Ferhat Ceritbinmez

WEDM (Wire Electrical Discharge Machining) is an advanced manufacturing method based on the principle of chip removal by creating high-frequency electrical sparks between the workpiece and the wire electrode. In this method, the wire electrode does not come into contact with the workpiece; instead, electrical discharge occurs through a very small gap. This method offers contactless processing, high precision and smoothness, control of thermal effects, complex geometry cuts, and the ability to process hard materials with tight tolerances, making it possible to easily process materials such as super alloys, carbides, titanium, Inconel, and NiCrMo. In this study, the cutting of NiCrMo alloy, which is difficult to process due to its high strength and low thermal conductivity, using copper and brass wire electrodes in the WEDM method was investigated. SEM (Scanning Electron Microscope) and EDX (Energy Dispersive X-Ray) analyses of the cut surfaces revealed the formation of micro cracks, voids, globules, craters, and debris on the processed surfaces, as well as electrode residues such as Cu and Zn. It was observed that the average surface roughness values of the surfaces cut using copper and brass wire electrodes were 2.331 µm and 3.919 µm Ra, respectively. It has been determined that copper wire is 40.52% more efficient than brass wire electrodes due to its high conductivity, good thermal diffusion and more stable discharges.

This study investigates the performance of deep cryogenically treated brass (CuZn25Al5) electrodes in the die-sink EDM process. Two different cryogenic treatment durations, 6[ ]h and 12[ ]h, were applied to 8[ ]mm diameter electrodes, and their effects were compared to untreated electrodes. The machining tests were conducted under moderate and aggressive conditions. In the machining tests, the 6-h cryo-treated electrode exhibited a 16.8% increase in material removal rate (MRR) under moderate conditions and a 19.7% increase under aggressive conditions compared to the reference electrode. The 12-h cryo-treated electrode showed similar MRR values to the reference electrode but improved tool wear resistance by 9.4% under moderate conditions. The kerf angle was minimized, indicating better hole verticality, in the 6-h cryo-treated electrode group. The improvement in machining performance was attributed to the enhancement in electrical conductivity of the electrodes, which increased by 28% for the 6-h cryo-treated electrode and 20% for the 12-h cryo-treated electrode. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed shifts in peak positions and possible phase transformations due to cryogenic treatment. Surface roughness measurements showed improved surface conditions in the cryo-treated electrodes under aggressive conditions. The results indicate that cryogenic treatment enhances MRR, reduces tool wear, and improves surface quality in die-sink EDM. These improvements are attributed to increased electrical conductivity and changes in the internal structure of the brass electrode.

Üretildikleri 1950’li yıllardan beri havacılık, uzay, nükleer, biyomedikal endüstrisi gibi ileri mühendislik uygulamalarında sıklıkla tercih edilen Inconel grubu alaşımların daha maliyet etkenli bir yöntem olan eklemeli imalat yöntemiyle üretilebilirliği son 20 yılda yoğun olarak çalışılmaktadır. Ancak, süper alaşımlar işlenebilirliği zor malzemeler grubunda olup, iletkenlikleri zayıf olduğundan bu alaşımların delinmesinde kullanılan elektrotlarda ciddi hasarlar meydana gelmektedir. Dahası, eklemeli imalat yöntemiyle üretilen bu alaşımların delinebilirliğinde kullanılan elektrotlardaki aşınmayı inceleyen sınırlı sayıda çalışma vardır. Bu amaçla bu çalışmada, dövme ve eklemeli imalat tekniği ile üretilmiş Inconel 625 alaşımların, EDM ile hızlı delik delme yöntemi kullanılarak 3 mm çapında pirinç elektrotlarla delinmesi neticesinde aşınan elektrotlarda oluşan aşınma miktarları incelenmiştir. Elektrot aşınması; iş parçası üzerinden ölçülen delik çapları ve kerf açıları dikkate alınarak analitik olarak ve deneylerde aşınan elektrotların hassas terazilerle tartılması ile fiziksel olarak tespit edilmiştir. Daha tok ve kararlı bir yapıda olan dövme Inconel malzemeyi işleyen elektrodun eklemeli imalat Inconel alaşımı işleyen elektroda göre % 108,33 daha fazla aşındığı tespit edilmiştir. Buna ilaveten, dövme Inconel iş malzemesinde elektrot aşınmasından kaynaklı kerf açısının eklemeli imalat Inconel malzemeye göre % 80,06 daha fazla olduğu görülmüştür.

