알루미나-탄화티타늄 복합체 방전가공의 수치해석 Ⅰ.정상상태 해석

안영철; 정영습; 왕덕현; 윤존도

HWAHAK KONGHAK, Vol.35, No.6, 850-855, December, 1997

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알루미나-탄화티타늄 복합체 방전가공의 수치해석 Ⅰ.정상상태 해석

Numerical Analysis of the Electro-discharge Machining Process for Alumina-Titanium Carbonate Composite

안영철, 정영습, 왕덕현, 윤존도

초록

알루미나와 탄화티타늄이 혼합된 세라믹 복합체의 방전가공 현상에 대하여 방전열량이 연속적으로 공급되는 정상상태를 가정하여 갤러킨 방법으로 유한요소 해석을 수행하였다. 해석 결과 방전열속이 3.710×10⁷cal/s·㎡인 경우 반경 20㎛, 깊이 5㎛ 정도의 홈이 파일 것으로 예측되었다. 방전열속을 5.565×10⁷cal/s·㎡로 1.5배 정도 높인 경우에는 관심영역 안의 모든 알루미나가 녹았으며 탄화티타늄도 반경 30㎛, 깊이 25㎛에 상당하는 범위까지 녹는 것을 알 수 있었고, 방전흔은 적어도 반경 30㎛ 이상이 될 것으로 예측되었다. 방전열속이 7.420×10⁷cal/s·㎡ 이상이 되면 피가공물이 완전히 녹아 가공표면이 거칠어질 수 있으므로 방전열속을 이 값 이상 올리지 않는 것이 바람직하다.

A finite element analysis has been performed for the electro-discharge machining of an alumina-titanium carbide(Al₂O₃-TiO₂) composite, assuming that the electro-discharge system is in steady-state. A discharge heat flux of 3.710×10⁷ cal/s·㎡ is shown to possibly make a crater with radius of 20㎛ and depth of 5㎛. When a discharge heat flux of 5.565×10⁷ cal/s·㎡ is used, all of the alumina particles in the domain of intrest melts while the titanium carbide particles within the radius of 30㎛ and the depth of 25㎛ reach the melting point, thus the size of the crater formed becomes larger than 30㎛ in radius. It is not recommended to use a discharge heat flux of greater than 7.420×10⁷ cal/s·㎡, because it may deteriorate the surface roughness.

Keywords:Alumina;Titanium Carbonate;Finite Element Method;Electro-discharge Machining

[References]

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[Referenced By]

[1] Zingerman AS, Sov. Phys. Solid State, 1(2), 255 (1959)

[2] Van Osenbruggen C, Philips Tech. Tijd., 30, 200 (1969)

[3] Dharmadhikari SW, Sharma CS, "Determination of Material Removal in EDM using a Multiple Heat Source Model," IX AIMTDR Conference, IIT, Kanpur, 316 (1980)

[4] Erden A, Kaftanoglu B, "Heat Transfer Modelling of Electric Discharge Machining," Proc. 21st Int. Mach. Tool Des. Res. Conf., 351 (1980)

[5] Mukoyama Y, Bull. Jap. Soc. Prec. Eng., 2, 288 (1968)

[6] Snoeys R, Van Dyck F, Annals CIRP, 20(1), 35 (1971)

[7] Marty CC, "Investigation of Surface Temperature in Electro-Discharge Machining," Trans. ASME, J. ENg. Inds., Paper No. 76, WA/PROD-8 (1977)

[8] Jilani ST, Pandey PC, Precision Eng., 4(4), 215 (1982)

[9] Jilani ST, Pandey PC, J. Eng. Prod., 6, 123 (1983)

[10] Pandit SM, Rajurkar KP, J. Heat Transf., 105, 555 (1983)

[11] Madhu P, Jain VK, Sundararajan T, Comput. Eng., 2, 121 (1991)

[12] Gadalla AM, Cheng YM, Conf. Mach. Comp. Mater. II, 17 (1993)

[13] Bromley LA, Chem. Eng. Prog., 46(5), 221 (1950)

[14] 우정윤, 왕덕현, 윤존도, 안영철, "세라믹 복합체의 방전가공 특성," 한국정밀공학회 추계학술대회 논문집, 46 (1996)

[15] 윤존도, 고철호, 왕덕현, 안영철, "도전성 이차상을 포함하는 세라믹 복합체의 방전가공," 한국재료학회 추계학술발표회 초록집, 수원, A-34 (1996)