Optimización multiobjetivo de la rugosidad de la superficie, la fuerza de corte y la temperatura en el fresado...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería de fabricación
• Ingeniería mecánica

Sus antecedentes:

• Las aleaciones de titanio (Ti-6Al-4V) son críticas en el sector aeroespacial, pero son difíciles de mecanizar debido a su baja conductividad térmica y alta actividad química.
• El fresado convencional (CM) de aleaciones de titanio conduce a altas temperaturas de corte, desgaste de herramientas y daños en la superficie de la pieza de trabajo.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de los parámetros del proceso en la rugosidad de la superficie, la fuerza de corte y la temperatura en el fresado asistido por vibración ultrasónica (UAM) de aleaciones de titanio.
• Para llevar a cabo una optimización multiobjetivo de los parámetros de UAM utilizando el análisis relacional gris.

Principales métodos:

• Se diseñó un experimento ortogonal con cuatro factores y cuatro niveles para analizar los procesos de UAM y CM.
• El análisis relacional gris se utilizó para convertir el problema de optimización de múltiples objetivos en un problema de optimización de grado relacional gris de un solo objetivo.

Principales resultados:

• Los parámetros UAM optimizados fueron: amplitud ultrasónica de 6 μm, velocidad del huso de 6000 rpm, profundidad de corte de 0,20 mm y velocidad de alimentación de 200 mm/min.
• Los resultados obtenidos incluyen una rugosidad superficial (Sa) de 0,268 μm, una temperatura de corte de 255,39 °C y fuerzas de corte FX=5,2 N, FY=7,9 N, FZ=6,4 N.

Conclusiones:

• El proceso UAM optimizado mejora significativamente la calidad de mecanizado de aleaciones de titanio.
• UAM reduce efectivamente las fuerzas de corte y las temperaturas en comparación con el fresado convencional, mejorando la eficiencia y la integridad de los componentes.