompozytu określano na zgładach metalograficznych. Morfologię powierzchni po obróbce elektroerozyjnej oceniano w aspekcie stosowanych parametrów obróbki: natężenia prądu w impulsie, napięcia, czasu impulsu (WEDM) oraz napięcia i energii pojedynczych wyładowań (EDM). Zdefiniowano mechanizm erozji kompozytu jako złożony proces oddziaływań termicznych i mechanicznych: topienia, sublimacji, a także pękania i wyrywania ceramicznych cząstek zbrojących.

EN

This paper presents the influence of electrodischarge machining of aluminium matrix composite reinforced with ceramic particles on condition its upper layer (WW) and surface topography after machining. Composite material manufactured by casting consisted Al + 7% Si + 1,1% Mg alloy matrix and reinforcing phase in the form of spherical Al2O3 particles with volume fraction of 20% by vol. Electrodischarge machining was curried out in two principal varieties: die sinking (EDM) and wire (WEDM). Degree of change in composite composition was defined on metallographic microsections below machining surface. Surface morphology after electrodischarge machining was estimated in relation to machining parameters: peak current, voltage, pulse duration (WEDM), voltage and single discharge energy (EDM). Moreover, mechanism of composite erosion was defined as complex process of thermal and mechanical effects: melting, evaporation as well as crushing and pulling-of the ceramic reinforcing particles.

13

Oszacowanie naprężeń cieplnych w kompozytach podczas obróbki elektroerozyjnej

Kozak J., Perończyk J., Gulbinowicz Z.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

45-51

PL

Przeprowadzono analizę naprężeń cieplnych i wykazano, że mogą one powodować naruszenie spójności między osnową metalową i fazą umacniającą będącą izolatorem elektrycznym, co może stanowić jeden z mechanizmów erozji elektrycznej kompozytów w czasie EDM i WEDM.

EN

The estrimation of the thermal stress in the diamond grain and cobalt phase shows that the difference between the coefficients of thermal expansion of diamond and cobalt is significant factor in the diamond grain removal mechanism during electodischarge machining of PCD.

14

Drążenie elektroerozyjne (EDM) kompozytu polikrystalicznego diamentu (PCD)

Perończyk J., Kozak J., Pracki M.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

94-102

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu amplitudy prądu I czasu impulsu ti, przy ustalonych pozostałych parametrach, na podstawowe wskaźniki obróbki elektroerozyjnej jak: wydajność Vw, współczynnik zużycia elektrody θv, chropowatość powierzchni Ra oraz na wydajność jednostkową qvi i energochłonność procesu EDM. Przeprowadzono eksperyment planowany, dwuczynnikowy pięciopoziomowy wg. planu Hartley'a. Określono statystycznie wiarygodne zależności regresyjne dla badanych wskaźników i przedstawiono je w postaci graficznej. Monitorowanie przebiegów U(t) i I(t) pozwoliło na określenie bardzo prawdopodobnych uśrednionych wartości mocy Peśr i energii Weśr impulsu elektrycznego przy obróbce ciągłej, dla poszczególnych nastaw, a stąd określenia wydajności jednostkowej qvi i energochłonności.

EN

The results of research on the influence of current amplitude I and pulse time ti on basic indices of the EDM have been presented in this paper. The following indices have been taken into account: productivity Vw, electrode wear coefficient Qv, part surface roughness Ra, specific productivity qwj, EDM energy consumption e. Experimental design has been applied according to Hartley - two factors and five levels have been assumed. The obtained regression relationships have been statistically verified for the examined indices and the appropriate graphs have been presented. With U(t) and I(t) monitoring, much likely average levels of power Pesr and energy Wesr for the electric pulse can be determined for individual setting, hence specific productivity and energy consumption can be derived.

