Tecnología Mecánica Procesos de remoción de Material: Corte
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Tecnología Mecánica Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Procesos de remoción de Material: Corte Contenido Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte 2 Introducción Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Procesos de remoción de material Corte Abrasivos No tradicionales 3 Introducción Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Motivos que justifica su aplicación Precisión dimensional. Bordes agudos o esquinas filosas. Acabado de superficies tratadas térmicamente. Textura superficial. Número de partes a fabricar. 4 Introducción Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Desventajas de su aplicación Desperdicio de material. Mayor energía, capital y mano de obra. Mayor tiempo de procesado. Puede ocasionar efectos adversos a la superficie. 5 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Procesos de corte 6 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Variables involucradas Independientes Material de la herramienta Forma, terminación superficial y filo Material de la pieza Parámetros de corte Uso de fluido de corte Características de la máq. Herramienta 7 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Variables involucradas Dependientes Fluidos de Corte Tipo de viruta producida Fuerza y energía disipada Temperatura del trabajo, herramienta y viruta Desgaste y falla de la herramienta Terminación superficial 8 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Modelo de corte ortogonal 9 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Modelo de corte ortogonal 10 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Modelo de corte ortogonal 11 Modelo de corte ortogonal Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Relación de corte o viruta, r t r= 0 tc r= t0 = l ⋅ senφ tc = l ⋅ cos(φ − α ) t0 senφ = tc cos(φ − α ) r << 1 12 Modelo de corte ortogonal Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Deformación cortante AB AO OB γ= = + OC OC OC γ = cot(φ ) + tan(φ − α ) 13 Modelo de corte ortogonal Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Velocidad de deformación cortante Vt0 = Vctc Vc = V ⋅ r V Vs Vc = = cos(φ − α ) cos α senφ Vs γ& = d 14 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Tipos de virutas 15 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua Altas velocidades de corte Angulo de corte grande En materiales dúctiles 16 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua 17 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua Buena terminación superficial Necesidad de rompevirutas Propiedades de la viruta Mas dura Menos dúctil Mas fuerte 18 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua con Acumulación de Borde Acumulación de material en el borde de la herramienta Produce una terminación superficial pobre Cambia la geometría de la herramienta Bajo ciertas circunstancias es deseable 19 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua con Acumulación de Borde 20 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua con Acumulación de Borde 21 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua con Acumulación de Borde Afinidad del material pieza y herramienta En materiales con gran endurecimiento por deformación 22 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Continua con Acumulación de Borde Se disminuye con: Menor profundidad de corte Mayor ángulo de desprendimiento Borde de corte afilado Uso de fluidos de corte 23 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Aserrada Presentan zonas de alta y baja deformación Frecuente en metales con baja conductividad térmica y ... Resistencia fuertemente afectada por la temperatura Forma de diente de sierra 24 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Aserrada 25 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Discontinua o segmentada Materiales frágiles Con inclusiones duras o impurezas Profundidades de corte grandes Muy baja o muy alta velocidad de corte Ángulos de desprendimiento pequeños Requieren máquinas con muy buena rigidez 26 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Discontinua o segmentada 27 Tipos de virutas Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Discontinua o segmentada Requieren máquinas con muy buena rigidez 28 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Fuerzas de corte µ= F = tan β N 29 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Fuerzas de corte F = Fc sin α + Ft cos α N = Fc cos α − Ft sin α Fs = Fc cos φ − Ft sin φ Fn = Fc sin φ + Ft cos φ µ= Ft + Fc tan α Fc − Ft tan α 30 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Fuerza de empuje Ft Ft = Fc tan( β − α ) 31 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Fuerza de empuje Ft 32 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Efectos sobre la fuerza de corte Fc 33 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Efectos sobre la fuerza de corte Fc 34 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Estudio de esfuerzos Tension Cortante Fs τ= As Tension Normal Fn σ= As ω t0 As = sin φ 35 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Esfuerzos en el plano de corte 36 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Esfuerzos en la herramienta 37 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Relación entre ángulo del plano de corte con propiedades del material y variables del proceso. 38 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ τ= Fs As ω t0 As = sin φ 39 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ Fc = R cos( β − α ) Fs = R cos(φ + β − α ) Fs = Fc sec( β − α ) cos(φ + β − α ) 40 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ Fs Fc sec( β − α ) cos(φ + β − α ) sin φ τ= = ω t0 As dτ = cos(φ + β − α ) cos φ − sin(φ + β − α ) sin φ = 0 dφ 41 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ dτ = cos(φ + β − α ) cos φ − sin(φ + β − α ) sin φ = 0 dφ sin(φ + β − α ) sin φ = cos(φ + β − α ) cos φ tan(φ + β − α ) = cot φ = tan(90 − φ ) 2φ = 90 + α − β 42 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ φ = 45o + α 2 − β 2 43 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant Resultados φ = 45 + o α 2 − β 2 Fs τ= As 44 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Merchant 45 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Energía específica total Potencia = FcV FcV Fc Energ.Esp. = ut = = ω t0V ω t0 ut = u f + us 46 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Energía específica debida a la fricción FVc Fr = uf = ω t0V ω t0 ( Fc sin α + Ft cos α )r uf = ω t0 47 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Energía específica debida a la deformación cortante uf = FsVs ω t0V 48 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Energía específica de corte 49 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Temperatura Afecta la dureza y resistencia al desgaste de la herramienta Causa cambios dimensionales Induce daño superficial 50 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Temperatura 51 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Temperatura T= 1.2Y´ f ρc 3 Vt0 K Y´ f Tension de fluencia al corte V ρc Velocidad de corte Calor especifico volumetrico K Difusividad termica 52 Formación de viruta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Temperatura en torneado T ∝V a f b Herram. a b Carburo 0.2 0.125 Acero Rápido 0.5 0.375 53 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Herramienta sujeta a condiciones extremas de operación Desgaste de la herramienta afecta Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Terminación superficial Dimensiones Economía del proceso 54 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Tipos de fallas Fractura Deformación térmica Desgaste gradual 55 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Tipos de desgastes De Flanco En Cráter Radio de Punta o Nariz 56 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Desgaste de Cráter y Flanco 57 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Mecanismos de desgastes Abrasión Difusión Adhesión Deformación plástica 58 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Desgaste de Flanco Por abrasión y adhesión Ecuación de Taylor (1907) 59 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Taylor Vida de la Herramienta 60 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Taylor Vida de la Herramienta VT n = C 1 T =C V n −1 n 61 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Taylor Vida de la Herramienta VT n = C 62 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Ecuación de Taylor generalizada VT n d x f y = C 1 T =C V n = 0.15 T n −1 n d −x x = 0.15 n f −y n y = 0.6 C 7V −7 f −4 d −1 63 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Desgaste de Cráter Temperatura Afinidad entre material de la pieza y herramienta También adhesión y abrasión Máximo desgaste coincide con zona de mayor temperatura 64 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Desgaste de Cráter 65 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Desgaste de Cráter 66 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte 67 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Muesca de Desgaste Marca pronunciada en desgaste de flanco Presente en la porción del filo en contacto con superficie a mecanizar 68 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Muesca de Desgaste 69 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Criterios para determinar el desgaste Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Inspección directa del filo Aumento del consumo de potencia Degradación de la terminación superficial Evolución de las cotas de la pieza Emisión acústica Tiempo acumulado de corte Aumento de la Vibración Etc.. 70 Desgaste de la Herramienta Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa Introducción Formación de viruta Desgaste de la Herramienta Terminación superficial Materiales de Herramientas Fluidos de Corte Emisión acústica 71
