Search for optimal parameters of wire electrical discharge machining of parts made from E110 zirconium alloy

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article proposes a method for calculating rational parameters of wire electrical discharge machining of zirconium alloy E110 using a rotatable central composite design of the second order. The influence of key processing factors such as pulse duration, inter-pulse pause, and spark gap voltage on the thickness of the recast layer and machining time is examined. The feasibility of using regression models for predicting processing parameters and optimizing their values is demonstrated. The obtained results are applicable for enhancing the productivity and quality of machining complex parts in medical, aviation, and other industrial sectors.

About the authors

Nikolay V. Bobkov

Omsk State Technical University

Email: dickydick89@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5831-282X
SPIN-code: 5351-7755
Scopus Author ID: 57194829384
ResearcherId: S-1503-2016

Senior Lecturer of the Mechanical Engineering Technology Department

Russian Federation, Omsk

Aleksey A. Fedorov

Omsk State Technical University

Email: dickydick89@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6681-087X
SPIN-code: 4626-9660
Scopus Author ID: 57193509299
ResearcherId: A-7188-2014

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Mechanical Engineering Technology Department

Russian Federation, Omsk

Sergei V. Petrochenko

Ningbo Intelligent Machine Tool Research Institute Co., Ltd. of China National Machinery Industry Institute Group

Email: dickydick89@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5600-835X
SPIN-code: 3294-1488
Scopus Author ID: 57983962200
ResearcherId: A-8009-2014

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, R&D Director

China, Ningbo

Nikita S. Artemenko

Omsk State Technical University

Email: dickydick89@mail.ru
SPIN-code: 4907-4758

Graduate student of the Metal Cutting Machines and Tools Department, Engineer at the «Modern Manufacturing Technologies» Research and Production Center

Russian Federation, Omsk

Roman V. Chulkov

Omsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: dickydick89@mail.ru

Student at gr. KTO-231 of the Mechanical Engineering Institute

Russian Federation, Omsk

References

  1. Sultanov A. A., Pervov Yu. Yu., Yatsenko A. K. Fiziko-khimicheskiye svoystva implantatov i ikh vzaimodeystviye s okruzhayushchimi tkanyami i sredami polosti rta (obzorliteratury) [Physical and chemical properties of implants, their interaction with surrounding tissues and environments of the oral cavity (literature review)]. Vyatskiy meditsinskiy vestnik. Medical Newsletter of Vyatka. 2019. No. 2 (62). P. 80–86. EDN: WRSCOO. (In Russ.).
  2. Koteneva M. V., Nikulin S. A., Rozhnov A. B. Vliyaniye usloviy okisleniya na strukturu i razrusheniye oksidnykh plenok tsirkoniyevykh splavov [Influence of oxidation conditions on the structure and degradation of oxide films on zirconium alloys]. Prochnost’ neodnorodnykh struktur–PROST 2018. Strength of Heterogeneous Structures–PROST 2018. 2018. P. 182–182. EDN: XNETRB. (In Russ.).
  3. Kulyashova K. S. Zakonomernosti formirovaniya mikrodugovykh kal’tsiy-fosfatnykh biopokrytiy na poverkhnosti tsirkoniya i ikh svoystva [Regularities in the formation of micro arc calcium phosphate bio coatings on zirconium surface and their properties]. Tomsk, 2011. 162 p. (In Russ.).
  4. Popov I. S., Borisenko K. G. Elektroerozionnaya obrabotka kak odin iz perspektivneyshikh metodov obrabotki metalla [Electrical discharge machining as one of the most promising methods for metal processing]. Yunost’ i Znaniya — Garantiya Uspekha-2018. Youth and Knowledge — Guarantee of Success-2018. In 2 vols. 2018. Vol. 2. P. 259–267. EDN: YNESIP. (In Russ.).
  5. Siddiqui M. M. U. Z., Iqbal S. A., Zulqarnainet A. [et al.]. An investigative study on the parameters optimization of the electric discharge machining of Ti6Al4V. Clean Technologies and Recycling. 2024. Vol. 4, Issue 1. P. 43–60. doi: 10.3934/ctr.2024003. (In Engl.).
  6. Mohanraj T., Thenarasu M., Ragaventhra B. S. [et al.]. Parameter optimization in wire electrical discharge machining using bio–inspired algorithms and response surface methodology. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 2024. P. 1–28. doi: 10.1007/s12008-024-01936-6. (In Engl.).
  7. Bobkov N. V., Fedorov A. A., Polonyankin D. A. [et al.]. Issledovaniye vliyaniya rezhimov provolochno-vyreznoy elektroerozionnoy obrabotki na morfologiyu, sherokhovatost’ i treshchinoobrazovaniye poverkhnosti tugoplavkikh metallov [Investigation of the influence wedm on morphology, roughness and cracking of surfaces refractory metals]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2018. Vol. 6, no. 1. P. 148–154. doi: 10.25206/2310-9793-2018-6-1-148-154. EDN: VLXWHK. (In Russ.).
  8. Anwar H., Shather S. K., Khudhir W. S. WEDM Process Parameters Analysis and Optimization: A Review. Salud, Ciencia y Tecnología — Serie de Conferencias. 2024. No. 3. 860. doi: 10.56294/sctsonf2024860. (In Engl.).
  9. Bobkov N. V., Fedorov A. A., Bredgauer Yu. O. [etal.]. Issledovaniye rasprostraneniya polya temperature vglub’ tsirkoniyevoy zagotovki pri provolochno-vyreznoy elektroerozionnoy obrabotke [Study of temperature field propagation into zirconium billet during wire-cut EDM]. Rossiya Molodaya: Peredovyye Tekhnologii — v Promyshlennost’. 2023. P. 25–30. doi: 10.25206/2310-4597-2023-1-25-30. EDN: AIQHLM. (In Russ.).
  10. Asoo H. R., Alakali J. S., Ikya J. K. [et al.]. Historical background of RSM // Response Surface Methods–Theory, Applications and Optimization Techniques. IntechOpen, 2024. doi: 10.5772/intechopen.1005302. (In Engl.).
  11. Erunova I. B., Ushakov I. E. Matematicheskiye aspekty formirovaniya kriteriyev optimal’nosti pri planirovanii eksperimentov [Mathematical aspects of the formation of optimality criteria in the planning of experiments]. Sovremennoye obrazovaniye: soderzhaniye, tekhnologii, kachestvo. Modern Education: Content, Technologies, Quality. 2019. Vol. 1. P. 131–133. EDN: WCNOTH. (In Russ.).
  12. Gushchin A. V. Metody planirovaniya eksperimenta i vybor grupp s lineynymi kharakteristikami vzaimodeystviya [Methods of experiment planning and selection of groups with linear interaction characteristics]. Vestnik SamGUPS. 2021. No. 1(51). P. 97–103. EDN: GAXAXP. (In Russ.).
  13. Tsitsiashvili G. Sh., Osipova M. A., Gudimenko A. I. Planirovaniye eksperimenta dlya otsenki parametrov differentsial’nykh uravneniy po netochnym nablyudeniyam [Planning an experiment to estimate the parameters of differential equations based on inaccurate observations]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Sistemnyy analiz i informatsionnyye tekhnologii. Proceedings of Voronezh State University. Series: Systems Analysis and Information Technologies. 2024. No. 1. P. 28–35. doi: 10.17308/sait/1995-5499/2024/1/28-35. EDN: KUSYWC. (In Russ.).
  14. Giorleo L., Previtali B., Semeraro Q. Modelling of back tempering in laser hardening // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 54 (9). P. 969–977. doi: 10.1007/s00170-010-3008-5. (In Engl.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».