Mecanizado
Fresado asistido por plasma de superaleaciones
L.N. López de Lacalle, D. Grijalba, A. Lamikiz
Departamento de Ingeniería Mecánica Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industrialesc/Alameda de Urquijo s/n E-48013 Bilbao, Españae-mail: implomal@bi.ehu.es, tf: +34-94-601421601/12/2002
1. Introducción
El objetivo del mecanizado asistido por plasma consiste en aportar calor al material que en un instante inmediatamente posterior va a ser mecanizado. Con ello el material se reblandece reduciéndose las fuerzas de corte. Este hecho permite mecanizar a mayores velocidades de corte, aumentando el caudal de viruta evacuado, con un desgaste aceptable de la herramienta. Y por tanto la productividad del proceso puede verse incrementada. La idea surge de la necesidad de mejora de los actuales procesos de mecanizado de materiales termorresistentes ya que estas aleaciones poseen una alta resistencia a la cizalladura, que es el proceso intrínseco asociado al arranque de viruta. El calor procedente de la energía de deformación no es suficiente para favorecer el corte, como sí ocurre en otros materiales como aluminio o acero.
Se han utilizado dos tipos de herramientas: en primer lugar submicron carbide tool recubiertas de TiAlN, y en segundo lugar herramientas de tipo cerámico (Silicon Carbide Whisker Reinforced Alumina). Los calentamientos producidos por la aplicación del plasma en la pieza se ha medido mediante el uso de termografía infrarroja y termopares.
2. Experimental
La realización de los ensayos se ha llevado acabo en un centro de fresado convencional dotado de un husillo de 7.5 kW. El equipo de generación de plasma dispone de una intensidad máxima de 200 amperios. La pieza de pruebas, es este caso una aleación de Haynes 25 o Inconel 718, se ha situado sobre una mesa de medición de esfuerzos Kistler 9255B.
En la figura 1 se observa el dispositivo utilizado en la experimentación, concretamente: a)Inconel 718 o Haynes 25, b) fresa, c) plasma torch, d) Mesa de mediciones Kistler, e) generador de plasma, f) máquina de 3 ejes, g) dispositivo de guiado del plasma.
Figura 1
3. Resultados y Discusión
Mediante los ensayos de fuerzas se demuestra una reducción de la fuerza tangencial de corte de entre el 20% y el 30%. La vida de la herramienta mediante esta técnica es igual o superior a la de las pruebas sin plasma. Debido al incremento del avance Vf, el caudal de viruta evacuado es superior al convencional.
4. Conclusiones
Este proyecto pone de manifiesto, que la técnica del mecanizado asistido por plasma resulta de gran interés en aplicaciones de desbaste de materiales termorresistentes, como los utilizados en aplicaciones aeronáuticas, donde se pueden conseguir ahorros de tiempo y dinero.
5. Referencias
[1] J. W. Novak, Y.C. Shin and F.P. Incropera, "Assessment of Plasma Enhaced Machining for Improved Machinability of Inconel 718", Journal of Manufacturing Science and Engineering February 1997, Vol. 119 / 125-129.
[2] Kitagawa, T. and Maekawa, K., 1990, "Plasma Hot Machining for New Engineering Materials" Wear, Vol. 139, pp 251, 1998.
[3] Kónig, W. , Cronjäger, l. , Spur, G. ,
" Machining of new materials", Annals of the CIRP Vol. 3921/1990, pp673-681
