Estudio experimental para determinar la influencia de la refrigeración/lubricación en la rugosidad superficial en el torneado intermitente a baja velocidad de piezas de magnesio

Abstract

La reducción de peso se está convirtiendo en una tendencia importante en aplicaciones industriales con el fin de reducir el consumo de energía y disminuir las emisiones a la atmósfera. Para ello, de especial interés resultan las aleaciones de baja densidad como las de base magnesio, empleadas en sectores industriales como el aeronáutico o el de automoción. El magnesio y sus aleaciones muestran buenas propiedades para su mecanizado, sin embargo presentan importantes inconvenientes como el riesgo de ignición y el riesgo de explosión de las partículas generadas en el mecanizado. Además, se debe considerar el peligro asociado al uso de fluidos de base acuosa, debido a la reactividad del magnesio con el agua para formar atmósferas de hidrógeno, inflamables y potencialmente explosivas. Por ello, la elección del sistema de refrigeración/lubricación resulta un elemento crítico. El mayor uso del magnesio en la industria exige el estudio del material en diferentes tipos de procesos. En particular, debe afrontarse el reto del estudio de la complejidad de las piezas, ya que, hoy en día, las piezas modernas pueden estar compuestas de varios materiales o poseer geometrías complejas con superficies interrumpidas. La presente Tesis Doctoral presenta un estudio experimental del torneado intermitente de piezas de magnesio (AZ91D-F), analizando dos sistemas de refrigeración/lubricación sostenibles, como son el mecanizado en seco y el sistema de Mínima Cantidad de Lubricante (MQL). El estudio recurre a la metodología del Diseño Estadístico de Experimentos, evaluando distintos factores como: avance de la herramienta, velocidad de giro del husillo, caudal MQL, tipo de herramienta, anchura de la interrupción y el punto de medición de la rugosidad superficial (por medio de la longitud y la generatriz de medición) por medio de un diseño combinado de experimentos para cinco factores, con tres repeticiones en las que se anidan otros dos factores. Los resultados obtenidos en la investigación se analizan mediante el Análisis de la Varianza (ANOVA), destacando entre las conclusiones la importante influencia del avance en los resultados rugosidad superficial, así como la existencia de otras fuentes de variación significativas, como son: velocidad de giro del husillo, tipo de herramienta, tipo de interrupción, caudal MQL, y las interacciones avance*caudal MQL y tipo de herramienta*tipo de interrupción. Adicionalmente, el modelo para la variabilidad desarrollado permite encontrar las condiciones de mecanizado óptimas, facilitando la identificación de tendencias en función de los distintos parámetros, así como comparar los valores previstos por el modelo con los proporcionados por expresiones de tipo teórico.