An experimental study on drilling through and blind holes on inconel 718 by electrical discharge machining

Abstract

Elektriksel Erozyon ile İşleme (EEİ) prosesi, uzay ve havacılık sanayinde işlenmesi zor malzemelerde delik delme için kullanılmaktadır. EEİ performansına etki eden çok sayıda işlem parametreleri vardır. İş parçası malzemesi, elektrot malzemesi ile elektrodun şekli ve deliklerin türü (açık veya kör delik); EEİ şartlarını belirleyen diğer faktörlerdir. Dolayısıyla, deliklerin doğru ve verimli şekilde delinebilmesi için gerekli olan uygun işlem parametrelerinin ve koşullarının sağlanması gerekmektedir.Bu çalışmada, nikel bazlı süper alaşım malzemesi Inconel 718 (IN718) üzerinde açık ve kör deliklerin delinmesi üzerine deneysel bir araştırma gerçekleştirilmiştir. İki farklı seviyede işlem parametreleri (düşük ve yüksek değerlere sahip akım, vurma ve dinlenme süreleri, kapasitans) ve iki farklı pirinç elektrot (tek ve çok kanallı) kullanılarak 2 mm çapında çok sayıda delik delinmiştir. EEİ performansı, İş Parçası İşleme Hızına (İİH) ve Elektrot Aşınma Oranına (EAO) göre değerlendirilmiştir. Delinen deliklerin boyutsal doğruluk analizleri, delik çapları ve derinlikleri ölçülerek yapılmıştır. Delik yüzeylerinin karakteristik özellikleri, Yüzey Pürüzlülüğü (YP) ve Enerji Dağılımlı X-Işını (EDX) spektroskopi ölçümleri doğrultusunda incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında açık ve kör deliklerin; delme zamanı, boyutsal doğruluk ve yüzey kalitesi açısından en verimli şekilde delinebilmesi için çok kanallı elektrot ve yüksek seviyede işlem parametreleri kullanılması gerektiği tespit edilmiştir.

Electrical Discharge Machining (EDM) process has been used for making holes on difficult-to-cut materials in aerospace industry. There are several process parameters affecting performance of EDM operations. Workpiece material, electrode properties (i.e. material and shape of electrode) and type of holes to be drilled (i.e. through or blind) also influence the state of EDM process. Therefore, appropriate machining conditions should be provided for drilling holes in an accurate and effective way.In this study, an experimental investigation was conducted on making through and blind holes on nickel-based super alloy Inconel 718 (namely IN718). Several holes (Ø2 mm) were drilled at two levels of process parameters (low and high values of current, pulse-on and pulse-off time, capacitance) using two types of brass electrodes (having single and multi-channels). Process performance was analyzed based on Material Removal Rate (MRR) and Electrode Wear Rate (EWR). Diameter and depth of drilled holes were measured in order to evaluate their dimensional accuracy. Surface Roughness (SR) measurements as well as Energy Dispersive X-ray (EDX) analyses were conducted to examine the characteristics of hole surfaces. The results revealed that use of multi-channel electrode and high-level parameters are the most appropriate conditions for drilling through and blind holes in aspects of lower drilling time, better dimensional accuracy, and improved surface quality.