ماشينكاري سراميك نارسانايSi3N4 به روش فرآيند ماشينكاري تخليه الكتريكي EDM

Si3N4 ceramic machining by electrical discharge machining process

نيتريد سيليسيوم (Si3N4) يكي از مهمترين سراميك هاي مهندسي است. با توجه به خواص سراميك ها و فرسايش زياد ابزار در ماشينكاري، استفاده از روشهاي سنتي مناسب نيستند، لذا جهت ماشينكاري اين مواد ترد، لازم است تا روشهاي ديگري در نظر گرفته شود كه به وسيله آنها بتوان مواد سراميكي را ماشينكاري كرد. فرآيند ماشينكاري تخليه­ي الكتريكي روشي است كه مي تواند تمامي مواد رسانا را بدون توجه خواص مكانيكي و متالورژيكي ماشينكاري نمايد، اما ماشينكاري سراميك هاي نارسانا از جمله نيتريد سيليسيم بصورت معمول به روش تخليه الكتريكي امكان پذير نمي باشد. لذا در اين تحقيق جهت انجام فرآيند ماشينكاري تخليه الكتريكي سراميك نيتريد سيليسيوم از روش الكترود كمكي استفاده شده است بدين صورت كه پس از آماده سازي نمونه هاي سراميكي، پوشش دولايه مس- كربن و تك لايه فويل مس بر روي نمونه ها قرار داده شد و قطعات با موفقيت ماشينكاري شدند. جهت بررسي بيشتر از سطح حفره ماشينكاري شده توسط ميكروسكپ الكتروني تصويربرداري انجام شد. نتايج نشان دهنده افزايش نرخ براده برداري در حالت پوشش دولايه نسبت به پوشش تك لايه مي باشد. همچنين پس از اتمام عمليات ماشينكاري، از سطح قطعات سراميكي و ابزار مس، آناليز EDX انجام شد كه نشان دهنده وجود عناصر كربن و مس در سطح ماشينكاري شده مي باشد.

Silicon nitride (Si3N4) is one of the most important engineering ceramics. Due to the properties of ceramics and high erosion of tools in machining, the use of traditional methods is not appropriate. Therefore, in order to machine these brittle materials, it is necessary to consider other methods by which ceramic materials can be machined. The process of electrical discharging machining is a method that can machine all conductive materials without regard to mechanical and metallurgical properties, but machining of non-conducting ceramics such as silicon nitride is not normally possible by electrical discharging machining process. Therefore, in this research, the assisted electrode method has been used to perform the electrical discharge machining of silicon nitride ceramics. After preparing ceramic samples, copper-carbon bilayer coating and copper foil layer were coating on the Si3N4 parts and they were successfully machined. In order to further examine the machined surface, imaging was performed by SEM. The results show an increase in material removal rate in two-layer coating compared to single-layer coating. Also, after finishing the machining operation, from the surface of ceramic workpiece, EDX analysis was performed, which indicates the presence of carbon and copper elements in the machined surface.