Skip to main content
Erweiterte Suche
Anmelden
nach oben
International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM)
Erschienen in:

04.03.2023 | Original Paper

A numerical investigation on material removal mechanism of electro discharge machining of non-conductive ceramics

verfasst von: Amin Razeghiyadaki, Carlo Molardi, Didier Talamona, Muhammad Pervej Jahan, Asma Perveen

Erschienen in: International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) | Ausgabe 9/2024

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Die Studie konzentriert sich auf die numerische Untersuchung von Abtragsmechanismen in der Elektroentladungsbearbeitung (EDM) nicht leitender Keramiken, die aufgrund ihrer Härte und Sprödigkeit schwierig zu bearbeiten sind. Herkömmliche Bearbeitungsmethoden sind ineffektiv, wodurch die EDM eine vielversprechende Alternative darstellt. Die Forschung untersucht den Einsatz von Elektroden (AE), um die Erosion von Keramiken zu ermöglichen, ohne ihre Eigenschaften zu verändern. Sie befasst sich auch mit der Entwicklung eines numerischen Modells zur Vorhersage der Materialabtragsrate (MRR) und der Oberflächenrauheit, wobei sowohl Schmelz- als auch Verdunstungsmechanismen berücksichtigt werden. Das Modell, das durch Simulationen und experimentelle Daten validiert wurde, zeigt vielversprechende Ergebnisse, insbesondere bei höheren Entladungsenergien. Die Studie schließt mit der Identifizierung zukünftiger Forschungsbereiche, um die Genauigkeit und den Realismus von EDM-Simulationen für Keramik zu verbessern.
KI-Generiert

Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

Vorheriger Artikel Optimization of mechanical properties of bamboo fiber reinforced epoxy hybrid nano composites by response surface methodology
Nächster Artikel Influence of axial thermal variation on modal behavior of axially functionally graded material beam

