Research Article
BibTex RIS Cite

The Effect of Cutting Parameters on White Layer Thickness and Surface Hardness in Wire EDM of Heat-treated D2 Cold Work Tool Steel

Year 2021, Volume: 5 Issue: 2, 181 - 186, 31.12.2021
https://doi.org/10.46460/ijiea.994690

Abstract

In this study, the effects of cutting parameters of Sverker 21 cold work tool steel on the white layer and cutting surface hardness of the post-processing material were investigated using wire erosion (WEDM) method. The purpose of using high alloy steel; It is widely used in the molding industry due to its high hardness, wear resistance and toughness properties depending on the alloying element and carbon ratio it contains. Both commercial and heat treated cold work tool steel were used in the experimental studies. Commercial sample and heat treated sample, time between two arcs (µs), voltage (V), liquid pressure (bar), wire tension (g), wire feed rate (m/min) were used as cutting parameters. Materials were cut using the Taguchi experimental design plan and the L18 orthogonal array for the experiment design. As a result, the machined surface hardness and the regenerated white layer thickness were investigated. According to the ANOVA method, the most effective parameter on the white layer thickness is the commercial and heat treated sample parameter with 57,236%. In the cut surface hardness values, the most effective parameter was the sample parameter at the rate of 98.627%.

References

  • [1] Chen Z (2019) Study on the white layer in wire electrical discharge trim cutting of bearing steel GCr15. Int J Adv Manuf Technol 102:2375–2386. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03376-z
  • [2] Izquierdo B, Plaza S, Sánchez JA, et al (2012) Numerical prediction of heat affected layer in the EDM of aeronautical alloys. Appl Surf Sci 259:780–790. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.07.124
  • [3] Cusanelli G, Hessler-Wyser A, Bobard F, et al (2004) Microstructure at submicron scale of the white layer produced by EDM technique. J Mater Process Technol 149:289–295. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.11.047
  • [4] Mussada EK, Hua CC, Rao AKP (2018) Surface hardenability studies of the die steel machined by WEDM. Mater Manuf Process 33:1745–1750. https://doi.org/10.1080/10426914.2018.1476695
  • [5] Kumar A, Kumar V, Kumar J (2016) Surface crack density and recast layer thickness analysis in WEDM process through response surface methodology. Mach Sci Technol 20:201–230. https://doi.org/10.1080/10910344.2016.1165835
  • [6] Manjaiah M, Laubscher RF, Kumar A, Basavarajappa S (2016) Parametric optimization of MRR and surface roughness in wire electro discharge machining (WEDM) of D2 steel using Taguchi-based utility approach. Int J Mech Mater Eng 11:. https://doi.org/10.1186/s40712-016-0060-4
  • [7] Puri AB, Bhattacharyya B (2005) Modeling and analysis of white layer depth in a wire-cut EDM process through response surface methodology. Int J Adv Manuf Technol 25:301–307. https://doi.org/10.1007/s00170-003-2045-8
  • [8] Maher I, Sarhan AAD, Marashi H, et al (2015) White layer thickness prediction in WEDM-ANFIS modelling. Malaysian Int Tribol Conf 2015 16:240–241
  • [9] Jose JV, Shunmugam MS (2009) Investigation into white layer formed on wire electrical discharge machined Ti6Al4V surface. Int J Mach Mach Mater 6:234–249. https://doi.org/10.1504/IJMMM.2009.027326
  • [10] Straka L, Čorný I, Pitel J (2016) Properties evaluation of thin microhardened surface layer of tool steel after wire EDM. Metals (Basel) 6:. https://doi.org/10.3390/met6050095
  • [11] Muthuramalingam T, Annamalai R, Moiduddin K, et al (2020) Enhancing the surface quality of micro titanium alloy specimen in WEDM process by adopting TGRA-Based optimization. Materials (Basel) 13:. https://doi.org/10.3390/ma13061440
  • [12] Özlü B, Akgün M, Demir H (2019) AA 6061 Alaşımının Tornalanmasında Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkisinin Analizi ve Optimizasyonu. Gazi J Eng Sci 5:151–158. https://doi.org/10.30855/gmbd.2019.02.04
  • [13] Işik R, Özlü B, Demİr H, et al (2021) St- 37 Malzemesinin Lazer ile Kesme İşleminde Seçilen Parametrelerin Etkisinin Deneysel ve İstatiksel Olarak İncelenmesi Experimental and Statistical Investigation of the Effect of the Parameters Selected in Cutting Process with Laser St-37 Material. 33:161–171
  • [14] Randelius M, Sandström R, Melander A (2012) Fatigue strength of conventionally cast tool steels and its dependence of carbide microstructure. Steel Res Int 83:83–90. https://doi.org/10.1002/srin.201100219
  • [15] Dhobe MM, Chopde IK, Gogte CL (2013) Investigations on surface characteristics of heat treated tool steel after wire electro-discharge machining. Mater Manuf Process 28:1143–1146. https://doi.org/10.1080/10426914.2013.822976
  • [16] Ayesta I, Izquierdo B, Flaño O, et al (2016) Influence of the WEDM process on the fatigue behavior of Inconel® 718. Int J Fatigue 92:220–233. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.07.011
  • [17] Maher I, Sarhan AAD, Marashi H, et al (2016) White layer thickness prediction in wire-EDM using CuZn-coated wire electrode – ANFIS modelling. Trans Inst Met Finish 94:204–210. https://doi.org/10.1080/00202967.2016.1180847

Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi

Year 2021, Volume: 5 Issue: 2, 181 - 186, 31.12.2021
https://doi.org/10.46460/ijiea.994690

Abstract

Bu çalışmada tel erozyon (WEDM) yöntemi kullanılarak Sverker 21 soğuk iş takım çeliğinin kesme parametrelerinin işleme sonrası malzemede oluşan beyaz tabaka ve kesme yüzeyi sertliğine etkileri incelenmiştir. Yüksek alaşımlı çeliğin kullanılmasındaki amaç; içerdiği alaşım elementi ve karbon oranına bağlı olarak yüksek sertlik, aşınma dayanımı ve tokluk özelliklerinden dolayı kalıpçılık endüstrisinde yaygın olarak kullanılmasıdır. Deneysel çalışmalarda hem ticari hem de ısıl işleme tabi tutulmuş soğuk iş takım çeliği kullanılmıştır. Kesme parametreleri olarak ticari numune ve ısıl işlem görmüş numune, iki ark arası süre (µs), voltaj (V), sıvı basıncı (bar), tel gerginliği (g), tel ilerleme hızı (m/min) kullanılmıştır. Deney tasarımı için Taguchi deney tasarım planı ve L18 ortogonal dizini kullanılarak malzemeler kesilmiştir. Sonuç olarak işlenmiş yüzey sertliği ve yeniden oluşan beyaz tabaka kalınlığı incelenmiştir. ANOVA yöntemine göre beyaz tabaka kalınlığı üzerindeki en etkili parametre % 57.236 ile ticari ve ısıl işlem görmüş numune parametresidir. Kesilen yüzey sertlik değerlerinde ise en etkin parametre % 98.627 oranında numune parametresi olmuştur.

