Complex Analysis of the Process of Electrical Discharge Machining of Bimetallic Steel-Copper Material

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The development of modern engineering necessitates the creation of materials with a combination of properties such as strength, corrosion resistance, heat conductivity, heat resistance, wear resistance, etc. In the manufacture of new types of products with a complex profile, bimetallic materials are widely used. For processing such products, it is advisable to use electrophysical processing methods, one of which is the technology of copy-piercing electrical discharge machining (EDM). Currently, the EDM method is one of the most common methods for processing modern materials. The paper is devoted to improving the efficiency of the EDM of bimetallic materials such as steel-copper. Subjects of research are: unevenness of the material removal of the treated surface, the roughness parameter during the EDM of a steel-copper type bimetallic material under various modes of electric discharge machining. The aim of the work is to increase the efficiency and accuracy of the EDM process of complex-profile bimetallic products electrode tool (ET) with various physical and mechanical properties. Methods. Experimental studies were carried out according to the classical experiment. For the experiments, a copy-piercing electrical discharge EDM machine Smart CNC was used. As a bimetallic processed product, a steel substrate with a deposited coating was used. The base material is steel 09G2S, the surfacing material is M1 copper. As electrode electrodes used: steel 20; duralumin grade D16; copper M2. Results and Discussion. A theoretical model is developed that allows one to calculate the amount of removal of the bimetallic material for steel-copper removal depending on the regimes of EDM and material ET. The convergence of the theoretical model with the results of experimental studies is 15%. An experimental study was made of the wear of ET during the EDM of a bimetallic steel-copper material depending on the modes of EDM and the material of the ET. It is established that during EDM of copper ET in the med and max modes, the wear of ET is minimal and amounts to 0.03 - 0.05 mm, respectively. The roughness parameters are calculated and the treated surface of the bimetallic steel-copper EDM bimetallic material is analyzed at different modes of processing ET with various electrophysical properties.

About the authors

S. S. Evgenii

Email: Kruspert@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Perm National Research Polytechnic University, 29 Komsomolsky prospekt, Perm, 614990, Russian Federation, Kruspert@mail.ru

T. R. Ablyaz

Email: lowrider11-13-11@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Perm National Research Polytechnic University, 29 Komsomolsky prospekt, Perm, 614990, Russian Federation, lowrider11-13-11@mail.ru

References

  1. Особенности применения композиционного материала «алюминий – нитрид бора» в авиационных двигателях / А.А. Живушкин, Е.А. Козлова, И.А. Чубуков, А.Ю. Марова // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2009. – № 3 (19). – С. 235–239.
  2. Голованенко С.А., Меандров Л.В. Производство биметаллов. – М.: Металлургия, 1966. – 132 c.
  3. Матвеев А.С., Матвеев М.С. Особенности применения конструкционных материалов при изготовлении электродов вакуумных приборов // Конструкции из композиционных материалов. – 2010. – № 2. – С. 28–31.
  4. Грицюк В.Г. Режимы и технология обработки биметаллов с наложением электрического поля: дис.... канд. техн. наук: 05.03.01. – Воронеж, 2005. – 201 с.
  5. Плазменная наплавка меди на сталь на токе обратной полярности / С.Д. Неулыбин, Ю.Д. Шицын, П.С. Кучев, И.А. Гилев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2014. – Т. 16, № 1 (2). – С. 468–471.
  6. Абляз Т.Р., Ханов А.М., Хурматуллин О.Г. Современные подходы к технологии электроэрозионной обработки материалов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 112 с.
  7. Погонин А.А., Бойко А.Ф., Блинова Т.А. Дисперсный анализ продуктов электроэрозионной прецизионной обработки // Технология машиностроения. – 2010. – № 6. – С. 26–28.
  8. Слюсарев М.В. Исследование параметров качества биметаллических листов // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 9. – 2007. – Вып. 6. – С. 176–182.
  9. Lee H.T., Tai T.Y. Relationship between EDM parameters and surface crack formation // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 142, iss. 3. – P. 676–683. – doi: 10.1016/S0924-0136(03)00688-5.
  10. Das S., Klotz M., Klocke F. EDM simulation: finite element-based calculation of deformation, microstructure and residual stresses // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 142, iss. 2. – P. 434–451. – doi: 10.1016/S0924-0136(03)00624-1.
  11. Журин А.В. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке: дис. … канд. техн. наук: 05.03.01. – Тула, 2005. – 132 с.
  12. Tang J., Yang X. A thermo-hydraulic modeling for the formation process of the discharge crater in EDM // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 42. – P. 685–690. – doi: 10.1016/j.procir.2016.02.302.
  13. Tsai H.C., Yan B.H., Huang F.Y. EDM performance of Cr/Cu-based composite electrodes // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2003. – Vol. 43, iss. 3. – P. 245–252. – doi: 10.1016/S0890-6955(02)00238-9.
  14. Relationship between occurrence of material removal and bubble expansion in electrical discharge machining / S. Hayakawa, Y. Sasaki, F. Itoigawa, T. Nakamura // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 6. – P. 174–179. – doi: 10.1016/j.procir.2013.03.095.
  15. Шлыков Е.С., Сиротенко Л.Д. Особенности обработки биметаллических материалов электродами с разными физико-механическими свойствами // Журнал магистров. – 2016. – № 1. – С. 199–203.
  16. Плошкин В.В. Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях сталей при электроэрозионной обработке: дис. … канд. техн. наук. – М., 2006. – 281 с.
  17. Tao J., Ni J., Shih A.J. Modeling of the anode crater formation in electrical discharge machining // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2012. – Vol. 134 (1). – P. 011002. – doi: 10.1115/1.4005303.
  18. Dey S., Roy D.C. Experimental study using different tools/electrodes E.G. copper, graphite on M.R.R of E.D.M process and selecting the best one for maximum M.R.R in optimum condition // International Journal of Modern Engineering Research. – 2013. – Vol. 3, iss. 3. – P. 1263–1267.
  19. Weingärtner E., Kuster F., Wegener K. Modeling and simulation of electrical discharge machining // Procedia CIRP. – 2012. – Vol. 2. – P. 74–78. – doi: 10.1016/j.procir.2012.05.043.
  20. Janmanee P., Muttamara A. Performance of difference electrode materials in electrical discharge machining of tungsten carbide // Energy Research Journal. – 2010. – Vol. 1, iss. 2. – P. 87–90. – doi: 10.3844/erjsp.2010.87.90.
  21. Abbas N.M., Solomon D.G., Bahari Md. F. A review on current research trends in electrical discharge machining (EDM) // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2007. – Vol. 47. – P. 1214–1228. – doi: 10.1016/j.ijmachtools.2006.08.026.
  22. Yeo S.H., Kurnia W., Tan P.C. Electro-thermal modelling of anode and cathode in micro-EDM // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2007. – Vol. 40 (8). – P. 2513–2521. – doi: 10.1088/0022-3727/40/8/015.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».