WEDM použito pro obrábění vysoce enropních slitin

WEDM used for machining high entropy alloys

journal article in Web of Science

en

Unconventional wire electrical discharge machining technology (WEDM) is a key machining process, especially for machining newly emerging materials, as there are almost no restrictions (only at least minimal electrical conductivity) in terms of demands on the mechanical properties of the workpiece or the need to develop new tool geometry. This study is the first to present an analysis of the machinability of newly developed high entropy alloys (HEA), namely FeCoCrMnNi and FeCoCrMnNiC0.2 using WEDM. The aim of this study was to find the optimal setting of machine parameters for the efficient production of parts with the required surface quality without defects. For this reason, an extensive design of experiments consisting of 66 rounds was performed, which took into account the influence of five input factors in the form of pulse off time, gap voltage, discharge current, pulse on time and wire speed on cutting speed and the quality of the machined surface and its subsurface layer. The analysis of topography, morphology, subsurface layers, chemical composition analysis (EDX) and lamella analysis using a transmission electron microscope (TEM) were performed. An optimal setting of the machine parameters was found, which enables machining of FeCoCrMnNi and FeCoCrMnNiC0.2 with the required surface quality without defects.

Nekonvenční technologie elektroerozivního drátového řezání (WEDM) představuje klíčový obráběcí proces především při obrábění nově vznikajících materiálů, protože zde neexistují téměř žádná omezení (pouze alespoň minimální elektrická vodivost) v podobě nároků na mechanické vlastnosti obrobku či nutnost vývoje nové geometrie obráběcího nástroje. Tato studie prezentuje jako první, analýzu obrobitelnosti nově vyvíjených high entropy alloys (HEA) a to konkrétně FeCoCrMnNi a FeCoCrMnNiC0.2 pomocí WEDM. Cílem této studie bylo nalezení optimálního nastavení parametrů stroje pro efektivní výrobu dílů s požadovanou jakostí povrchu bez defektů. Z toho důvodu byl proveden rozsáhlý plánovaný experiment čítající 66 kol, který zohledňoval vliv pěti vstupních faktorů v podobě pulse off time, gap voltage, discharge current, pulse on time a wire speed na rychlost řezání a jakost obrobeného povrchu i jeho podpovrchové vrstvy. Provedena byla analýza topografie, morfologie, podpovrchové vrstvy, analýza chemického složení (EDX) i analýza lamely pomocí transmisního elektronového mikroskopu (TEM). Bylo nalezeno optimální nastavení parametrů stroje, které umožňuje obrábět FeCoCrMnNi a FeCoCrMnNiC0.2 s požadovanou jakostí povrchu bez defektů.

Unconventional wire electrical discharge machining technology (WEDM) is a key machining process, especially for machining newly emerging materials, as there are almost no restrictions (only at least minimal electrical conductivity) in terms of demands on the mechanical properties of the workpiece or the need to develop new tool geometry. This study is the first to present an analysis of the machinability of newly developed high entropy alloys (HEA), namely FeCoCrMnNi and FeCoCrMnNiC0.2 using WEDM. The aim of this study was to find the optimal setting of machine parameters for the efficient production of parts with the required surface quality without defects. For this reason, an extensive design of experiments consisting of 66 rounds was performed, which took into account the influence of five input factors in the form of pulse off time, gap voltage, discharge current, pulse on time and wire speed on cutting speed and the quality of the machined surface and its subsurface layer. The analysis of topography, morphology, subsurface layers, chemical composition analysis (EDX) and lamella analysis using a transmission electron microscope (TEM) were performed. An optimal setting of the machine parameters was found, which enables machining of FeCoCrMnNi and FeCoCrMnNiC0.2 with the required surface quality without defects.

WEDM; elektroerozivní drátové řezání; vysoce entropní slitiny; plánovaný experiment; parametrz obrábění

WEDM; wire electrical discharge machining; high entropy alloy; design of experiment; machining parameters

25.10.2020

MDPI

Švýcarská konfederace

1996-1944

13

21

1–20

20