Aportes a la fabricación de micro cavidades mediante fresado para generar superficies con textura

Las superficies de diversos componentes son modificadas para darles características particulares de funcionamiento, para ello se utilizan diversos métodos, entre ellos ablación con láser y variantes del proceso de maquinado denominadas fly cutting. Los recursos necesarios para la producción de superficies con patrones de microcavidades utilizando fly cutting conllevan el uso de equipos no convencionales de alto costo, con características como inducción de vibraciones de precisión con un alto grado de resolución del proceso, para obtener rasgos micro o nanométricos. El presente trabajo, se enfocó en generar estructuras de superficie implementando el método fly cutting en máquinas convencionales, buscando lograr este tipo de superficies con tecnología usual en la industria de maquinado. Sobre probetas de bronce SAE 40, se realizaron experimentos preliminares para seleccionar las herramientas de corte y los métodos de fabricación de las estructuras de superficie basadas en microcavidades obtenidas por maquinado. Se planteó así el trabajo con tres tipos diferentes de herramientas de corte: herramienta para torneado de roscas, herramienta cola de milano y fresa frontal de insertos rectos. Como resultado de los experimentos preliminares, se descartó el uso de la herramienta cola de milano por el riesgo que presentó para la máquina en el proceso de maquinado, el proceso de fresado frontal se descartó también debido al tipo de estructura anisotrópica que produce, por último, se decidió explorar más a fondo la fabricación de texturas de superficie usando una herramienta de torneado de roscas dado que con este método es posible obtener texturas homogéneas en superficies incluso de gran área. Para la estrategia de fabricación seleccionada, se desarrolló un método de modelado CAD usando una combinación de MatLab y de SolidWorks, el modelado del proceso permite diseñar y visualizar las estructuras de superficie antes de la fabricación. Los factores de diseño de las estructuras propuestas son la frecuencia rotacional y la velocidad de avance. Se fabricaron cuatro tipos de estructuras para las cuales se programó desfase vertical y horizontal en el inicio de cada trayectoria de maquinado, obteniendo dos texturas con aristas en la superficie debidas a la distancia programada de desfase vertical. En todas las estructuras fabricadas se presentó retemblado (chatter) debido esencialmente al voladizo de la herramienta en el montaje. La topografía de las estructuras de superficie se examinó mediante microscopia electrónica de barrido y mediante microscopia óptica; se logró establecer que el método de fabricación produce resultados muy próximos a los obtenidos en la fase de modelado CAD, con diferencias debidas al montaje y precisión de la máquina herramienta utilizada. Adicionalmente se concibió un ensayo reciprocante de desgaste no estándar para evaluar la capacidad de las estructuras de superficie producidas como reservorios de lubricante en aplicaciones con piezas deslizantes utilizando como criterio de evaluación del ensayo la pérdida de masa en las probetas. Se observó que las estructuras con aristas en la superficie muestran un mayor grado de desgaste. El trabajo desarrollado permitió establecer que es factible usar variantes de bajo costo del proceso de maquinado convencional para obtener superficies con textura basadas en microcavidades. También que es relativamente sencillo realizar el modelado del proceso para diseñar las estructuras antes de su fabricación.

• Autores: Martínez Pinilla, Juan Hilario
• Fecha de publicación: 2019
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/76645
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/76645; http://bdigital.unal.edu.co/73253/
• Palabra clave: Fly cutting; Estructura de superficie; Modelamiento; Surface structure; Modeling
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional