بررسي عملكرد مس خالص ريزدانه به‌عنوان الكترود ابزار فرآيند ماشين‌كاري تخليه الكتريكي

Investigation on performance of ultra fine grained pure copper as electrode during electrical discharge machining

يكي از معضلات اساسي ماشين كاري تخليه الكتريكي (EDM)، سايش الكترود ابزار طي فرآيند ماشين كاري است. در اين تحقيق به منظور بهبود عملكرد و افزايش مقاومت مس خالص دربرابر سايش الكتريكي طي فرآيند EDM، از ساختار بسيار ريز (در حد نانو و چند صد نانومتر) استفاده گرديد. لذا درابتدا كوشش شده تا اين نوع ساختار در درون ماده ايجاد شود. براي اين منظور از روش اكستروژن در كانال هاي هم مقطع زاويه دار (ECAP) استفاده گرديد. مس خالص طي هشت مرحله تحت فرآيند ECAP قرار گرفت. تاثير اندازه ساختار كريستالي الكترود، شدت جريان و زمان ماشين كاري بر نرخ براده برداري و سايش الكتريكي الكترودهاي مسي طي فرآيند EDM بررسي گرديد. علاوه بر اين ريزساختار و هدايت الكتريكي الكترودها نيز مطالعه شد. نتايج حاصله نشان دادند كه پس از اعمال فرآيند ECAP، اندازه دانه ساختار كريستالي مس به شدت كاهش يافته به طوري كه پس از هشت مرحله، ساختار كريستالي نسبتاً همگن با دانه هاي بسيار ريز در محدوده 50 تا 200 نانومتر درون ماده ايجاد گرديد. از طرفي با ريز شدن ساختار كريستالي الكترود مسي، سايش الكتريكي آن كاهش يافته اما نرخ برداشت مواد تقريباً ثابت مانده و تغيير چنداني نكرده است.

One of the fundamental problems of Electrical Discharge Machining (EDM) process is tool electrode wear. In this study, ultra fine grains (UFG) structure of pure copper was used to improve performance and also increase the electrical wear resistance of tool electrode. Equal Channel Angular Pressing (ECAP) was used to reduce the crystal size of pure copper. Samples were processed through ECAP die up to 8 passes, and then used as electrode in EDM process. The effect of electrodes grain size, discharge current, and machining time on the metal removal of the work piece and electrical wear of the electrodes were investigated. In addition, the microstructure, and electrical conductivity of copper tool electrodes were examined. By applying the ECAP on pure copper a fine, approximately 50-200 nm grain size, microstructure was obtained after 8 passes. The results show that for finer crystalline structure of copper electrodes, electrical wear decreases but material removal rate is somehow constant.