References

  • [1] Chen Z (2019) Study on the white layer in wire electrical discharge trim cutting of bearing steel GCr15. Int J Adv Manuf Technol 102:2375–2386. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03376-z
  • [2] Izquierdo B, Plaza S, Sánchez JA, et al (2012) Numerical prediction of heat affected layer in the EDM of aeronautical alloys. Appl Surf Sci 259:780–790. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.07.124
  • [3] Cusanelli G, Hessler-Wyser A, Bobard F, et al (2004) Microstructure at submicron scale of the white layer produced by EDM technique. J Mater Process Technol 149:289–295. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.11.047
  • [4] Mussada EK, Hua CC, Rao AKP (2018) Surface hardenability studies of the die steel machined by WEDM. Mater Manuf Process 33:1745–1750. https://doi.org/10.1080/10426914.2018.1476695
  • [5] Kumar A, Kumar V, Kumar J (2016) Surface crack density and recast layer thickness analysis in WEDM process through response surface methodology. Mach Sci Technol 20:201–230. https://doi.org/10.1080/10910344.2016.1165835
  • [6] Manjaiah M, Laubscher RF, Kumar A, Basavarajappa S (2016) Parametric optimization of MRR and surface roughness in wire electro discharge machining (WEDM) of D2 steel using Taguchi-based utility approach. Int J Mech Mater Eng 11:. https://doi.org/10.1186/s40712-016-0060-4
  • [7] Puri AB, Bhattacharyya B (2005) Modeling and analysis of white layer depth in a wire-cut EDM process through response surface methodology. Int J Adv Manuf Technol 25:301–307. https://doi.org/10.1007/s00170-003-2045-8
  • [8] Maher I, Sarhan AAD, Marashi H, et al (2015) White layer thickness prediction in WEDM-ANFIS modelling. Malaysian Int Tribol Conf 2015 16:240–241
  • [9] Jose JV, Shunmugam MS (2009) Investigation into white layer formed on wire electrical discharge machined Ti6Al4V surface. Int J Mach Mach Mater 6:234–249. https://doi.org/10.1504/IJMMM.2009.027326
  • [10] Straka L, Čorný I, Pitel J (2016) Properties evaluation of thin microhardened surface layer of tool steel after wire EDM. Metals (Basel) 6:. https://doi.org/10.3390/met6050095
  • [11] Muthuramalingam T, Annamalai R, Moiduddin K, et al (2020) Enhancing the surface quality of micro titanium alloy specimen in WEDM process by adopting TGRA-Based optimization. Materials (Basel) 13:. https://doi.org/10.3390/ma13061440
  • [12] Özlü B, Akgün M, Demir H (2019) AA 6061 Alaşımının Tornalanmasında Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkisinin Analizi ve Optimizasyonu. Gazi J Eng Sci 5:151–158. https://doi.org/10.30855/gmbd.2019.02.04
  • [13] Işik R, Özlü B, Demİr H, et al (2021) St- 37 Malzemesinin Lazer ile Kesme İşleminde Seçilen Parametrelerin Etkisinin Deneysel ve İstatiksel Olarak İncelenmesi Experimental and Statistical Investigation of the Effect of the Parameters Selected in Cutting Process with Laser St-37 Material. 33:161–171
  • [14] Randelius M, Sandström R, Melander A (2012) Fatigue strength of conventionally cast tool steels and its dependence of carbide microstructure. Steel Res Int 83:83–90. https://doi.org/10.1002/srin.201100219
  • [15] Dhobe MM, Chopde IK, Gogte CL (2013) Investigations on surface characteristics of heat treated tool steel after wire electro-discharge machining. Mater Manuf Process 28:1143–1146. https://doi.org/10.1080/10426914.2013.822976
  • [16] Ayesta I, Izquierdo B, Flaño O, et al (2016) Influence of the WEDM process on the fatigue behavior of Inconel® 718. Int J Fatigue 92:220–233. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.07.011
  • [17] Maher I, Sarhan AAD, Marashi H, et al (2016) White layer thickness prediction in wire-EDM using CuZn-coated wire electrode – ANFIS modelling. Trans Inst Met Finish 94:204–210. https://doi.org/10.1080/00202967.2016.1180847
There are 17 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Hasan Ballıkaya 0000-0001-5484-0214

Mehmet Altuğ 0000-0002-4745-9164

Early Pub Date December 30, 2021
Publication Date December 31, 2021
Submission Date September 13, 2021
Published in Issue Year 2021 Volume: 5 Issue: 2

Cite

APA Ballıkaya, H., & Altuğ, M. (2021). Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi. International Journal of Innovative Engineering Applications, 5(2), 181-186. https://doi.org/10.46460/ijiea.994690
AMA Ballıkaya H, Altuğ M. Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi. IJIEA. December 2021;5(2):181-186. doi:10.46460/ijiea.994690
Chicago Ballıkaya, Hasan, and Mehmet Altuğ. “Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı Ve Yüzey Sertliğine Etkisi”. International Journal of Innovative Engineering Applications 5, no. 2 (December 2021): 181-86. https://doi.org/10.46460/ijiea.994690.
EndNote Ballıkaya H, Altuğ M (December 1, 2021) Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi. International Journal of Innovative Engineering Applications 5 2 181–186.
IEEE H. Ballıkaya and M. Altuğ, “Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi”, IJIEA, vol. 5, no. 2, pp. 181–186, 2021, doi: 10.46460/ijiea.994690.
ISNAD Ballıkaya, Hasan - Altuğ, Mehmet. “Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı Ve Yüzey Sertliğine Etkisi”. International Journal of Innovative Engineering Applications 5/2 (December 2021), 181-186. https://doi.org/10.46460/ijiea.994690.
JAMA Ballıkaya H, Altuğ M. Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi. IJIEA. 2021;5:181–186.
MLA Ballıkaya, Hasan and Mehmet Altuğ. “Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı Ve Yüzey Sertliğine Etkisi”. International Journal of Innovative Engineering Applications, vol. 5, no. 2, 2021, pp. 181-6, doi:10.46460/ijiea.994690.
Vancouver Ballıkaya H, Altuğ M. Isıl işlem görmüş D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Tel Erozyonda İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Beyaz Tabaka kalınlığı ve Yüzey Sertliğine Etkisi. IJIEA. 2021;5(2):181-6.