Acabado e integridad superficial en piezas mecanizadas de materiales compuestos

Abstract

La industria automotriz, náutica, ferroviaria, agrícola y aeroespacial demanda desde las últimas décadas la manufactura de partes mecánicas de alta performance con el objetivo de disminuir costos de producción, de funcionamiento y acotar el impacto ambiental con materiales reutilizables. Tales necesidades pueden satisfacerse con materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras [PRF]. La obtención de piezas mecánicas de materiales compuestos requiere la remoción del exceso de material mediante mecanizado. En consecuencia, pueden generarse defectos que conducen a reducciones de capacidad de carga y/o falla prematura del componente diseñado. En este contexto, resulta de interés estudiar la relación entre los defectos generados y las variables de corte empleadas en operaciones de mecanizado con el objetivo de describir el acabado e integridad superficial en piezas PRF. En el proyecto son realizados ensayos de mecanizado (operaciones de torneado y taladrado) empleando HSS (Acero rápido al Cobalto) como material de herramientas y PRF-V (fibra de vidrio) como material compuesto. Se diseña la geometría y sujeciones convenientes de las probetas, el rango de valores de las variables de corte, la metodología y los accesorios a adoptar en cada maquinado. Las superficies generadas describen el comportamiento más allá de las investigaciones consultadas [24-26/40-55] con base en laminados compuestos de "superficie plana" al enfocarse en laminados de "superficie compleja". La comprensión del comportamiento de las probetas PRFV establece la condición óptima de parámetros de corte para obtener "buen" acabado e integridad superficial en cada operación de maquinado. En el torneado, se requiere velocidad de corte intermedia, de avance baja y profundidad de corte baja, mientras en el taladrado, sólo se optimiza el acabado o la integridad superficial en función del nivel de producción. Sin embargo, se arriba a la condición óptima mediante el diseño e implementación de una "Placa soporte" cuando se combina velocidad de avance alta y de corte baja (alta productividad). La selección de los anteriores parámetros de corte, minimizan los defectos encontrados: el largo de fibras sin cortar, la delaminación, la rugosidad superficial y degradación del material por temperatura.