VIII Congreso Internacional de Investigación REDU
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Publicado el 25 de abril de 2022 | http://doi.org/10.5867/Medwave.2022.S1.CI68
Análisis de la rugosidad superficial de la aleación de aluminio 7075 considerando la significancia de los parámetros de corte en el torneado CNC mediante diseño de experimentos
Analysis of surface roughness of aluminum alloy 7075 considering the significance of cutting parameters in CNC turning machining through design of experiments
Leonidas Esteban Ramírez Gangotena , Angel Isaac Simbaña Gallardo, Edison Walter Intriago Ponce, Cristian Orlando Guilcaso Molina, Willan Pablo Castillo Herrera, Diego Patricio Molina Molina
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Tema
Desarrollo tecnológico y procesos energéticos
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Palabras clave
AA7075, rugosidad superficial, diseño de experimentos, anova, torneado CNC
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Introducción
El desarrollo tecnológico en la industria moderna ha incrementado la utilización de aleaciones basadas en aluminio (AA), debido a ligereza por baja densidad, pero alta resistencia. El torneado CNC es necesario para incrementar la productividad, generando bajas fuerzas y temperaturas, además de obtener mayor exactitud en las medidas y mejorar el acabado superficial, comparado con un proceso convencional. Al mecanizar aluminio, el material se adhiere a la herramienta de corte, ocasionando una deficiente calidad superficial y concentración de esfuerzo que conllevan a fallas.
Objetivos
Elaborar un diseño de experimentos mediante una matriz de arreglo ortogonal considerando los parámetros de corte como factores, así como el tipo de herramienta.
Desarrollar el estudio experimental con la combinación de factores y niveles, mediante el mecanizado de la AA7075 en un torno CNC y la medición de la rugosidad superficial.
Realizar el análisis de varianza para la obtención de la significancia de cada factor y la optimización del torneado CNC de la AA7075.
Método
Los parámetros de corte considerados como factores a analizar fueron la velocidad de giro, el avance, la profundidad de corte y el tipo de herramienta. Los niveles fueron 200 y 400 m·min-1, 0.1 y 0.3 mm·rev-1, 1.5 y 3 mm, CVD y PVD, para cada factor, respectivamente. Se definió a la rugosidad superficial como variable de respuesta. Mediante un diseño factorial considerando los factores y niveles, se estableció una matriz de arreglo ortogonal con 16 experimentos utilizando el software Minitab. Se procedió a realizar el mecanizado CNC para posteriormente realizar las mediciones de rugosidad superficial en cada experimento. El análisis de varianza permitió definir la significancia de cada factor sobre la rugosidad después del mecanizado, así como presentar un modelo matemático para pronosticar este valor.
Principales Resultados
La validación de las mediciones de rugosidad superficial fue realizada con una prueba de normalidad, con un valor de confianza del 95 %. La rugosidad superficial promedio de las mediciones fue de 60.46 μm con una desviación estándar de 46.69 μm, afirmando que las mediciones siguen una distribución normal.
El mejor acabado superficial obtenido fue tipo N5, con una rugosidad superficial máxima de 0.586 μm al utilizar velocidad, avance y profundidad de corte de 200 m·min-1, 0.1 mm·rev-1 y 1.5 mm, respectivamente, con herramienta de corte CVD.
Conclusiones
El experimento 1 obtuvo la rugosidad superficial promedio más bajo, con 0.586 μm.
El factor de mayor significancia sobre la rugosidad superficial fue el avance de corte con 95.9 %, seguido del tipo de herramienta de corte, mientras que la velocidad y profundidad de corte tienen una significancia despreciable.
Los parámetros de mecanizado óptimos que se recomiendan para el torneado CNC de la AA7075 son 400 m·min-1, 0.1 mm·rev-1 y 1.5 mm para velocidad, avance y profundidad de corte, respectivamente, utilizando una herramienta de corte tipo CVD.
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