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Electrical discharge machining of titanium alloy (Ti–6Al–4V)

任課教師 : 戴子堯 報告人：蔡雅雯 報告日期：100.05.23

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大綱一、前言二、實驗方法三、結果與討論四、結論

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一、前言

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一、前言 放電加工是將工件及電極置於絕緣液中，通以適當電流，當電極與工件表面凹凸不平之高點接近至某一間隙時，其電壓增高，而電場強度引起該不平點之絕緣油的局部電離分解，因而產生火花放電，經由放電火花之高熱可將工件材料熔融或汽化而除去

本研究主要是探討以 Ti-6Al-4V 為放電加工之工件，在經過不同的加工參數和不同電極材料後之性質

實驗結果以 SEM 、 EDS 、 XRD 等來分析

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二、實驗方法

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二、實驗方法 實驗材料 -Ti-6Al-4V (4.7 mm x 20 mm x 25mm)

機械性質 -Ti-6Al-4V

二、實驗方法

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電極材料性質

EDM 之加工參數

electrode holder

electrode

specimen

sample holder.

EDM configuration

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三、結果與討論

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三、結果與討論 表面形貌分析

A typical surface after EDM (IP: 12 A; τON: 100 μs; electrode material copper).

EDS analysis of machined surface, on which the EDS is conducted marked by A

X-ray diffraction profiles of Ti–6Al–4V before machining

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三、結果與討論

X-ray diffraction profiles of Ti–6Al–4Vafter machining EDM (IP: 25 A; τON: 200 μs; electrode material copper).

煤油加工液分解成 C 和 HC 滲進工件表面 TiC 碳化物

XRD分析

三、結果與討論

白層厚度約 10-20μm ，結構為麻田散鐵組織

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Cross-sectional view of white EDM (IP: 6 A; τON: 100 μs; electrode material graphite).

白層截面微結構分析

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三、結果與討論 平均白層厚度 (white layer thickness, WLT)分析

Effect of EDM parameters on average WLT (a) graphite electrode; (b) copper electrode; (c) aluminium electrode.

隨著放電持續時間的恆定電流增加，可看出白層的平均厚度有明顯增加的趨勢

三、結果與討論

脈衝電流↑放電持續時間↓ 表面裂紋↓

表面裂紋分析

Effect of EDM parameters on surface crack density (( ) extremely ★open cracks; ( ) slightly cracks; (○) no crack).◇

三、結果與討論 鋁 > 銅 > 石墨 電流↑表面粗糙度

↑ 隨著放電持續時間增

加 (200μs) 表面粗糙度有略為改善的現象

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表面粗糙度分析

Effect of EDM parameters on surface roughness of specimens ((a) graphite electrode; (b) copper electrode; (c) aluminium electrode).

三、結果與討論 電極損耗率分析

脈衝電流↑ 、放電持續時間↑ 電極損耗率↑ 石墨電極損耗率較低

三、結果與討論 材料移除率分析

Effect of EDM parameters on MRR ((a) graphite electrode; (b) copper electrode; (c) aluminium electrode).

脈衝電流↑ 、放電持續時間↑ 材料移除率↑

石墨電極材料移除率較佳

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四、結論

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四、結論 由於 Ti-6Al-4V 的熱傳導係數較低，使得放電加工過程中，會形成再鑄層 ( 白層 ) ，因含有 TiC碳化物，其硬度相當高

隨著放電加工參數的增加，平均白層厚度也隨之增加，也隨著電極材料的不同而有所影響，實驗結果發現以銅為電極材料來做加工，工件表面產生裂紋的機率較高

石墨電極因具有高熔點，以至於放電加工時，其電極損耗率較低，材料移除率較高

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