Tecnología Mecánica. Fac. de Ingeniería Univ. Nac. de La Pampa. Procesos de remoción de Material: Corte

Transcripción

1 Tecnología Mecánica Procesos de remoción de Material:

2 Contenido 2

3 Introducción Procesos de remoción de material Abrasivos No tradicionales 3

4 Introducción Motivos que justifica su aplicación Precisión dimensional. Bordes agudos o esquinas filosas. Acabado de superficies tratadas térmicamente. Textura. Número de partes a fabricar. 4

5 Introducción 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

6 Formación de Procesos de corte 6

7 Formación de Variables involucradas Independientes Material de la herramienta Forma, terminación y filo Material de la pieza Parámetros de corte Uso de fluido de corte Características de la máq. 7

8 Formación de Variables involucradas Dependientes Tipo de producida Fuerza y energía disipada Temperatura del trabajo, herramienta y Desgaste y falla de la herramienta 8

9 Formación de Modelo de corte ortogonal 9

10 Formación de Modelo de corte ortogonal 10

11 Formación de Modelo de corte ortogonal 11

12 Modelo de corte ortogonal Relación de corte o, r t0 r = t c r t senφ = 0 = r 1 t cos( φ α) << c t t 0 c = = l senφ l cos( φ α) 12

13 Modelo de corte ortogonal Deformación cortante AB AO OB γ = = + OC OC OC γ = cot( φ) + tan( φ α) 13

14 Modelo de corte ortogonal Velocidad de deformación cortante Vt 0 = V t V = cos( φ α) c c V c V cosα = V r s = Vc senφ γ& = V s d 14

15 Formación de Tipos de s 15

16 Tipos de s Continua Altas velocidades de corte Angulo de corte grande En materiales dúctiles 16

17 Tipos de s Continua 17

18 Tipos de s Continua Buena terminación Necesidad de rompes Propiedades de la Mas dura Menos dúctil Mas fuerte 18

19 Tipos de s Continua con Acumulación de Borde Acumulación de material en el borde de la herramienta Produce una terminación pobre Cambia la geometría de la herramienta Bajo ciertas circunstancias es deseable 19

20 Tipos de s Continua con Acumulación de Borde 20

21 Tipos de s Continua con Acumulación de Borde 21

22 Tipos de s Continua con Acumulación de Borde Afinidad del material pieza y herramienta En materiales con gran endurecimiento por deformación 22

23 Tipos de s 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

24 Tipos de s 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

25 Tipos de s Aserrada 25

26 Tipos de s 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

27 Tipos de s Discontinua o segmentada 27

28 Tipos de s Discontinua o segmentada Requieren máquinas con muy buena rigidez 28

29 Formación de Fuerzas de corte F µ = = tan β N 29

30 Formación de Fuerzas de corte F = F sinα + F c N = F cosα F c F = F cosφ F s c t F = F sinφ + F n c t t t cosα sinα sinφ cosφ µ = Ft F c + F F c t tanα tanα 30

31 Formación de Fuerza de empuje F t F = F tan( β α) t c 31

32 Formación de Fuerza de empuje F t 32

33 Formación de Efectos sobre la fuerza de corte F c 33

34 Formación de Efectos sobre la fuerza de corte F c 34

35 Formación de Estudio de esfuerzos Tension Cortante τ = Tension Normal σ = F A s s F A n s A s = ωt0 sinφ 35

36 Formación de Esfuerzos en el plano de corte 36

37 Formación de Esfuerzos en la herramienta 37

38 Formación de Ecuación de Merchant Relación entre ángulo del plano de corte con propiedades del material y variables del proceso. 38

39 Formación de Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ τ = A s F A s s ωt0 = sinφ 39

40 Formación de Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ F = Rcos( β α) F = Rcos( φ + β α) s c F = F sec( β α)cos( φ + β α) s c 40

41 Formación de Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ τ F A s = = s F c sec( β α)cos( φ + β α)sinφ ωt dτ cos( φ β α)cosφ sin( φ β α)sinφ 0 dφ = + + = 0 41

42 Formación de Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ dτ cos( φ β α)cosφ sin( φ β α)sinφ 0 dφ = + + = sin( φ + β α)sinφ = cos( φ + β α)cosφ tan( φ + β α) = cotφ = tan(90 φ) 2φ = 90+ α β 42

43 Formación de Ecuación de Merchant Máximo esfuerzo cortante en φ o α β φ =

44 Formación de Ecuación de Merchant Resultados o α β φ = 45 + τ = 2 2 F A s s 44

45 Formación de Ecuación de Merchant 45

46 Formación de Energía específica total Potencia = FV c FV c Fc Energ.Esp. = ut = = ωtv ωt 0 0 ut = uf + us 46

47 Formación de Energía específica debida a la fricción u u f f FV ωtv c = = = Fr ωt 0 0 ( Fcsinα + Ft cos α) r ωt 0 47

48 Formación de Energía específica debida a la deformación cortante u f FV s s = ωt V 0 48

49 Formación de Energía específica de corte 49

50 Formación de Temperatura Afecta la dureza y resistencia al desgaste de la herramienta Causa cambios dimensionales Induce daño 50

51 Formación de Temperatura 51

52 Formación de Temperatura T = 1.2Y f Vt ρc K 3 0 Y f Tension de fluencia al corte V Velocidad de corte ρc Calor especifico volumetrico K Difusividad termica 52

53 Formación de Temperatura en torneado T a V f b Herram. Carburo a 0.2 b Acero Rápido

54 Desgaste de la sujeta a condiciones extremas de operación herramienta afecta Dimensiones Economía del proceso 54

55 Desgaste de la Tipos de fallas Fractura Deformación térmica Desgaste gradual 55

56 Desgaste de la Tipos de desgastes De Flanco En Cráter Radio de Punta o Nariz 56

57 Desgaste de la Desgaste de Cráter y Flanco 57

58 Desgaste de la Mecanismos de desgastes Abrasión Difusión Adhesión Deformación plástica 58

59 Desgaste de la Desgaste de Flanco Por abrasión y adhesión Ecuación de Taylor (1907) 59

60 Desgaste de la Ecuación de Taylor Vida de la 60

61 Desgaste de la Ecuación de Taylor Vida de la VT n = C 1 1 n n T = C V 61

62 Desgaste de la Ecuación de Taylor Vida de la VT n = C 62

63 Desgaste de la Ecuación de Taylor generalizada n x y VT d f = C 1 1 x y n n n n T = C V d f n = 0.15 x = 0.15 y = 0.6 T C V f d

64 Desgaste de la 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

65 Desgaste de la Desgaste de Cráter 65

66 Desgaste de la Desgaste de Cráter 66

67 Desgaste de la 67

68 Desgaste de la Muesca de Desgaste Marca pronunciada en desgaste de flanco Presente en la porción del filo en contacto con superficie a mecanizar 68

69 Desgaste de la Muesca de Desgaste 69

70 Desgaste de la Criterios para determinar el desgaste Inspección directa del filo Aumento del consumo de potencia Degradación de la terminación Evolución de las cotas de la pieza Emisión acústica Tiempo acumulado de corte Aumento de la Vibración Etc.. 70

71 Desgaste de la Emisión acústica 71