مطالعه قابلیت ماشینکاری سرامیک نارسانای si3n4 به روش فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی با الکترود کمکی

براساس نتایج پژوهش‌های انجام گرفته بیش از 50% هزینه تمام شده قطعات سرامیکی مربوط به هزینه­‌ی ماشینکاری می‌باشد، این درحالیست که در مورد نیترید سیلیسیم (si3n4) که یکی از مهمترین سرامیک‌های مهندسی است، این مقدار تا 80% گزارش شده است. این سرامیک ترکیبی از خواص مطلوب مانند مقاومت به سایش، خوردگی و سختی بالا را دارا می‌باشد. با توجه به فرسایش زیاد ابزار در ماشینکاری سرامیک‌ها، استفاده از روش‌های سنتی ماشینکاری مناسب نیستند. فرآیند ماشینکاری تخلیه ی الکتریکی روشی است که می‌تواند تمامی مواد رسانا را بدون توجه به خواص مکانیکی و متالورژیکی ماشینکاری نماید، اما ماشینکاری سرامیک‌های نارسانا از جمله نیترید سیلیسیم بصورت معمول با این روش امکان‌پذیر نمی‌باشد. لذا در این تحقیق جهت انجام ماشینکاری تخلیه الکتریکی این سرامیک از روش الکترود کمکی استفاده شده است بدین صورت که پس از ساخت نمونه‌های سرامیکی، پوشش دولایه مس- کربن و تک لایه مس بر روی نمونه‌ها قرار داده شد و قطعات با موفقیت ماشینکاری شدند. جهت بررسی بیشتر از سطح حفره ماشینکاری شده توسط میکروسکپ الکترونی تصویربرداری انجام گرفت و الگوی توزیع عناصر نیز تهیه گردید. نتایج نشان دهنده افزایش نرخ براده برداری در حالت پوشش دولایه نسبت به پوشش تک لایه می‌باشد. همچنین پس از اتمام ماشینکاری، از سطح قطعات سرامیکی و ابزار مس، آنالیز edx انجام شد که نشان دهنده وجود عناصر کربن و مس در سطح ماشینکاری شده می‌باشد. علاوه بر این، فرسایش نسبی ابزار  مسی در حالت پوشش دولایه کمتر می‌باشد.

study of nonconductive si3n4 ceramic machining ability by electrical discharge machining process by assisting electrode

based on the review of the previous researches, more than 50% of the cost of ceramic parts is related to machining costs, about silicon nitride (si3n4), which is one of the most important engineering ceramics, while up to 80% has been reported. this ceramic has a combination of desirable properties such as wear and corrosion resistance and high hardness. due to the high tool wear in machining process, the use of traditional methods is not appropriate. the electrical discharging machining process is a method that can machined 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 and single copper layer were coating on the si3n4 and they were successfully machined. in order to further examine the machined surface, imaging was performed by sem. the results show that an increase in material removal rate in two-layer coating compared to single-layer coating. also, after finishing machining process, edx analysis was performed from the surface of ceramic workpiece, which indicates the presence of carbon and copper elements in the machined surface. in addition, the copper tool wear ratio in two-layer coating is less than that of single-layer coating.