15

Analiza wycinania elektroerozyjnego WEDM materiałów o niskiej konduktywności elektryczne

Kozak J., Perończyk J., Gulbinowicz Z.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

37-44

PL

Przedstawiono badania teoretyczne i doświadczalne wycinania elektroerozyjnego (WEDM) materiałów o niskiej konduktywności elektrycznej. Przeprowadzona analiza rozkładu potencjału elektrycznego i rezystancji oraz badania doświadczalne wykazały istotny wpływ geometrii i rozmieszczenia kontaktów doprowadzających prąd elektryczny na wskaźniki technologiczne WEDM. Zastosowana przy tym metodyka oparta na wyznaczeniu rezystancji elektrycznej metodą elementów skończonych (MES), pozwala na prawidłowe zaprojektowanie kontaktów elektrycznych z przedmiotem obrabianym z uwagi na minimalizację spadku napięcia w materiale obrabianym. Istotne podwyższenie prędkości wycinania może być osiągnięte przez naniesienie na powierzchnie wyrobu farby przewodzącej, obniżającej rezystancje miedzy kontaktem a strefą obróbki.

EN

The prerequisite for machining the advanced materials such as ceramics with electrical discharge machining (EDM) is that these materials have a minimum electrical conductivity of 0.01 S/cm. Machining of such low electrical conductive ceramics not only depends on conductivity but also depends on the individual machining geometry and the effective workpiece electrical resistance resulting from the clamping position. Hence, the machining in direct proximity of the workpiece metal clamping may differ from the machining in other areas. In this study, WEDM of silicon nitride is investigated for its potential to become an economically viable process in machining advanced materials. It is demonstrated from the theoretical analysis and experimental results that total electrical resistance between the workpiece and wire electrode is vary during machining depending upon the clamping position. This change in resistance causes change in material removal rate (MMR) and average surface roughness that leads to poor quality of products. A technique is developed in this work that minimizes the change in resistance offered by the workpiece material. A conductive silver coating is applied over the workpiece surface.

16

Badania wpływu wielkości cząstek zbrojących na przebieg obróbki elektroerozyjnej kompozytów aluminiowych

Perończyk J., Biało D., Oleczek M.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 2

65-69

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.

17

Wpływ parametrów elektrycznych obróbki elektroerozyjnej na stan powierzchni kompozytów aluminiowych

Trzaska M., Perończyk J., Biało D.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 3

51-55

PL

Praca dotyczy wysokowydajnej obróbki elektroerozyjnej (EDM) kompozytu aluminiowego za pomocą obrabiarki, wyposażonej w generator tranzystorowy. Kompozyt o osnowie Al+20%Si+3%Cu+1%Mg z fazą zbrojącą w postaci cząstek SiC wytworzono z proszków metodą wyciskania na gorąco. Faza zbrojąca o przeciętnym wymiarze cząstek 7 um stanowiła 5% objętości w kompozycie. Badano wpływ następujących parametrów elektrycznych na przebieg obróbki i stan powierzchni po obróbce: amplitudy prądu w impulsie / w zakresie 4:16 A, czasu trwania impulsu tt w zakresie 32:500 us i współczynnika wypełnienia impulsu n w zakresie 0,4:0,8. Wykazano, że wydajność obróbki Vw jest tym większa, im większe są wartości prądu i wypełnienia impulsu n. Wpływ czasu trwania impulsu ti, na wydajność występuje dopiero dla dużych wartości prądu I - wydajność Vw rośnie dla małych wartości ti. Określono wpływ parametrów elektrycznych EDM na chropowatość powierzchni. Parametry chropowatości Ra i Rz są największe przy dużych prądach I i dużym wypełnieniu impulsu n. Ponadto występuje wzrost chropowatości dla dłuższych czasów ti. Stan powierzchni po obróbce EDM oceniano na podstawie analizy powierzchni za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego i na podstawie mikroanalizy rentgenowskiej wybranych obszarów powierzchni. Stwierdzono, że na powierzchni kompozytu po obróbce występują obszary po nadtopieniu materiału i kratery po wyerodowanym materiale. Ich rozmiary zależą od elektrycznych parametrów obróbki EDM. Stwierdzono, że warstwa powierzchniowa kompozytu po obróbce ulega wzbogaceniu w węgiel pochodzący z rozkładu nafty stosowanej w procesie jako dielektryk. Badania porównawcze kompozytu i materiału osnowy wykazały, że wydajność obróbki elektroerozyjnej osnowy przewyższa wydajność obróbki kompozytu o 6:10%.

