Metodología para la caracterización del mecanizado de aleaciones ligeras de uso aeronáutico a través del análisis de la viruta

Resumen

Introducción Una de las tendencias más emergentes que afronta el sector aéreo se centra en el conformado de componentes mecánicos con elevados niveles de precisión mediante procesos de alto rendimiento. Ello conlleva la necesidad de rediseñar procesos y productos hacia una máxima sostenibilidad en su fabricación y una elevada funcionalidad en su aplicación. Para este estudio, se analizará el comportamiento de la aleación Ti6Al4V (UNS R56400) con base de titanio por su implicación en zonas críticas de las aeronaves, debido a sus elevadas propiedades mecánicas, incluso a altas temperaturas y su excelente resistencia a la corrosión. Y por ello, resultan especialmente complicado su conformado debido a las características mecánicas y a su alta reactividad con el oxígeno a temperaturas moderadas. Por ello, la importancia de controlar un posible aumento de temperatura de corte, para evitar la rotura de la herramienta y, por lo tanto, la interrupción del proceso, implicando un ligero aumento en las fuerzas de corte durante su mecanizado. Bajo este contexto esta Tesis Doctoral se centrada en conocer la importancia e implicación del proceso del mecanizado de aleaciones con base de titanio, un proceso de manufactura por arranque de viruta. Debido, a que la viruta juega un papel de protagonista en este proceso ya que, a partir de su morfología, se puede adquirir información valiosa acerca de su comportamiento. En lo que corresponde al proceso por arranque de material, en esta investigación se evalúa el proceso de torneado, por ser un proceso ampliamente estudiado tanto en el ámbito industrial como académico, a la vez que, por su sencillez geométrica, permite modelizar un proceso de corte ortogonal, lo que facilita su análisis. Y, de forma paralela realizará un estudio relacionando el mecanismo de formación de viruta en función de los posibles efectos causados en la herramienta de corte y las fuerzas de corte registradas durante el mecanizado. Objetivo El objetivo general es realizar el diseño metodológico que permita establecer una línea de trabajo que permita caracterizar los efectos de las variables independientes (parámetros tecnológicos: velocidad de corte, velocidad de avance y profundidad de corte) que interactúan durante el mecanizado, definiendo los medios necesarios para la obtención de datos empíricos que permitan identificar el comportamiento del material mediante el análisis y la medición de las variables de salida: el mecanismo de formación de la viruta, los aspectos físicos de la herramienta de corte; en este caso refiriéndose al desgaste sufrido en el filo de corte (mediante la evaluación geométrica del área afectada tanto en la cara de desprendimiento como incidencia) y su relación con las fuerzas de corte adquiridas durante el mecanizado. Y, finalmente enlazar los resultados a una expresión matemática (modelo numérico) que vincule la relación de las variables dependientes e independientes asociadas al mecanizado a través del análisis morfológico de la viruta. Metodología La metodología experimental, tiene como propósito aplicar diversas la técnica de monitorización, entre ellas el monitoreo ON LINE, logrando capturar de forma instantánea el comportamiento de las fuerzas de corte durante su mecanizado y, de igual forma, la técnica de monitorización OFF LINE, permitiendo analizar los aspectos macrogeométricos de la viruta y la herramienta de corte, bajo la ejecución de ensayos con diversos escenarios de trabajo, con el interés de justificar el alcance de esta investigación. Resultados En este caso, mediante una evaluación exhaustiva de los aspectos morfológicos de la viruta, y del posible desgate en la herramienta de corte. Los resultados obtenidos fueron, relacionados con la tendencia adquirida en tiempo real de las fuerzas de corte, posibilitando la caracterización del comportamiento de la aleación Ti6Al4V en función de los parámetros de corte Vc y f.