DENEYLER

Deneylerde, FURKAN EDM M25A tipi dalma EEİ tezgahı kullanılmıştır. Deneylerde işparçası malzemesi olarak SAE 1040 çeliği kullanılmıştır. Lama formundaki çelik malzeme frezelenerek 45x50x9,5 mm ölçülerine getirilmiş ve paralel geniş iki yüzeyi taşlanmıştır. Elektrot olarak silindirik elektrolitik bakır çapı 20 mm, boyu 31,5 mm olacak şekilde tornalanmıştır. Dielektrik sıvı uygulamaları için merkezine boydan 4 mm çapında delik delinmiştir. Deneylerde dielektrik sıvı olarak gaz yağı kullanılmıştır. 21 farklı deney koşulu için ikişer adet olmak üzere toplam 42 adet deney yapılmıştır. Boşalım akımı (i_d) 3, 6, 12, 25 A, vurum süresi (t_s) 12, 25, 50, 100 ms, dielektrik püskürtme basıncı (P_p) 0,5 bar, emme basıncı (P_e) 0,2 bar olarak uygulanmıştır (Şekil 2). Bekleme süresi (t_p) 50 µs, işleme derinliği 6.5 mm ve kutuplama elektrot + (pozitif kutuplama) olarak sabit tutulmuştur. Statik durumda, işleme aralığına dielektrik püskürtmesi veya emmesi uygulanmamıştır. Deneylerde statik dielektrik durumunun kullanılmasıyla elektrot aşınma hızı ve elektrot ön yüzey aşınma sonuçlarının daha sağlıklı anlamlandırılması yapılabilmiştir.

Elektrotlar işleme öncesinde ve sonrasında 0,001 gr hassasiyetinde BEL 330 marka dijital terazi ile tartılmıştır. Yoğunluk değerleri kullanılarak her elektrot için hacimsel malzeme kaybı tespit edilmiştir. Hacimsel malzeme kaybı işleme sürelerine (t_işl) bölünerek EAH değerleri hesaplanmıştır.

0,01 mm hassasiyete sahip dijital kumpas kullanılarak her elektroda ait deney öncesi ve sonrası boy ölçümleri alınmıştır. Boy ölçümlerinin farkları alınarak elektrotlara ait boy kaybı (aşınma) hesaplanmıştır. Daha sonra, SODICK A320 D AWT tipi tel erozyon tezgahı ile her elektrot-işparçası çifti işleme eksenleri sabitlenerek elektrot merkezinden kesilmiştir (Şekil 4). Kesilmiş elektrotların sağ ve sol kesitlerinin simetrikliğinden dolayı çalışmada sadece sağ bölüm kullanılmıştır. Taranarak kaydedilen kesit görüntüleri Sigma Scan Pro 5 Image Analysis programı yardımıyla büyültülmüş ve aşınmış yüzey profili üzerinde 250 adet nokta işaretlenerek bu noktaların x ve y koordinatları kaydedilmiştir. Ön yüzey başlangıç ve bitiş noktaları belirlendikten sonra her elektrot için aşınma grafiği  oluşturulmuştur. 

 

DENEYSEL SONUÇLAR ve TARTIŞMA

Boşalım Akımının Etkisi

görüldüğü gibi boşalım akımı arttırıldığında EAH artmıştır. Bunun sebebi, boşalım akımının artışı ile artan boşalım enerjisinin işparçası ve elektrot yüzeyinden daha fazla malzeme ergitmesi ve buharlaştırmasıdır [12, 13]. Şekil 6.b'de, Ø'nin düşük ve orta boşalım akım aralığında mutlak değer olarak büyük artış gösterdiği görülmektedir. Elektrotta görülen malzeme kaybı doğal olarak Ø değerlerindeki artışlara yansımıştır. Ancak, akımın yüksek değerlerinde Ø mutlak değerce küçülmüştür.

 

 

 Vurum Süresinin Etkisi

EAH, artan vurum süresi ile önce artmış, ancak uzun vurum süresi aralığında (50-100µs) tüm dielektrik uygulama koşulları için artan vurum süresi ile azalmıştır (Şekil 8.a). Vurum süresinin artışı ile mutlak Ø değerinde düzenli bir artış gözlenmiştir (Şekil 8.b). Vurum süresi ile elektrot ön yüzey geometrisindeki değişim Şekil 9'da görülmektedir.

 

Dielektrik Uygulama Yönteminin Etkisi

Deneylerde, püskürtme ve emme uygulamaları statik durumdan daha yüksek EAH değerleri vermiştir (Şekil 10.a). Emme ve püskürtmede işleme boşluğundaki gaz hacminin, dielektrik sıvı ısınmasının ve bölgesel kirlenmelerin statik şarta göre daha az olmasından dolayı daha düzenli ve etkili boşalımlar sebebi ile daha yüksek EAH gerçekleşmiştir [10]. Statik koşulun düşük EAH vermesine rağmen kulanılmama sebepleri, i) çok düşük işparçası işleme hızı, ii) oluşan ark ve kısa devre vurumlarından dolayı işlemenin sıkça kesilmesi [14] sonucu işleme zamanı kaybı, ve iii) işparçası ve elektrot yüzeyinde oluşan yanma izleridir [15]. Farklı dielektrik uygulama yöntemlerinin geometrik elektrot aşınması üzerinde görülen en belirgin etkisi Ø'nın değişimidir (Şekil 10.b). Emme ve statik durumda elde edilen Ø değerleri pozitif, püskürtme de ise negatiftir. Mutlak değer olarak en büyük Ø değerleri püskürtmede, en küçük Ø değerleri ise statik durumda elde edilmiştir. Bu çalışmada, EAH'nın yüksek olduğu dielektrik uygulama yönteminde Ø değerinin de yüksek olduğu tespit edilmiştir. Statik durumda elde edilen Ø değerleri ve ön yüzey geometrileri, emmedekilerle benzerlik göstermiştir. Püskürtmede elde edilen mutlak Ø değerleri, emme tipinden 1,7 ile 3,5 kat arasında daha yüksek bulunmuştur. Emme ve püskürtmede elde edilen Ø değerlerinin pozitif veya negatif olması, daha önceden de belirtildiği üzere dielektrik sıvının işleme aralığına giriş yönü ile ilgilidir. 

SONUÇ

Bu çalışmada, EEİ'de silindirik bakır elektrotta oluşan ön yüzey aşınması yanında elektrot aşınma hızının farklı dielektrik uygulama yöntemleri, boşalım akımı ve vurum süresi ile gösterdiği değişim incelenmiştir.

Artan boşalım akımı elektrot aşınma hızını arttırmıştır. Elektrot şekil bozulmasının belirgin göstergelerinden olan ön yüzey açısı akımın artışı ile önce artmış daha sonra yüksek akım değerlerine ulaşıldığında küçülmüştür. Vurum süresinin 50 µs'ye kadar artışı ile elektrot aşınma hızı artmış, bu değerden sonra azalmıştır. Vurum süresinin artışı elektrot ön yüzey açısını arttırmıştır. Elektrot ön yüzey açısının, dielektrik sıvının işleme aralığına giriş yönü ile ilgili olduğu tespit edilmiştir. Deneylerde ön yüzey açıları püskürtmede daima negatif, emmede ise daima pozitif değerler almıştır. Büyük açı değerleri püskürtmede, küçük açı değerleri ise statik durumda görülmüştür. Deneyler, elektrot aşınmasının yüksek olduğu dielektrik uygulamasında açı değerlerinin de büyük olduğunu göstermiştir.