EN

The paper deals with problems of high efficiency electrodischarge machining (EDM) of aluminium composites with using a transistor generator. The composite with Al+20%Si+3%Cu+1%Mg matrix and with SiC particle reinforcements were mnufactured by a powder metallurgy method using hot extrusion. The reinforcing phase exhibited an average granularity of 7 um and volume fraction of 5% in the composite. The influence of the following electrical parameters during the machining course and state of the surface after machining were estimated: amplitude of the current in pulse I in the range of 4:16A, duration time of the pulse ti in the range of 32:500 us and filling pulse coeffcient n in the range of 0.4:.8. It was stated, that productivity of EDM is higher if higher is value of current I and pulse filling coefficient n (Fig. 2). The influence of the pulse duration ti, on the productivity, occures only for higher current value I - productivity Vw grows for small ti (Fig. 3). The roughness of the surface was investigated as a function of EDM electrical parameters. Roughness parameters Ra and Rz are highest for the higher current values I (Fig. 4) and growths for higher pulse filling coefficient n (Fig. 5). Moreover a roughness growth for longer time ti was observed (Fig. 5). State of the composite surface after EDM machining was estimated as a result of scaning microscope images investigations - Figures 6 and 7 and of microanalyse probes for selected areas of surface. It has been noticed that small solid remelted areas of material and small craters after eroded material occured on the composite surface after machining. Their dimensions also depend on electrical parameters of EDM machining. Composite surface is enriched in carbon from the decomposed kerosene used as a dielectric during machining (Tab. 1). Comparative reseach of the composite material and matrix material shows that productivity of electrodischarge machining of the matrix is higher than productivity of composite machining by about 6:10%.

18

Precision Electrodischarge Machining (EDM) of Aluminum Matrix Composites

Perończyk J., Biało D.

Machine Dynamics Problems

|

2004

|

Vol. 28, No. 4

83-88

EN

This paper contains description of composites with Al-20Si-3Cu-1Mg matrix and particle reinforcing phase Al₂O₃ of 2.5-10% volume fraction. During EDM, holes of 0.5 mm diameter were drilled in plates cut from composite bars. Average drilling speed Vd, accuracy of the holes drilling and surface roughness Ra were determined. It was found, that the energy of a single discharge is the basic parameter influencing the EDM process. The higher the energy of a single discharge, the higher the productivity and the higher the surface roughness of the holes. The effect of material and volume fraction of the reinforcing phase in composite on the drilling speed was also noted. When the volume fraction of this phase increases, the drilling speed is reduced.

19

Struktura geometryczna powierzchni kompozytów aluminiowych po obróbce elektroerozyjnej

Trzaska M., Biało D., Perończyk J.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 11

278-283

PL

Praca dotyczy wpływu obróbki elektroerozyjnej (EDM) na strukturę geometryczną powierzchni kompozytów aluminiowych. Kompozyty o osnowie Al + 20% Si + 3% Cu + 1% Mg z fazą zbrojącą w postaci cząstek AI2O3, SiC i Si3N4 wytworzono z proszków przez prasowanie, spiekanie i wyciskanie na gorąco. Faza zbrojąca stanowiła 5% obj. kompozytu. Obróbkę EDM prowadzono z wykorzystaniem generatora RLC. Jako dielektryk stosowano naftę. Obróbkę realizowano przy różnych wartościach energii wyładowań zmieniającej się w zakresie 0,044 10(-3)--2,268 10(-3) J. Określano wydajność obróbki Vv i chropowatość powierzchni. Wykazano, że na przebieg obróbki EDM wpływa głównie energia wyładowań elektrycznych. Ze zwiększeniem energii wyładowań zwiększa się wydajność obróbki, wzrasta także chropowatość powierzchni. Stan powierzchni po obróbce EDM oceniano na podstawie zdjęć z obrazów z elektronowego mikroskopu skaningowego. Stwierdzono, że na powierzchni materiałów po obróbce EDM występują drobne, wykrystalizowane obszary po nadtopieniach materiału. Ich rozmiary zwiększają się wraz ze wzrostem energii wyładowań. Wpływa to znacząco na parametry chropowatości. Wykazano, że rodzaj materiału fazy zbrojącej wpływa na wydajność obróbki EDM. Obróbka przebiega najszybciej dla materiału osnowy. Obecność nieprzewodzącej prądu elektrycznego fazy Al2O3 i Si3N4 w osnowie wpływa na znaczne zmniejszenie wydajności obróbki. W zakresie stosowanych parametrów obróbki EDM nie stwierdzono istotnego wpływu rodzaju materiału fazy zbrojącej na chropowatość powierzchni.