In this study, holes were drilled on the Sleipner cold work tool steel with a hardness of 60-62 HRC by copper and brass electrodes using three different current values (50, 25, 12.5 A), pulse on times (3, 6, 9 μs) and pulse off times (4, 6, 8 μs) parameters in the EDM method; the effects of these working parameters on machining times, material removal rate (MRR), electrode wear rate (EWR), the hole inlet-outlet diameters of the machined parts, the kerf on workpiece and electrode were analyzed. As a result of the analyzes made, in the use of copper electrodes, the MRR increased by 311.25% on average compared to the use of brass electrodes, while the EWR and machining time decreased by 42.01% and 38.46%, respectively. The increase in sparking and thermal effects between the workpiece and the electrode resulted in an increase in the MRR and a decrease in the machining time. In the use of copper and brass electrodes with different processing parameters, the inlet diameters of the drilled holes were found to be larger than the outlet diameters as well as an irregular kerf formation was observed due to debris evacuation due to worn electrodes.

Wire electric discharge machining (WEDM) is widely used in dies, punches, aerospace and automotive sectors, since materials with high hardness, and temperature resistant, which are not possible to be cut with conventional machining methods, can be cut with high precision using the WEDM method. In this study, cutting speed (mm/min), material removal rate (mm3/min), wire consume (g), machining time (sec), finish measure (mm) and surface roughness (µm) changes as a result of cutting high hardness cold work tool steel using copper and brass wire in WEDM method were investigated. In addition, worn wire and workpiece residues on the machined surfaces were detected by SEM (Scanning Electron Microscope) and EDX (Energy Dispersive X-Ray) analyzes as well as topography and composition were examined. In the case of using copper wire instead of the brass wire, wire consumption and processing time decreased by 23.30 % and 66.29 %, respectively, while MRR increased by 50 % because the copper wire electrode has higher electrical and thermal conductivity than brass wire electrode. In addition, the average dimensional deviation of the parts cut with copper wire decreased from 27 μm to 8 μm compared to the use of brass electrodes, and more precise measurements were obtained.

Bu çalışmada konvansiyonel yöntemlerle delinmesi maliyetli ve zor olan yüksek sertlikteki (60-62HRC) X153CrMoV12 soğuk iş takım çeliğine elektro erozyonla hızlı delik delme tezgahında 3 mm pirinç elektrotlar kullanılarak delikler delinmiştir. Bu kapsamda üç farklı amper (5, 6, 7 A), üç farklı voltaj (1, 2, 3 V), altı farklı ark süresi (18, 22, 24, 26, 28, 29 μs), dört farklı bekleme süresi (3, 6, 8, 10 μs) parametrelerinin işleme süresi ve delinen deliklerde oluşan kerf üzerine etkileri makro analizler ve analitik ölçümlerle tespit edilmiştir. Yapılan analizler neticesinde kerf açısına ve işleme zamanına etkisi en yüksek parametrenin işleme akımı olduğu tespit edilmiştir. Akım, voltaj ve ark süresinin artması işleme süresini azaltırken, bekleme süresinin artmasıyla işleme süresi artmıştır. Genel olarak elektrot malzemesinin içerisinden ve dışarısından dielektrik sıvı püskürtülmesiyle aşınan partiküllerin ortamdan tahliye edilmesine bağlı olarak işleme parametrelerinin kerf üzerinde doğrusal olmayan bir etki yaptığı tespit edilmiştir. En düşük kerf açısı ve en yüksek işleme süresine maksimum akım değeri 7A, 3V voltaj, 29 μs ark süresi ve 3 μs bekleme süresi çalışma parametreleri kullanılarak ulaşılmıştır. Ayrıca delik giriş çapında 170 μm, çıkış çapında ise 220 μm boyutsal tamlık elde edilmiştir.