مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

استفاده از الکترولیت اسیدی در فرآیند میکروماشین‌کاری تخلیه الکتروشیمیایی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
چکیده
شیشه به عنوان یک ماده غیررسانا دارای خواص قابل توجه همچون شفافیت، مقاومت شیمیایی و سختی است. شیوه‌های سنتی در ماشین‌کاری در شکل‌دهی قطعات شیشه‌ای دارای محدویت‌هایی هستند. روش ماشین‌کاری به کمک تخلیه الکتروشیمیایی (ECDM)، به عنوان یک روش پیشرفته ماشین‌کاری، امکان اجرای فرآیندهای ویژه‌ای را روی شیشه می‌دهد. پارامترهای متعددی در این فرآیند وجود دارد که هرکدام تاثیر بسزای خود را دارد ولی در این بین تاثیر نوع الکترولیت استفاده شده به ندرت در مقالات مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله تاثیر الکترولیت NaOH و H2SO4 روی شیشه مورد مطالعه قرار گرفته است. دمای الکترولیت به عنوان یکی دیگر از پارامترهای موثر در این فرآیند نیز در آزمایشات انجام‌شده بررسی شده است. کیفیت سطح، عمق ماشین‌کاری و اضافه برش نیز خروجی ماشین‌کاری در این روش در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از آزمایشات حاکی از آن است که استفاده از الکترولیت اسیدی H2SO4 بعد از ماشین‌کاری در الکترولیت NaOH نسبت به ماشین‌کاری صرفاً در الکترولیت NaOHتاثیر بسزایی روی دیواره‌های سوراخ‌ها دارند. همچنین سوراخ‌های ماشین‌کاری شده در دماهای بالاتری از الکترولیت زبری کمتری دارند. در این مقاله نیز نشان داده شده است که با دو مرحله‌ای‌کردن فرآیند سوراخکاری و استفاده از الکترولیت اسیدی(NaOH/H2SO4) ، مقدار اضافه برش کاهش یافته و عمق ماشین‌کاری نیز تا 20.5% در رژیم هیدرودینامیک بهبود یافته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Application of Acidic Electrolyte to the Micro Electro Chemical Discharge Machining

نویسندگان English

A.H. Torabi
S. Elhami
M.R. Razfar
Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Glass as a non-conductive material has special properties such as transparency, chemical resistance, and hardness. Traditional machining methods have noticeable limitations in their capability for shaping the glass parts. Electrochemical discharge machining (ECDM), as an advanced machining method, gives a chance to implement special processes on the glass. There are many effective parameters in the ECDM process and each of them has its special effect, but the influence of electrolyte type has been rarely evaluated in the literature. In this research, the effects of two types of NaOH and H2SO4 electrolytes on the glass have been studied. Electrolyte temperature, as another effective parameter on the chemical reactions, is also considered in these experiments. Surface quality, machining depth and overcut are considered as the machining outputs. The experimental results obtained in this research indicated that the application of H2SO4 acidic electrolyte after machining in NaOH electrolyte rather than machining solely in NaOH electrolyte has a significant effect on the walls of the holes. It is also observed that with a higher electrolyte temperature, the walls of the holes become smoother. It is also shown that, by applying two steps implementation of drilling and application of acidic electrolyte (NaOH/H2SO4), holes have a lower overcut, and the machining depth is improved up to 20.5% in the hydrodynamic regime.

کلیدواژه‌ها English

Acidic Electrolyte
Driling Depth
Electrochemical Discharge
1- Saranya S, Nair A, Ravi Sankar A. Experimental investigations on the electrical and 2D-machining characteristics of an electrochemical discharge machining (ECDM) process. Microsystem Technologies. 2017;23(5):1453-1461. [Link] [DOI:10.1007/s00542-016-3027-8]
Huang SF, Liu Y, Li J, Hu HX, Sun LY. Electrochemical discharge machining micro-hole in stainless steel with tool electrode high-speed rotating. Materials and Manufacturing Processes. 2014;29(5):634-637. [Link] [DOI:10.1080/10426914.2014.901523]
Liu JW, Yue TM, Guo ZN. Wire electrochemical discharge machining of Al2O3 particle reinforced aluminum alloy 6061. Materials and Manufacturing Processes. 2009;24(4):446-453. [Link] [DOI:10.1080/10426910802714365]
Coteaţă M, Schulze HP, Slătineanu L. Drilling of difficult-to-cut steel by electrochemical discharge machining. Materials and Manufacturing Processes. 2011;26(12):1466-1472. [Link] [DOI:10.1080/10426914.2011.557286]
Elhami S, Razfar MR. Effect of ultrasonic vibration on the single discharge of electrochemical discharge machining. Materials and Manufacturing Processes. 2017;33(4):444-451. [Link] [DOI:10.1080/10426914.2017.1328113]
Zheng ZP, Lin JK, Huang FY, Yan BH. Improving the machining efficiency in electrochemical discharge machining (ECDM) microhole drilling by offset pulse voltage. Journal of Micromechanics and Microengineering. 2008;18(2):025014. [Link] [DOI:10.1088/0960-1317/18/2/025014]
Kumar Gupta P, Dvivedi A, Kumar P. Effect of electrolytes on quality characteristics of glass during ECDM. Key Engineering Materials. 2015;658:141-145. [Link] [DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.658.141]
Ziki JD, Wüthrich R. Tool wear and tool thermal expansion during micro-machining by spark assisted chemical engraving. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012;61(5-8):481-486. [Link] [DOI:10.1007/s00170-011-3731-6]
Behroozfar A, Razfar MR. Experimental study of the tool wear during the electrochemical discharge machining. Materials and Manufacturing Processes. 2016;31(5):574-580. [Link] [DOI:10.1080/10426914.2015.1004685]
Foxboro E. Conductivity ordering guide. 3rd Volume. Unknown city: Unknown Publisher; 1999. [Link]
Tang W, Kang X, Zhao W. Enhancement of electrochemical discharge machining accuracy and surface integrity using side-insulated tool electrode with diamond coating. Journal of Micromechanics and Microengineering. 2017;27(6):065013. [Link] [DOI:10.1088/1361-6439/aa6e94]
Singh T, Dvivedi A. A pressurized feeding approach for effective control on working gap in ECDM of borosilicate glass. Materials and Manufacturing Processes. 2017. [In Press] [Link] [DOI:10.1080/10426914.2017.1339319]
Elhami S, Razfar MR. Study of the current signal and material removal during ultrasonic-assisted electrochemical discharge machining. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017;92(5-8):1591-1599. [Link] [DOI:10.1007/s00170-017-0224-2]
Paul A. Chemistry of glasses. London: Chapman and Hall; 1982. pp. 109-110. [Link] [DOI:10.1007/978-94-009-5918-7]