Surface characteristics of Invar alloy according to micro-pulse electrochemical machining

Abstract

Invar is a 36 % nickel iron alloy that has a low thermal expansion, compared to other metals and alloys, at temperatures ranging from room temperature up to approximately 230°C. Invar alloy is ductile, easily weldable and its machinability is similar to that of austenitic stainless steel. Due to the low thermal expansion of Invar, it is used for shadow masks for display devices such as UHDTV -organic light-emitting diode. In this study, micro-pulse electrochemical machining (MPECM), which is a non-contact ultra-precision machining method, was developed to manufacture Invar sheets; optimum parameters of MPECM were defined and the basic MPECM experiments were carried out on an Invar sheet. The optimum parameters were determined with pulse-on time and duty-ratio analysis. The experimental results show that MPECM is hard to control. Therefore, using ultrashort charging times and very high pulses, it is possible to achieve a successful anodic dissolution at a very small electrode gap. Hence, a longer pulse-on time and a small electrode gap may provide the scope for further improvement of the machining accuracy by controlling the localization effect. Furthermore, the machining depth and MPECM efficiency were investigated with respect to various parameters and pulse-on time, considering different duty-ratio conditions. Keywords: Invar alloy, electrochemical machining, surface characteristics Invar je 36 % zlitina niklja in`eleza, ki ima v primerjavi z vsemi kovinami in zlitinami, nizek koeficient toplotnega raztezka v obmo~ju sobne temperature pa do okoli 230°C. Invar zlitina je duktilna, primerna za enostavno varjenje in njena obdelovalnost je podobna avstenitnemu nerjavnemu jeklu. Zaradi nizkega koeficienta termi~nega raztezka, se zlitina Invar uporablja v maskah za sen~enje displejev v OLED-UHD TV (angl.: Organic Light Emitting Diode -Ultra High Definition TeleVision) napravah. V tej {tudiji je bila razvita metoda mikropulzne elektrokemi~ne obdelave kovin (angl. MPECM), ki je brezkontaktna ultraprecizna tehnologija mehanske obdelave. Izvedeni so bili osnovni poskusi na zlitini Invar. Dolo~eni so bili optimalni parametri postopka. Eksperimentalni rezultati ka`ejo, da je obdelovalnost z MPECM te`ko nadzorovati. Izjemno kratki~asi, z zelo visokimi napetostnimi impulzi, omogo~ajo nastanek pogojev za uspe{no anodno raztapljanje kovine pri zelo majhni re`i elektrode. Zato se pri zelo visokem {tevilov impulzov in manj{em razmiku elektrod, lahko zagotovi nadaljnje izbolj{anje to~nosti obdelave z MPECM. Nadalje je bila raziskana obdelovalna globina in obdelovalnost z MPECM pri razli~nih procesnih parametrih (napetost-~as-storilnost).

Impact of corrosion on mechanical properties of additively manufactured Invar 36

“…This positive property is offset by the difficulty of machining this alloy due to its austenitic phase. The high ductility of the material reduces the life of cutting tools and hence production efficiency, which leads to increasing costs [9][10][11][12][13][14]. Additive manufacturing, especially laser powder-bed fusion offers an alternative to machining.…”

Synthesis of Invar 36 type alloys from elemental and prealloyed powders by mechanical alloying

“…Invar alloys are difficult to process due to their high ductility. Also, the manufacture of workpieces of a given shape, when this is a complex shape, involves material losses and high costs [6].…”

Invar 36 Alaşımının Seramik Takımlar ile İşlenmesinde Kesme Kuvveti Bileşenleri ve Yüzey Pürüzlülüğü Bakımından İşlenebilirliğinin Değerlendirilmesi

“…Metalik alaşımlar için doğrudan metal biriktirme (DMD), elektron ışını eritme (EBM) ve seçici lazer eritme (SLM) dahil olmak üzere birçok eklemeli (katmanlı) üretim teknolojisi geliştirilmiştir [18][19][20]. Literatürde, birçok araştırmacının, seçici lazer eritme (SLM) yöntemiyle Invar 36 alaşımından bileşenlerin üretimi üzerine yoğunlaştığı görülmektedir [21][22][23].Örneğin, Khanna ve arkadaşları seçici lazer eritme (SLM) ile Invar 36 alaşımının üretilmesinde yüzey pürüzlülüğü ve yoğunluk arasındaki ilişkiyi araştırmışlardır [24]. Sonuç olarak, tabaka kalınlığının hem yoğunluk hem de yüzey pürüzlülüğü üzerinde en etkili proses parametresi olduğunu ve ayrıca, yoğunluğun yanı sıra yüzey pürüzlülüğü ile işlemin enerji yoğunluğu arasında doğrusal bir ilişki olduğunu bildirmişlerdir.…”