EN

The paper deals with the problems of influence of electrodischarge machining (EDM) on the surface microgcometry of aluminium matrix composites. The composites with Al + 20% Si + 3% Cu + 1% Mg matrix and with particles reinforcing phase Al2O3, SiC and Si3N4 were manufactured from powders in compaction, sintering and hot extrusion processes. Volume fraction of reinforcing phase in composites was 5% (Tab. 1). Generator RLC type was used to perform EDM process (Fig. 1). Kerosene was used as a dielectric. During EDM process different energies of single discharge in the range of 0,044 10(-3) to 2,268 10(-3) J (Tab. 2) were utilised. The following parameters were determined: productivity of EDM process and surface roughness Ra. It was shown that energy of the single discharge influences mainly on the EDM process running (Fig. 2). The higher was energy of the single discharge the higher were the productivity of the process and roughness of the composite surfaces. State of the composite surface after EDM was estimated on the base of the scanning microscope images (Figs. 3, 4). It has been noticed that at the material surface after EDM small, solid remelted areas occured. Their dimensions are growing up with increasing of the energy of a single discharge. This phenomenon signifficantly influences on the surface roughness parameters. Moreover the type of the material of reinforcing phase influences the productivity of EDM process (Fig. 2). The speed of machining is the highest for the matrix material. Presence of the electrical non-conductive phases Al2O3 and Si3N4 in the matrix decreases the machining productivity. In the range of EDM process parameters which were used during the investigations, the influence of the type of the reinforcing phase material on surface roughness was not noticed (Fig. 5).

20

On the effect of the structure of aluminium matrix composites on course and efficiency of EDM process.

Biało D., Perończyk J., Trzaska M.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2004

|

Vol. 28, nr 4

55-65

EN

The paper deals with the problems of electrodischarge machining (EDM) of aluminium matrix composites. The composites with Al - 20% Si - 3% Cu - 1% Mg matrix and with particles reinforcing phase Al2O3, SiC and Si3N4 were manufactured from powders in compaction, sintering and hot extrusion processes. Volume fraction of reinforcing phase in composites was 5%. During EDM process different energies of single discharge in the range of 0.044 x 10 to -3 J to 2,268 x 10 to -3 J were utilised. The following parameters were determined: productivity of EDM process Vw, wear of electrode Qw and surface roughness Ra. It was shown that energy of the single discharge influences mainly on the EDM process running. The higher was energy of the single discharge the higher were the productivity of the process and roughness of the composite surfaces.

PL

Praca dotyczy obróbki elektroerozyjnej (EDM) kompozytów aluminiowych. Kompozyty w osnowie Al - 20% Si - 2% Cu - 1% Mg z fazą zbrojącą w postaci cząstek Al2O3, SiC3N4 wytworzono z proszków przez prasowanie, spiekanie i wyciskanie na gorąco. Faza zbrojąca stanowiła 5% obj. kompozytu. Obróbkę EDM realizowano przy różnych wartościach energii wyładowań zmieniającej się w zakresie 0.044 x10 do-3 J - 2.268 x 10 do -3 J. Określono wydajność obróbki Vw, współczynnik zużycia elektrody Qw i chropowatości powierzchni Ra. Wykazano, że na przebieg obróbki EDM wpływa głównie energia wyładowań elektrycznych. Ze zwiększeniem energii wyładowań zwiększa się także wydajność obróbki oraz chropowatość powierzchni.