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren
Literatur
1.
Bilal, A., Jahan, M.P., Talamona, D., Perveen, A.: Electro-discharge machining of ceramics: a review. Micromachines 10(1), 10 (2018)CrossRef
2.
ASSESSMENT, O.: New structural materials technologies. opportunities for the use of advanced ceramics and composites. A technical memorandum. Washington, Office of Technology Assessment OTA-TM-E-32, 1986 (1986)
3.
Yao, S., Wang, H., Wang, S.: The study and application of the special ceramics. Ind. Heat. Xian 35(5), 1 (2006)
4.
Liu, Y., Ji, R., Li, X., Yu, L., Zhang, H., Li, Q.: Effect of machining fluid on the process performance of electric discharge milling of insulating al2o3 ceramic. Int. J. Mach. Tools Manuf 48(9), 1030–1035 (2008)CrossRef
5.
Yoo, H.-K., Ko, J.-H., Lim, K.-Y., Kwon, W.T., Kim, Y.-W.: Micro-electrical discharge machining characteristics of newly developed conductive sic ceramic. Ceram. Int. 41(3), 3490–3496 (2015)CrossRef
6.
Mohri, N., Fukuzawa, Y., Tani, T., Saito, N., Furutani, K.: Assisting electrode method for machining insulating ceramics. CIRP ann. 45(1), 201–204 (1996)CrossRef
7.
Fukuzawa, Y., Mohri, N., Gotoh, H., Takayuki, T.: Three-dimensional machining of insulating ceramics materials with electrical discharge machining. Trans. Nonferr. Metals Soc. China 19, 150–156 (2009)CrossRef
8.
Shin, T., Yamada, H., Mohri, N., Furutani, K., Fukuzawa, Y., Tani, T.: Machining phenomena in edm of insulating ceramics effect of condenser electrical discharge. J. Jpn. Soc. Electr. Mach. Eng. 32(70), 1–7 (1998)
9.
Mohri, N., Fukusima, Y., Fukuzawa, Y., Tani, T., Saito, N.: Layer generation process on work-piece in electrical discharge machining. CIRP Ann. 52(1), 157–160 (2003)CrossRef
10.
Muttamara, A., Fukuzawa, Y., Mohri, N., Tani, T.: Effect of electrode material on electrical discharge machining of alumina. J. Mater. Process. Technol. 209(5), 2545–2552 (2009)CrossRef
11.
Zeller, F., Hösel, T., Müller, C., Reinecke, H.: Microstructuring of non-conductive silicon carbide by electrical discharge machining. Microsyst. technol. 20(10), 1875–1880 (2014)CrossRef
12.
Srivastava, M.: Study of machining non-conducting materials using edm. Int. J. Eng. Trends Technol. 34, 88–92 (2016)CrossRef
13.
Banu, A., Ali, M.Y., Rahman, M.A.: Micro-electro discharge machining of non-conductive zirconia ceramic: investigation of mrr and recast layer hardness. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 75(1), 257–267 (2014)CrossRef
14.
Hösel, T., Müller, C., Reinecke, H.: Spark erosive structuring of electrically nonconductive zirconia with an assisting electrode. CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 4(4), 357–361 (2011)CrossRef
15.
Moudood, M., Sabur, A., Mohammad, Y.A., Jaafar, I.: Effect of gap voltage and pulse-on time on material removal rate for electrical discharge machining of al2o3. In: Advanced Materials Research, vol. 1115, pp. 3–6. Trans Tech Publ (2015)
16.
DiBitonto, D.D., Eubank, P.T., Patel, M.R., Barrufet, M.A.: Theoretical models of the electrical discharge machining process. i. a simple cathode erosion model. J. Appl. Phys. 66(9), 4095–4103 (1989)CrossRef
17.
Izquierdo, B., Sanchez, J., Plaza, S., Pombo, I., Ortega, N.: A numerical model of the edm process considering the effect of multiple discharges. Int. J. Mach. Tools Manuf. 49(3–4), 220–229 (2009)CrossRef
18.
Dias, A.M., Pina, J.C.P., Batista, A.G., Diogo, E.: Residual Stresses VI, ECRS6. Materials Science Forum. Trans Tech Publications Limited, UK (2002)CrossRef
19.
Murali, M.S., Yeo, S.-H.: Process simulation and residual stress estimation of micro-electrodischarge machining using finite element method. Japanese journal of applied physics 44(7R), 5254 (2005)
20.
Yang, X., Han, X., Zhou, F., Kunieda, M.: Molecular dynamics simulation of residual stress generated in edm. Procedia CIRP 6, 432–437 (2013)CrossRef
21.
Das, S., Klotz, M., Klocke, F.: Edm simulation: finite element-based calculation of deformation, microstructure and residual stresses. J. Mater. Process. Technol. 142(2), 434–451 (2003)CrossRef
22.
Yadav, V., Jain, V.K., Dixit, P.M.: Thermal stresses due to electrical discharge machining. Int. J. Mach. Tools Manuf. 42(8), 877–888 (2002)CrossRef
23.
Ahn, Y.-C., Chung, Y.-S.: Numerical analysis of the electro-discharge machining process for alumina–titanium carbide composite ii. unsteady state approach. Korean J. Chem. Eng. 19(4), 694–702 (2002)CrossRef
24.
Gadalla, A.M., Bozkurt, B., Faulk, N.M.: Modeling of thermal spalling during electrical discharge machining of titanium diboride. J. Am. Ceram. Soc. 74(4), 801–806 (1991)CrossRef
