An experimental investigation of electrical discharge machining (EDM) fast hole drilling of Inconel 718 and Ti6Al4V

Abstract

Uzay ve Havacılık imalat sanayisi, yüksek kalite, doğruluk, kalifiyeli iş-gücü ve hassas üretim metotlarına rağbet eder. Konvansiyonel olmayan metotlar arasında öne çıkan Elektriksel Erozyonla İşleme (EEİ), uzay ve havacılık imalat uygulamalarında etkin olarak kullanılan metotlardandır. EEİ ile delik delme metodu ise EEİ yönteminin bir varyasyonudur ve boy-çap oranı yüksek olan deliklerin delinmesinde tercih edilmektedir. Bu çalışma, EEİ ile delik delme işlemini araştırmak; uzay ve havacılık uygulamalarında kullanılan Inconel 718 ve Ti-6Al-4V isimli alaşımlarda EEİ ile delik delme performanslarını incelemek üzere gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarla EEİ işleme parametreleri olan deşarj akımı, vurma/dinlenme süreleri ve kapasitansın iş parçası işleme hızının (İİH), elektrot aşınma oranının (EAO) ve yüzey pürüzlülüğünün (YP) üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Deneysel plan deney tasarım metoduna (DTM) göre yürütülmüş ve sonuçlar istatistiksel varyasyon analizi (ANOVA) kullanılarak geliştirilmiştir. Tepki yüzey metodolojisi (TYM), EEİ delme performansının incelenmesi ve matematiksel modellerinin geliştirilmesi ve optimizasyon çalışmalarında, İİH, EAO ve yüzey pürüzlülüğünün optimum değerlerinin bulunması amacıyla uygulanmıştır. Matematiksel modellerden ve optimizasyon çalışmalarından elde edilen sonuçların etkinliği doğrulama deneyleri ile tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: EEİ, hızlı delik delme, uzay ve havacılık alaşımları

Aerospace manufacturing industry demands high level of quality, accuracy, skilled work and precision manufacturing operations. Electrical discharge machining (EDM) which is very prominent amongst the non-conventional machining methods is effectively used in aerospace manufacturing applications. EDM hole drilling is a variation of EDM process and it is preferred to drill holes with high-aspect ratios. This work was undertaken to investigate EDM hole drilling processes and study EDM hole drilling performance on aerospace alloys, namely Inconel 718 and Ti-6Al-4V. Effects of EDM process parameters, such as discharge current, pulse on/off time and capacitance on material removal rates (MRR), electrode wear (EWR) and surface roughness (SR) were analysed throughout the experimental works. The experimental plan was conducted according to the design of experiment (DOE) and the results were statistically evaluated using analysis of variance (ANOVA). Response surface methodology (RSM) was employed in evaluating the drilling performance of the EDM process and mathematical models and optimisation attempts for MRR, EWR and SR were established. The results obtained from the mathematical models and optimisation attempts were verified additional validation experiments.Key Words: EDM, Hole-drilling, Aerospace Alloys