Fundamental Aspect of the Crater Generation Mechanism by a Single Pulse Discharge Yoshiyuki UNO, Osamu ENDO and Toshikatsu NAKAJIMA Abstract The purpose of this study is to make clear the crater generation mechanism in electrical dischage machining with a single pulse method, investigating the impact force acting on the workpiece, the shape of crater, the discharge current, the surface of crater, the removed chip and so on. Main conclusions obtained are as follows (1) The impact force acting on the workpiece in a single pulse dischage reaches a maximum value after a few micro seconds from the beginning of spark regardless of the discharge duration. (2) The melted volume by a single pulse discharge has a close relation to the discharge energy, and the relation in the air is identical with that in the dielectric fluid. (3) The metal removal in a single pulse discharge is mainly caused by melting and vaporization of material for the discharge duration over 10 micro seconds, while impact operation plays main role for the discharge duration under 10 micro seconds. (4) Spherical chip produced in electrical discharge includes the composition of tool electrode material, while fragmental chip doesn't.

Vbl. 25 No 49 (1)Ia=50A, (2)Io=50A, (3)1p=50A. rp=5μs τρ=1000μs (5)1ρ=50A, τρ=2500μs za=10μs τρ=100μs 図6 (a)in (4)1ρ=50A, 単発 放電 痕 の3次 元 表示 air (b)in 図7単 発 放電 痕 の断面 写真 -13- dielectric fluid

Vo1. 25. No 49 (a)resolidified (b)base 図13 layer material 加工 液 中 単発放 電痕 断面 のEPMA定 性分 析結 果 (a)(b)(c) 図14 ク レ-タ 表 面 の デ ン ドラ イ ト組 織 -17-

電気 加工学 会誌 図15は, 本 研究 にお け る実 験 条件 で, 放電 痕上 に デ ン ドラ イ トが生 じる 条件範 囲 を示 した もの で あ る 図 よ り明 らかな よ うに, 樹 枝状 組 織 は放電 電 流, 放 電 時間 の大 きい範 囲, す な わ ち放電 エ ネル ギ の大 きい と ころ で 発生 してお り, この よ うな範 囲で は工 作物 に与 え られ る熱 が 多 く, 上 述 の よ うな 条件 が満 足 図15 デ ン ドラ イ ト生 成 条 件 の 範 囲 され る と考 え られ る 図16は, 種 々の放 電 加工 粉 のSEM写 真で ある 図 に 見 られ る よ うに, 加工粉 はほぼ 完全 な球 形 を (a) (b) (c) (d) (e) 図16 放電 加工 粉 のSEM写 -18- (f) 真

Vol. 25 No. 49 して お り, そ の表 面 は典型 的 な樹 枝状 組織 の見 られ る もの か ら, 滑 らかな表 面 を した もの まで様 々で あ る これ らの 差異 の原 因 は加 工粉 の組 成 お よび生成 され た場 所 の状 況に よる もの と思 われ る 図17は, 典 型的 な 樹枝 状 組織 を した 加工粉 の 断面 をエ ッチ ング した もの で あ る 図 に見 ら れ る よ うに, 断面 中央 部 と周 囲で は 組織 に違 い が認 め られ, 中央 部 は等軸 樹枝 状 晶で あ り, 周 辺 部 は柱 状 樹枝 状 晶 であ る これ らは, 温 度勾 配 お よび成長 速 度 の違 いに よる組 成的 過冷 却 の 13) 程 度 の差 に よ つて で きる もの で あ る 図18は, 加工粉 断面 のEPMAに よる面 分 析 の結果 を示す もの であ る 図 中, 一番 左 はS EM写 真 で あ り, 中 央がFeKα 像, 右がCuKα 図17 SEM 図18 放電 加 工粉 断 面 の組織 FeKα 放 電 加 工 粉 断 面 のSEM写 CuKα 真, FeKα 像 お よびCuKα 像 像 で ある これ らの図 よ り明 らかな よ うに, 加 工 粉の 内部 に は, 工 作 物 材料 の 鉄 だけ で はな く, 工 具電 極 材料 の銅 も含ん でい る また加 工粉 ごとに 鉄や 銅の 含有 量 が異 な ってい る この よ うに球状 の加 工粉 は, 程度 の 差 こそあれ 内部 に必 ず 銅 を含 んで い る ことか ら, これ らは衝 撃 力に よ って直 接材 料 か ら飛散 して生成 され るの で はな く, 工作 物材 料表 面 お よび工 具電 極 材料表 面 か ら蒸 発 した金 属が放 電柱 の 中 で 衝 突 しな が ら成長 してい き, 加 工 液 に よ って 冷却 され て液滴 とな った と き, 表 面 張 力 に よ って 球状 に な る とい う過程 に よ って生 成 され るの で はな いか と考 え られ る 鉄 お よび銅 の 含有 量 の差 は, 加 工粉 が 生 成 され た場 所の 違 い に よる もの と考 え られ る 一方加 工 くず の 中 を丹念 に探 す と, 図19の よ うに 材料表 面 か ら直 接 飛 散 に よって生 成 され た と思 わ -19-