25.
Rashid, A., Perveen, A., Jahan, M.P.: Understanding novel assisted electrode from a theoretical and experimental perspectives for edm of aluminum nitride ceramics. Int. J. Adv. Manuf Technol 116(9), 2959–2973 (2021)CrossRef
26.
Jithin, S., Bhandarkar, U.V., Joshi, S.S.: Multi-spark model for predicting surface roughness of electrical discharge textured surfaces. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 106(9), 3741–3758 (2020)CrossRef
27.
Gholipoor, A., Shabgard, M.R., Mohammadpourfard, M.: A novel approach to plasma channel radius determination and numerical modeling of electrical discharge machining process. J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. 42(4), 1–10 (2020)CrossRef
28.
Rashid, A., Bilal, A., Liu, C., Jahan, M., Talamona, D., Perveen, A.: Effect of conductive coatings on micro-electro-discharge machinability of aluminum nitride ceramic using on-machine-fabricated microelectrodes. Materials 12(20), 3316 (2019)CrossRef
29.
Carslaw, H.S., Jaeger, J.C., Jaeger, J.C.J.: Conduction of Heat in Solids. Oxford science publications. Clarendon Press, UK (1959)
30.
Tlili, A., Ghanem, F., Salah, N.B.: A contribution in edm simulation field. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 79(5), 921–935 (2015)CrossRef
31.
Somashekhar, K., Mathew, J., Ramachandran, N.: Electrothermal theory approach for numerical approximation of the \(\mu \)-edm process. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 61(9), 1241–1246 (2012)CrossRef
32.
Marafona, J., Chousal, J.: A finite element model of edm based on the joule effect. Int. J. Mach. Tools Manuf. 46(6), 595–602 (2006)CrossRef
33.
Assarzadeh, S., Ghoreishi, M.: Electro-thermal-based finite element simulation and experimental validation of material removal in static gap single-spark die-sinking electro-discharge machining process. Proc. Inst. Mech. Eng., Part B: J. Eng. Manuf. 231(1), 28–47 (2017)CrossRef
34.
Ikai, T., Fujita, I., Hashiguchi, K.: Heat input radius for crater formation in the electric discharge machining. IEEJ Trans. Ind. Appl. 112(10), 943–949 (1992)CrossRef
35.
Groover, M.P.: Fundamentals of modern manufacturing: Part 2. Wiley , Inc (2010)
36.
de Faoite, D., Browne, D.J., Chang-Díaz, F.R., Stanton, K.T.: A review of the processing, composition, and temperature-dependent mechanical and thermal properties of dielectric technical ceramics. J. Mater. Sci. 47(10), 4211–4235 (2012)CrossRef
37.
Sarsen, A., Bilal, A., Sankar, M.R., Talamona, D., Perveen, A.: Assistive electro discharge machining of ain ceramics. In: Materials Science Forum, vol. 947, pp. 109–113. Trans Tech Publ (2019)
38.
Ali, M., Moudood, M., Maleque, M.: Electro-discharge machining of alumina: investigation of material removal rate and surface roughness My Ali1, Ma moudood1, 2, Ma Maleque1, M. Hazza and Eyt Adesta1. Diamond 10, 16 (2017)
39.
Muttamara, A., Fukuzawa, Y., Mohri, N., Tani, T.: Probability of precision micro-machining of insulating si3n4 ceramics by edm. J. Mater. Process. Technol. 140(1–3), 243–247 (2003)
Metadaten
Titel
A numerical investigation on material removal mechanism of electro discharge machining of non-conductive ceramics
verfasst von
Amin Razeghiyadaki
Carlo Molardi
Didier Talamona
Muhammad Pervej Jahan
Asma Perveen
Publikationsdatum
04.03.2023
Verlag
Springer Paris
Erschienen in
International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) / Ausgabe 9/2024
Print ISSN: 1955-2513
Elektronische ISSN: 1955-2505
DOI
https://doi.org/10.1007/s12008-023-01237-4

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2024

The influence of material stiffness and damping on machining stability in boring tool–workpiece systems using finite element simulation to implement digital twin

  • Original Article

Simplified optimal design of NU202 cylindrical roller bearing and validation through GA

  • Original Paper

Multi-objective optimization basing modified Taguchi method to arrive the optimal die design for CGP of AZ31 magnesium alloy

  • Original Paper

Effect of different tool pin geometries on force, torque, microstructure and mechanical properties of friction stir welded acrylonitrile butadiene styrene and polycarbonate joints

  • Technical Article

Optimization of process parameters for autogenous TIG welding of austenitic stainless-steel SS-304

  • Original Paper

Physio-mechanical characterization of kenaf/saw dust reinforced polymer matrix composite and selection of optimal configuration using MADM-VIKOR approach

  • Original Paper

Premium Partner

    Bildnachweise