NUMERO DE PROYECTO: 219315 EMPRESA BENEFICIADA: Innovatool S.A. de C.V. TÍTULO DEL PROYECTO: Laboratorio de pruebas para optimizar la maquinabilidad de materiales compuestos con herramientas especiales y recubrimientos en base a deposición física de vapor. Etapa 1: Familias aluminio-cromo y aluminio-titanio
OBJETIVO DEL PROYECTO: El proyecto llevado a cabo por Innovatool S.A. de C.V. tiene como objetivo principal el desarrollo de herramienta de corte especializada en el maquinado de materiales compuestos. Para ello se estableció: 1. El desarrollo de fórmulas de los recubrimientos PVD para mejorar la protección superficial de la herramienta de corte en los aspectos antioxidación y antidesgaste, que en conjunto con un mejoramiento en sus propiedades térmicas permita mayores velocidades de trabajo. 2. Determinar los efectos térmicos, antioxidantes y antidesgaste de los 3 tipos de recubrimientos PVD aplicados en la herramienta de corte desarrollada, fabricada a partir de carburo de tungsteno. 3. El desarrollo de 3 diseños de herramienta de corte que permitan obtener acabados distintos en la superficie de trabajo hecha a partir de fibra de carbono. Una de las características de la industria metalmecánica es que necesita de actualizaciones constantes que permitan afrontar los nuevos retos, razón por la cual Innovatool S.A. de C.V. propone una mejor tecnología que permita desplazar a las herramientas de corte actuales, las cuales han probado ser inefectivas en el maquinado de materiales compuestos. Por esta razón, el presente proyecto lleva a cabo actividades que buscan la fabricación de herramienta capaz de atender estas necesidades.
PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS: 1 Investigación de las características actuales de las herramientas de corte y sus antecedentes 100% 2 Proposición y discusión de las propuestas para nuevas geometrías de cortadores 100% 3 Investigación del estado actual de los recubrimientos a base de aluminio-cromo y aluminio-titanio 100% 4 Adquisición de los materiales necesarios para la fabricación de las herramientas 100% 5 Fabricación y control de calidad de las herramientas 100% 6 Primeras pruebas de maquinado con herramienta sin recubrir 100% 7 Recubrimiento de las herramientas con aluminio-cromo 100% 8 Recubrimiento de las herramientas con aluminio-titanio 100% 9 Pruebas de maquinado con herramientas recubiertas con familias de Aluminio-Cromo y Aluminio-Titanio 100% 10 Estudio de la calidad del maquinado y del desgaste de herramientas y recubrimientos 100% 11 Estudio de los resultados arrojados por las pruebas de maquinado y análisis de laboratorio 100% 12 Creación del plan de negocios sobre los resultados obtenidos 100% 13 Reporte final de los resultados 100% 14 Solicitud de propiedad intelectual de los resultados 100%
BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: La propuesta principal del proyecto consiste en mejorar la herramienta de corte empleada en el maquinado de materiales compuestos, los cuales han cobrado auge en la industria aeroespacial y de generación de energía en piezas como los álabes de turbinas. El reto consiste en que la herramienta de corte se desgasta muy pronto como consecuencia de la abrasión durante el proceso de maquinado, pues este tipo de materiales presentan alta dureza y tenacidad. El proceso de deformación plástica como consecuencia del arranque de viruta produce una transferencia de energía térmica que eleva la temperatura a valores de hasta 800 C, lo que propicia condiciones de oxidación que corroen el filo de la pieza. Para atender este problema, se han propuesto una serie de recubrimientos en base a la técnica de Physical Vapor Deposition que buscan aumentar las prestaciones de la herramienta de corte, tales como la dureza y la resistencia al desgaste. Otro de los efectos buscados con este tipo de recubrimientos consiste en una mayor protección superficial que permita soportar temperaturas de trabajo mayores a 500 C y disminuir así los efectos de la oxidación.
Otra aportación del proyecto consiste en el diseño de 3 cortadores con distinta geometría, cuya diferenciación consiste en la calidad superficial buscada en el material a maquinar. Cada uno de estos 3 diseños fue recubierto mediante 3 tipos distintos de recubrimientos, y se midió el filo de la herramienta únicamente en la herramienta con el recubrimiento que mostró el mejor rendimiento en las pruebas. El material compuesto seleccionado para la realización de las pruebas de maquinado es la fibra de carbono, pues es un material que ha cobrado auge en la industria aeroespacial gracias a sus propiedades de dureza y bajo peso. Por otro lado, el material que constituye la herramienta de corte es el carburo de tungsteno. El desarrollo de esta herramienta tiene un impacto económico para la industria aeronáutica en el país, pues permite la reducción de costos en el proceso de maquinado mediante el aumento la velocidad de corte de la herramienta, así como de su vida útil. El proyecto se lleva a cabo con la motivación de una carta de interés de la empresa Honeywell Aerospace de México S. de R. L. de C.V., empresa líder en el sector aeronáutico que tiene la necesidad de maquinar materiales compuestos. El presente proyecto resultó ganador en la convocatoria 2013 del PEI con No. 196552. En dicho trabajo, se estudiaron las aplicaciones de integridad superficial en materiales para la industria aeronáutica.
RESULTADOS DEL PROYECTO: : -Diseño geométrico de 3 herramientas de corte -3 recetas de recubrimientos en base a la técnica Physical Vapor Deposition -Obtención de los efectos térmicos, oxidantes y de desgaste sobre los 3 modelos de cortadores en diferentes recubrimientos -Herramienta de corte capaz de lograr distintas calidades superficiales (hasta N3).